CN211084036U - 多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,包括具有悬胆折流通道的悬胆折流式不锈钢罐主体,悬胆折流式不锈钢罐主体底部悬胆折流通道下端设点火燃烧装置,点火燃烧装置通过管道经电动调节阀外接燃气源,主体顶部设水蒸汽出口阀及出口温度监测器、压力表和安全阀;悬胆折流式不锈钢罐主体中部设产品/原料进口,下部两侧分别设水/原料/中间体入口和产品浓缩出口;悬胆折流式不锈钢罐主体中下部设电子温度传感器。本实用新型具有功能强大、加工成本低、占地面积小、传热效率高、使用安全和维护简单等优点,有效克服了目前工业各类传热设备中用途单一、工艺条件受限、投入成本高、安装难度大以及后期维护困难等缺点。
Description
技术领域
本实用新型属于工业生产传热技术领域,尤其涉及一种多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置。
背景技术
工业生产最常遇到物料需要热量交换,其目的主要有:1)加热升温,满足工艺生产条件;2)换热,回收热量满足节能提高热效率;3)蒸发浓缩,稀溶液物料脱水/脱溶剂得到浓稠状产品或半成品。国内液-液传热方式以间壁式换热为主,设备有列管换热器和板式换热器两大类,它们存在着制造成本高、维修困难、占地空间大以及用途功能较为单一,对于蒸发浓缩或者水蒸汽发生则分别需要对应的蒸发器和锅炉,这给企业生产带来较高设备投入与管理成本。生产过程中传热条件有限,无法处理温差≥50℃冷热两流体热量交换,以免对设备造成热胀冷缩引起变形损毁,对于列管式换热器列管爆裂工业上一般采用焊封处理,导致设备传热面积下降,设备传热效率降低;对于板式换热器需要经常更换密封圈,造成工人劳动强度大,耗时费力,提高管理成本和降低生产能力。
随着工业技术升级转型,生产工艺不断提升,如化工、食品、石油、药业以及高新材料合成等行业中,对各类原料中间体预热处理、产品蒸发浓缩处理、热源水蒸汽供给、以及新型材料前驱体的溶胶/薄膜制备等工艺处理,如此对设备功能要求越来越高,只有具备多用途的复合型功能设备才能适应新技术工艺要求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多用途高性能、传热面积大、热效率高而传热过程稳定的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,它能满足锅炉水蒸汽发生、原料中间体溶液预热、产品溶液蒸发浓缩和前驱体溶胶合成等工业生产多种形式传热的要求。
为解决上述技术问题,本实用新型采用以下技术方案:
多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,包括具有悬胆折流通道的悬胆折流式不锈钢罐主体,悬胆折流式不锈钢罐主体底部悬胆折流通道下端设点火燃烧装置,点火燃烧装置通过管道经电动调节阀外接燃气源,主体顶部设水蒸汽出口阀及出口温度监测器、压力表和安全阀;悬胆折流式不锈钢罐主体中部设产品/原料进口,下部两侧分别设水/原料/ 中间体入口和产品浓缩出口;悬胆折流式不锈钢罐主体中下部设电子温度传感器。
电动调节阀和电子温度传感器连接并由仪表温控系统控制。
悬胆折流通道采用不锈钢板进行折流式设计而成,通道间增设不锈钢列管。
水/原料/中间体入口连接废热锅炉出液口,水蒸汽出口阀连接锅炉蒸汽分配器,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口。
悬胆折流式不锈钢罐主体中上部设原料中间体预热液出口;水/原料/中间体入口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口。
产品/原料进口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口,废热锅炉入液口连接水蒸汽冷凝罐出液口;产品浓缩出口连接产品输出泵;悬胆折流通道主体顶部设负压抽吸处理系统,包括负压抽吸列管、真空泵和负压真空表,负压抽吸列管一端连接主体顶部另一端经管道连接真空泵入端,真空泵出端连接水蒸汽冷凝罐冷凝液入口。
产品/原料进口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口,废热锅炉入液口连接原料预混合搅拌罐出液口;产品浓缩出口连接产品输出泵;悬胆折流通道主体顶部设负压抽吸处理系统,包括负压抽吸列管、真空泵和负压真空表,负压抽吸列管一端连接主体顶部另一端经管道连接真空泵入端,真空泵出端连接原料预混合搅拌罐冷凝液入口。
