CN2925571Y - 导流式内循环浓缩罐 - Google Patents

Abstract

本导流式内循环浓缩罐内有蒸发汽液分离器、导流腔、加热器、储料池、冷凝汽液分离器和冷凝水受水器。加热器中心为回流管。导流板为外沿螺旋向上有喷口的漏斗式凹曲面。上封板和导流板之间为导流腔，各列管上端与该腔相通。导流板上方为蒸发汽液分离器。列管下端连通下封板下方储料池。冷凝汽液分离器隔板与储料池之间为冷凝汽液分离器，其下为冷凝水受水器。列管内物料加热后沿导流板螺旋上升从喷口喷出高速旋转蒸发，降低蒸发温度，加强蒸发强度。未蒸发物料沿导流板和回流管返回再加热。本浓缩罐可组装单效或多效浓缩器。简化结构，各部件叠加于同一罐中，相互保温，减少散热损耗，提高热效率；罐间管道短，减少阻力热损耗，且材料省成本低。

Description

导流式内循环浓缩罐

(一)技术领域

本实用新型涉及一种蒸发设备，具体为一种导流式内循环浓缩罐。

(二)技术背景

浓缩器是广泛应用于制药、制糖、饮料、食品、化工等液态物料蒸发浓缩的设备，浓缩器内的物料在全封闭状态下真空浓缩，无污染，且可实现连续式蒸发。

传统的浓缩罐按物料循环方式分为内循环式和外循环式。

内循环式是加热器和蒸发器同设在一个筒状罐体中。由于加热器和蒸发器同一直径，加热器可作得很大，设备的蒸发能力也可以作得很大。这是内循环浓缩罐最大的优点。其缺点是沸腾式蒸发，蒸发强度低。最主要的问题是不便制作多效浓缩器，蒸汽不能重复利用，因而能耗难以下降。

外循环式浓缩罐的加热器与蒸发器分开设置，位于两个罐体，通过上、下连管形成循环。优点是加热后的物料由上连管以喷射状喷入蒸发器中，在强烈旋转状态下蒸发，蒸发强度大，消泡能力强，还可组装成多效浓缩器。双效和三效浓缩器最大的优点是蒸汽重复利用、节能低耗。但是外循环式浓缩罐由于加热器与蒸发器分开设置、需用上下连接管道等，故结构复杂，加热器、管道等的直径都受限制，加上管道多次转折等多处瓶颈作用，都限制了节能的双效和三效浓缩器的开发和应用。更难以构建大型节能浓缩设备，无法适应于大中企业扩大规模的要求。

随着企业现代化、规模化的进程，小型三效浓缩器已不能满足生产需求，大型制药、制糖、食品、化工企业均需要开发大中型的双效和三效浓缩器，特别是能源日益紧张的今天，节能显著的三效浓缩器更为市场需要。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种导流式内循环浓缩罐，其加热器、蒸发汽液分离器、冷凝汽液分离器和冷凝水受水器置于同一罐体内，既有内循环式浓缩罐蒸发能力大、结构简单的优点，又能如外循环浓缩罐制成多效浓缩器、节能低耗。

本实用新型设计的导流式内循环浓缩罐包括加热器、蒸发汽液分离器、冷凝汽液分离器及冷凝水受水器，加热器有容纳料液的多根列管，多根列管与蒸发汽液分离器相连。

本实用新型的导流式内循环浓缩罐的特征是加热器、蒸发汽液分离器、冷凝汽液分离器和冷凝水受水器集于同一柱形罐体中。本浓缩罐由上至下为蒸发汽液分离器、导流腔、加热器、储料池、冷凝汽液分离器和冷凝水受水器。加热器是外壁为浓缩罐罐壁、内壁为回流管管壁的圆环柱体，加热器环形柱体一侧沿半径方向有一从罐壁至回流管外壁的密封竖直加热器隔板，将圆环柱体内腔分隔成马蹄形。加热器隔板一侧的罐壁接蒸汽进口。加热器内有竖直的多根列管，罐内的中下部与罐壁密封连接的加热器上封板和下封板在加热器环形柱体的上下面封闭各列管上下端相互之间的间隙、列管上下端与罐壁和加热器隔板的间隙。罐壁、回流管壁、上下封板、加热器隔板和列管外壁形成加热蒸汽腔。加热器上封板上方为凹面向上的漏斗式导流板，导流板底部中心孔孔沿与回流管上端口密封连接。导流板起始端与上封板相切相接，导流板靠近罐壁的外沿沿罐体内壁、顺时针螺旋形上升，至其起始端上方终止。导流封板密封连接处于上方的导流板终止端和位于上封板上的导流板起始端。螺旋形上升的导流板外沿与罐体内壁之间有平台，平台内沿密封连接导流板、外沿与罐体内壁密封连接。导流封板的竖边与罐体内壁之间为竖直喷口。导流板构成底部中心孔与回流管上端密封连接、外沿由上封板开始、螺旋向上且与罐壁密封、一侧有竖直喷口的、漏斗式的渐开形凹曲面。加热器上封板和导流板之间的空腔即为导流腔，容纳料液的加热器的各列管上端与该导流腔相通。导流板上方的罐体内腔为蒸发汽液分离器。下封板下方密封连接锥形储料池的壁。加热器列管下端连通储料池。储料池锥底处有横向封闭罐内腔的冷凝汽液分离器隔板，该隔板与储料池锥形壁之间的空腔为冷凝汽液分离器，冷凝汽液分离器隔板下方的罐体内腔为冷凝水受水器，受水器底部有排水阀。加热器下封板相对蒸汽进口的加热器隔板的另一侧有冷凝水连管接入冷凝汽液分离器，冷凝汽液分离器内装汽水分离器，其排水管接入冷凝水受水器，其与真空系统连接的平衡管则直接与冷却塔或与下一效罐体的加热器相连接。储料池锥底接排料管，连通罐外的出料阀。