针对目前工业生产过程传热设备传热面积小、热效率低、占用空间大、安装难度高以及维护管理困难等缺点,发明人设计并制作了一种多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,包括具有悬胆折流通道的悬胆折流式不锈钢罐主体,悬胆折流式不锈钢罐主体底部悬胆折流通道下端设点火燃烧装置,点火燃烧装置通过管道经电动调节阀外接燃气源,主体顶部设水蒸汽出口阀及出口温度监测器、压力表和安全阀;悬胆折流式不锈钢罐主体中部设产品/原料进口,下部两侧分别设水/原料/中间体入口和产品浓缩出口;悬胆折流式不锈钢罐主体中下部设电子温度传感器。该装置通过燃气/燃料燃烧产生高温烟道气,在由不锈钢板和不锈钢列管构成的悬胆折流通道内反复循环,对各类需要加热媒介原料溶液确保传热过程中受热面积最大化,加热速率快和热能效率高,在同等传热要求工艺中达到燃料最小化效果,达到环保无污染排放的节能减排目标。本实用新型具备锅炉水蒸汽发生、原料预热升温、产品蒸发浓缩和溶胶薄膜制备等四位一体多功能传热用途,生产过程中除了能当作各类物料溶液加热升温处理的换热设备之外,还可以在生产中作为锅炉、蒸发浓缩设备,以及新型材料前驱体合成设备来使用,采用不同组合可以满足实际多功能传热需求,可广泛应用于多个工业传热领域,为今后工业传热技术升级更新所需要的多功能、高效、节能和环保等更高要求,提供良好工业化技术参考价值与推广应用前景。
因此,本实用新型非常适用于小型高新技术企业合成各类新能源材料和薄膜功能材料。以天然气燃气作为热源,燃烧清洁环保排放无害化,采用热能回收装置满足节能,具有占地空间小,传热效率高,受热均匀,可以满足作为锅炉水蒸汽发生器、原料中间体升温预热、各类产品蒸发浓缩以及各种功能材料前驱溶胶体与薄膜制备,尤其适合材料合成工艺之一的溶胶凝胶法工业化技术应用,满足预热浓缩见效快、工业指标控制稳定和过程无污染排放等智能制造现代工业发展要求,有效解决诸多工业生产领域中传热技术难题。
总之,本实用新型具有功能强大、加工成本低、占地面积小、传热效率高、使用安全和维护简单等优点,有效克服了目前工业各类传热设备中用途单一、工艺条件受限、投入成本高、安装难度大以及后期维护困难等缺点。
附图说明
图1是本实用新型多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置的结构示意图。
图2是应用本实用新型锅炉功能的使用状态和结构示意图。
图3是应用本实用新型原料/中间体加热功能的使用状态和结构示意图。
图4是应用本实用新型产品蒸发浓缩功能的使用状态和结构示意图。
图5是应用本实用新型新材料前驱体合成功能的使用状态和结构示意图。
图中:1产品浓缩出口;2仪表温控系统;3悬胆折流式不锈钢罐主体;4水蒸汽出口阀;5压力表;6锅炉蒸汽分配器;7安全阀;8废热锅炉;9原料预混合搅拌罐;10水蒸汽冷凝罐;11产品输出泵;12负压抽吸列管;13真空泵;14负压真空表;15产品/原料进口;16水/原料/中间体入口;17点火燃烧装置;18电动调节阀;19出口温度监测器; 20悬胆折流通道。
具体实施方式
一、基本结构
如图1所示,本实用新型多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,包括具有悬胆折流通道的悬胆折流式不锈钢罐主体3,悬胆折流式不锈钢罐主体底部悬胆折流通道下端设点火燃烧装置17,点火燃烧装置通过管道经电动调节阀18外接燃气源,主体顶部设水蒸汽出口阀4及出口温度监测器19、压力表5和安全阀7;悬胆折流式不锈钢罐主体中部设产品/原料进口15,下部两侧分别设水/原料/中间体入口16和产品浓缩出口1;悬胆折流式不锈钢罐主体中下部设电子温度传感器,电动调节阀和电子温度传感器连接并由仪表温控系统2控制。悬胆折流通道20采用不锈钢板进行折流式设计而成,通道间增设不锈钢列管。
所有设备均采用不锈钢材质,有效提高装置适用范围和使用周期。
二、主要功能
(1)悬胆折流式不锈钢罐主体:采用不锈钢材质制作罐体,通过折流烟道悬胆式的创新设计,提高燃料烟道气与罐体内各类原料处理液接触面积最大化。满足加工制造简便、占地面积小、传热速率快、燃料节省、尾气热能回收和无污染环保排放等现代传热装置多功能需求,还可以根据不同工艺和技术升级转换为锅炉、换热器、蒸发器和浓缩设备等不同功能装置。不锈钢罐主体安装温控系统、压力表、温度监控器、安全阀、各类进出口阀和燃料点火装置。根据企业不同生产工艺要求配备不同辅助装置即可以满足不同功能传热工艺生产需求,热能利用效率高和无污染环保排放。