本导流式内循环浓缩罐的蒸发汽液分离器中部设独立进料阀，便于观察进料情况和控制进料，可根据蒸发量调整进料阀、保持罐内的平衡。

蒸汽送入加热器，其热量经列管外壁传至列管内物料，列管内的物料加热膨胀至沸，沿列管向上流动，进入导流腔，在导流板的引导下，物料顺时针螺旋上升、被强制从喷口喷出，并沿蒸发汽液分离器的罐壁顺时针高速旋转蒸发，分离出的蒸汽向上集中于罐顶，经罐顶的蒸汽流通腔、蒸汽管在真空作用下吸入下一效加热器利用或者送入冷却塔。未蒸发的物料沿导流板的螺旋漏斗凹盆和回流管返流回储料池，再进入加热器列管加热，如此周而复始。加热蒸汽由马蹄形一端、加热器隔板一侧的蒸汽进口进入，反时针沿罐内壁旋转流动至马蹄形另一端、加热器隔板另一侧时，经过热交换热量释放后大部分蒸汽冷凝成冷凝水，含有蒸汽的冷凝水经冷凝水连管进入冷凝汽液分离器，经汽水分离器的作用，冷凝水经排水管流入冷凝水受水器，然后经排水阀间歇排出罐外；未凝蒸汽继续加热锥体储料池内物料，再由与真空系统连接的平衡管吸入下一效进一步利用或者直接进入冷却塔。

本实用新型的导流式内循环浓缩罐可组装单效浓缩器，也可二组连接组装双效浓缩器、或三组连接组装三效浓缩器。

组装单效浓缩器时，罐顶部的蒸发汽液分离器经二次蒸汽管直接接入真空系统或接入由冷凝器、冷却器、汽水分离器和冷凝水受罐组成的冷却塔。

本浓缩罐二组连接为双效浓缩器时，一效罐体的二次蒸汽管接入二效罐体的加热器，二效罐体的三次蒸汽管接入同单效相同的冷却塔。

本浓缩罐三组连接为三效浓缩器时，一效罐体的二次蒸汽管接入二效罐体的加热器，二效罐体的三次蒸汽管接入三效罐体的加热器，三效罐体的四次蒸汽管接入同单效相同的冷却塔。

一次蒸汽输入一效罐体，在蒸发汽液分离器分离出的蒸汽向上进入蒸汽腔，对于单效浓缩器直接经二次蒸汽管进入冷却塔，对于二效或三效浓缩器，则经二次蒸汽管进入下一效罐体的加热器。加热器内的蒸汽经热交换后大部分冷凝为冷凝水，进入冷凝汽液分离器后，冷凝水经排水管流入冷凝水受水器，对于单效浓缩器未冷凝的蒸汽继续加热储料池内的物料，然后直接进入冷却塔。对于二效或三效浓缩器未冷凝的蒸汽经与真空系统连接的二次蒸汽管吸入下一效罐体的加热器继续利用。二效浓缩器的二效罐或三效浓缩器的三效罐蒸发分离器顶部蒸汽直接送入最后的冷却塔，冷凝为水后流入受水器，间歇排出。

本导流式内循环浓缩罐组装的的二效或三效浓缩器的二次、三次蒸汽管道内装有管道风机，以加速蒸汽的循环使用，并能有效降低上一效蒸发绝对压力，增加下一效加热蒸汽压力，从而提高热效率，达到节能降耗目的。

本导流式内循环浓缩罐的优点明显：1、简化结构，省去各加热器的独立罐体，省去加热器与分离器连接的管道，将蒸发汽液分离器、导流腔、加热器、储料池、冷凝汽液分离器、冷凝水受水器叠加于同一罐体中，能相互保温，能最大限度减少浓缩器暴露大气的表面积，减少散热损耗，易于升温保温，提高设备的热效率；2、依物流量而设计的渐开形导流板改变了传统内循环物料液沸腾平面蒸发方式变为强制物料喷射并沿罐壁旋转立体蒸发，此种蒸发方式大大增加蒸发面积降低了蒸发温度，加强了蒸发强度，利于物料在低泡沫甚至无泡沫状态下蒸发；3、蒸发分离器分隔的蒸汽腔与下个罐体之间的蒸汽管道最短，最大限度减少管道的阻力和热损耗；4、二、三次蒸汽管道内加装的管道风机进一步加速蒸汽的运动，降低上一效罐体分离器内蒸发的绝对压力，提高下一效罐内加热蒸汽压力，即降低上一效的蒸发温度、提高下一效加热蒸汽温度、提高传热温差、提高蒸发强度，有效改变三效浓缩器浓缩效果差的缺陷；5、简化结构，减少构件材料消耗，简化制作工艺，大大降低设备成本，也大大减小了设备的安装空间；6、本结构设计可随工艺需要制作成大中型节能浓缩器，满足大中企业的生产需求，特别能很好串接成双效和三效浓缩器，加热器和相关管道可以设计得很大，有效解决多处瓶颈制约，实现多效浓缩器大型化，为多效浓缩器推广应用开辟新的途径。

(四)附图说明

图1为本导流式内循环浓缩罐实施例1组装的单效浓缩器的结构示意图，其中集有蒸发汽液分离器、导流腔、加热器、储料池、冷凝汽液分离器、冷凝水受水器的本浓缩罐罐体为纵剖面示意图；

图2为图1中的A-A截面图，即罐体加热器部分的横截面示意图；

图3为图1中的B-B截面图，即导流板喷口处的纵剖面示意图；

图4为图4中M部分放大示意图；

图5为图4中C-C截面示意图；

图6为本导流式内循环浓缩罐实施例2组装的三效浓缩器整体结构示意图；其中一效罐为纵剖面示意图；

图7为图6中的D-D截面图，即一效罐的蒸发汽液分离器的蒸汽隔板处横截面示意图；

图8为图6中的E向视图，其中三次蒸汽管为剖视。

(五)具体实施方式

实施例1

本实用新型导流式内循环浓缩罐组装的单效浓缩器，如图1所示，本导流式内循环浓缩罐I是集有蒸发汽液分离器1、导流腔、加热器4、储料池8、冷凝汽液分离器9和冷凝水受水器10的柱形罐体I，其高度为3000mm～7000mm，其直径为1000mm～5000mm，与由冷凝器、冷却器、汽水分离器、冷凝水受罐组成的冷却塔IV相连接构建为单效浓缩器。导流式内循环浓缩罐I的加热器4是外壁为浓缩罐罐壁、内壁为回流管5管壁、上下为加热器上封板3和下封板7的圆环柱体。上下封板3、7之间的距离为800～1500mm，下封板7与罐底的距离为1200mm～2000mm。回流管5直径为200mm～800mm。如图2所示，从罐壁至回流管5外壁沿半径方向的密封竖直加热器隔板4-1将加热器4的圆环形柱体内腔分隔成马蹄形。加热器隔板4-1一侧的罐壁接蒸汽进口18。

加热器4内有竖直的多根列管，上下封板3、7封闭各列管上下端相互之间的间隙、列管上下端与罐壁和加热器隔板4-1的间隙。罐内壁、回流管5外壁、上下封板3、7、加热器隔板4-1和列管外壁形成加热蒸汽腔。

如图1、3、4所示，加热器4上封板3上方为导流板2，导流板2底部中心孔孔沿与回流管3上端口密封连接。导流板2起始端与上封板3相切相接，其靠近罐壁的外沿沿罐内壁、顺时针螺旋形上升，至其起始端上方终止。导流封板2-1密封连接导流板2的终止端和起始端。如图4所示，螺旋形上升的导流板2外沿与罐内壁之间有宽60mm～200mm的平台2-3，平台2-3内沿密封连接导流板3、外沿与罐内壁密封连接。导流封板2-1的竖边与罐内壁之间为喷口2-2。导流板2构成底部中心孔与回流管5上端密封连接、外沿由上封板3开始、螺旋向上且与罐壁密封、一侧有喷口2-2的、漏斗式的渐开形凹曲面。导流板2最高处与上封板3的距离为400mm～1500mm。各列管上端与上封板3和导流板2之间的导流腔相通。