(2)仪表温控系统:仪表温控系统与电动调节阀、压力表、安全阀配合工作,满足原料预热升温处理过程中温度指标控制,根据温度变化大小及时联动电动调节阀对燃气管道阀门进行开度调节,确保燃烧热量输入在控制范围内。另外,罐体内出现水蒸汽压力过大时可由安全阀及时泄压处理,确保操作过程自动和安全。
(3)悬胆折流通道:燃料点燃后产生高温烟道气在折流通道内反复迂回流动,与板壁外和列管内原料进行最大接触面积的间壁式换热,同时折流通道设计流通面积大,烟道尾气流量高,热损失小,满足热效率提高要求。
(4)废热锅炉:悬胆折流通道可以有效解决烟道尾气热损失问题,确保烟道尾气满足一定流量快速通过,而为了确保热能利用最大化考虑采用废热锅炉回收烟道尾气热能;废热锅炉采用壳程式列管换热管结构的工作原理,烟道尾气走折流板式壳程,各类原料预热处理走管程,既能满足烟道尾气需较大流通面积走壳程,又能有效提高原料走管程提升传热面积的目的,同时对回收热能后的烟道尾气还可以进一步喷雾除尘无害化处理,最终达到节能减排的双效作用。
(5)负压抽吸系统:为加快蒸发浓缩进程,在悬胆折流式不锈钢罐顶部增设负压抽吸系统,由真空泵提供负压,抽吸罐内原料溶液中水蒸汽/溶剂蒸汽提高浓缩效果,通过负压真空表来控制真空泵进气阀门大小来保持一定表压;
(6)原料预混合搅拌罐:对于混合多种原料需要进行预处理,在一定工艺同条件下由比例泵按化学计量比输送各种原料并进行搅拌混合,使各种原料分散均匀并发生化学反应,经废热锅炉预热后进入悬胆折流式不锈钢罐浓缩处理。
(7)产品浓缩出口处理系统:对于传统行业分类产品,采用高压高温泵将产品浓缩液输送并经高温喷雾干燥处理获得;对应新型材料软化学法合成材料前驱体,采用隔膜柱塞泵对高分子浓稠胶状溶液以浇注、流延等方式制备薄膜材料,对溶胶凝胶法合成材料前驱体以真空干燥处理制备凝胶。
三、工作过程
本实用新型可以根据工艺需要灵活配备相应辅助配套设施,可以分别实现水蒸汽发生锅炉功能、原料/中间体加热功能、产品浓缩功能和新材料前驱体合成功能,具体如下:1.水蒸汽发生器——锅炉功能
如图2所示,水/原料/中间体入口连接废热锅炉8出液口,水蒸汽出口阀连接锅炉蒸汽分配器6,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口。
将去离子水输送进入废热锅炉与从悬胆折流式不锈钢罐主体出来的烟道气换热回收多余热能,预热后从罐体底部进入并被燃料高温烟道气进行升温加热直至沸腾,产生一定压力水蒸汽经过锅炉蒸汽分配器后送到各个工作岗位,如压力超过调节值后可由安全阀及时泄压,确保水蒸汽恒压恒温状态下满足生产岗位蒸汽工艺指标要求。
2.原料/中间体加热功
如下图3所示,悬胆折流式不锈钢罐主体中上部设原料中间体预热液出口;水/原料/ 中间体入口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口。
将石油、化工、食品以及其它行业所需升温加热原料溶液输送进入废热锅炉,经对废烟道气热能回收达到预热目的后进入悬胆折流式不锈钢罐主体内,继续与高温烟道气升温加热,通过仪表温控系统及时监测原料溶液加热是否符合后续工艺指标,如温度不在参数范围内则由温控系统自动开启电动调节阀来控制燃气进口管道阀门,控制燃气进气量使原料溶液在一定流速下保持符合工艺要求的温度参数,确保后续产品达到行业所需质量要求。
3.产品蒸发浓缩功
如下图4所示,产品/原料进口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口,废热锅炉入液口连接水蒸汽冷凝罐10出液口;产品浓缩出口连接产品输出泵11;悬胆折流通道主体顶部设负压抽吸处理系统,包括负压抽吸列管12、真空泵13和负压真空表14,负压抽吸列管一端连接主体顶部另一端经管道连接真空泵入端,真空泵出端连接水蒸汽冷凝罐冷凝液入口。
将需要浓缩制备成品的产品待浓缩液,如制糖行业榨糖清汁、化肥行业的尿素浓缩液、食品行业奶粉浓缩液和制药行业粉剂浓缩液等,先经过水蒸汽冷凝罐进行一级预热处理,目的是回收产品浓缩液蒸发出来水蒸汽或溶剂蒸汽的热能,然后再继续进入废热锅炉对烟道尾气热能进行二级预热处理,回收烟道尾气多余热能。最后以一定预热温度进入悬胆折流式不锈钢罐主体做加热升温处理,经加热沸腾不断抽除水蒸汽/溶剂蒸汽后达到产品浓缩状态,经符合工艺要求浓度后从产品出口经高压泵(产品输出泵)做喷雾干燥处理,获得各类干燥粉类颗粒。
4.新材料前驱体合成功能
如图5所示,产品/原料进口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口,废热锅炉入液口连接原料预混合搅拌罐9出液口;产品浓缩出口连接产品输出泵;悬胆折流通道主体顶部设负压抽吸处理系统,包括负压抽吸列管、真空泵和负压真空表,负压抽吸列管一端连接主体顶部另一端经管道连接真空泵入端,真空泵出端连接原料预混合搅拌罐冷凝液入口。
将各类不同材料前驱体溶液,如功能复合材料软化学法前驱体、新型薄膜材料、高分子络合溶液和新能源材料溶胶等,先按照工艺化学计量比预先在原料预混合搅拌罐内混合,保持各原料分散均匀同时还回收浓缩液蒸发的水蒸汽/溶剂蒸汽多余热能,再进入废热锅炉继续两级预热处理,最后进入悬胆折流式不锈钢罐中预热浓缩,生成透明溶胶后经柱塞泵以浇注、喷射和泵入等方式,用于制备凝胶、薄膜和纺丝等各类材料前驱体。
Claims (7)
1.一种多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,包括具有悬胆折流通道的悬胆折流式不锈钢罐主体,其特征在于:所述悬胆折流式不锈钢罐主体底部悬胆折流通道下端设点火燃烧装置,点火燃烧装置通过管道经电动调节阀外接燃气源,主体顶部设水蒸汽出口阀及出口温度监测器、压力表和安全阀;所述悬胆折流式不锈钢罐主体中部设产品/原料进口,下部两侧分别设水/原料/中间体入口和产品浓缩出口;所述悬胆折流式不锈钢罐主体中下部设电子温度传感器。
2.根据权利要求1所述的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,其特征在于:所述电动调节阀和电子温度传感器连接并由仪表温控系统控制。
3.根据权利要求1所述的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,其特征在于:所述悬胆折流通道采用不锈钢板进行折流式设计而成,通道内增设不锈钢列管。
4.根据权利要求3所述的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,其特征在于:所述水/原料/中间体入口连接废热锅炉出液口,水蒸汽出口阀连接锅炉蒸汽分配器,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口。
5.根据权利要求3所述的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,其特征在于:所述悬胆折流式不锈钢罐主体中上部设原料中间体预热液出口;所述水/原料/中间体入口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口。
6.根据权利要求3所述的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,其特征在于:所述产品/原料进口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口,废热锅炉入液口连接水蒸汽冷凝罐出液口;所述产品浓缩出口连接产品输出泵;所述悬胆折流通道主体顶部设负压抽吸处理系统,包括负压抽吸列管、真空泵和负压真空表,负压抽吸列管一端连接主体顶部另一端经管道连接真空泵入端,真空泵出端连接水蒸汽冷凝罐冷凝液入口。
7.根据权利要求3所述的多功能四位一体悬胆折流式预热浓缩装置,其特征在于:所述产品/原料进口连接废热锅炉出液口,悬胆折流通道上端的燃料烟道气口连接废热锅炉热源口,废热锅炉入液口连接原料预混合搅拌罐出液口;所述产品浓缩出口连接产品输出泵;所述悬胆折流通道主体顶部设负压抽吸处理系统,包括负压抽吸列管、真空泵和负压真空表,负压抽吸列管一端连接主体顶部另一端经管道连接真空泵入端,真空泵出端连接原料预混合搅拌罐冷凝液入口。
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WO2023236325A1 (zh) * | 2022-06-09 | 2023-12-14 | 广东工业大学 | 一种油田专用太阳能真空水套加热炉及原油加热方法 |
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