导流板2上方的罐体内腔为蒸发汽液分离器1。如图1所示在蒸发汽液分离器1罐顶下方有曲面蒸汽隔板17与一侧的罐壁密封相接，在罐顶一侧隔出蒸汽腔，二次蒸汽管16从蒸汽腔内的罐壁引出，接入冷却塔IV。

下封板7下方密封连接储料池8的锥形壁。储料池8的锥底与下封板7之间的距离为200mm～800mm。加热器4的各列管下端连通储料池8。

储料池8锥底处有横向封闭罐内腔的冷凝汽液分离器隔板13，该冷凝汽液分离隔板13与储料池8锥形壁之间的空腔为冷凝汽液分离器9，冷凝汽液分离器隔板13下方的罐体内腔为冷凝水受水器12，受水器12底部有排水阀11。加热器下封板7相对蒸汽进口18的加热器隔板4-1的另一侧有冷凝水连管6接入冷凝汽液分离器9，冷凝汽液分离器9内装汽水分离器，其排水管14接入冷凝水受水器12，其与真空系统连接的平衡管15则直接与二次蒸汽管16相连接。储料池8锥底接排料管10，连通罐外的出料阀。

实施例2

本导流式内循环浓缩罐构建的三效浓缩器如图6所示，与实施例1相似的是三组本导流式内循环浓缩罐为一效、二效、三效罐体I、II、III，最后接冷却塔IV，图6中一效罐体I为其纵剖面示意图。

其三效罐体III与实施例1的罐体的结构相类同，其内由上至下为蒸发汽液分离器1、导流腔、加热器4、储料池8、冷凝汽液分离器9和冷凝水受水器10。如图6、7所示，一效、二效罐体I、II的的蒸发汽液分离器1中的蒸汽隔板17与罐壁保持一定距离、沿罐壁竖直向下延伸，其下沿在导流板2上方与罐体内壁相连接，在蒸发汽液分离器1内罐顶一侧和罐壁一侧隔出顶部与蒸发汽液分离器1内腔相通、其余各边均与罐壁密封连接的蒸汽腔，该蒸汽隔板17竖直部分与罐体中轴线的距离为罐体半径的2/3～7/8。在蒸汽腔的罐壁上，一效罐I接出的二次蒸汽管16接入二效罐II的加热器4、二效罐II的三次蒸汽管16-1接入三效罐III的加热器4。此时接出的二次或三次蒸汽管16、16-1为直管，且管道可做到最短。

一效二效罐I、II接出的二次、三次蒸汽管道16、16-1内装有管道风机20。

一效、二效罐体I、II的冷凝汽液分离器9的与真空系统连通的平衡管将未凝蒸汽接入下一效的加热器4，继续利用。

各罐体的蒸发汽液分离器1中部设独立进料阀19。

实施例3

两组本导流式内循环浓缩罐构建的二效浓缩器，仅比实施例2少一个二效浓缩罐，其结构与工作状况与实施例2相同，虽然节能效果比三效浓缩器稍差，但与单效浓缩器相比，节能效果仍然十分显著。另外本例的一效罐蒸发温度较低，适用于热敏物质的浓缩，也更易于操作。

Claims (8)

1、一种导流式内循环浓缩罐包括加热器、蒸发汽液分离器、冷凝汽液分离器、冷凝水受水器，加热器有容纳料液的多根列管，加热器一侧接入蒸汽管，多根列管与蒸发汽液分离器相连；其特征为：

加热器、蒸发汽液分离器、冷凝汽液分离器和冷凝水受水器集于同一柱形罐体(I)中；本浓缩罐(I)由上至下为蒸发汽液分离器(1)、导流腔、加热器(4)、储料池(8)、冷凝汽液分离器(9)和冷凝水受水器(12)；

加热器(4)是外壁为浓缩罐罐壁、内壁为回流管(5)管壁、上下为加热器上封板(3)和下封板(7)的圆环柱体，从罐壁至回流管(5)外壁沿半径方向的密封竖直加热器隔板(4-1)将加热器(4)的圆环形柱体内腔分隔成马蹄形，加热器隔板(4-1)一侧的罐壁接蒸汽进口(18)；

加热器(4)内有竖直的多根列管，上下封板(3、7)封闭各列管上下端相互之间的间隙、列管上下端与罐壁和加热器隔板(4-1)的间隙，罐内壁、回流管(5)外壁、上下封板(3、7)、加热器隔板(4-1)和列管外壁形成加热蒸汽腔；

加热器上封板(3)上方为导流板(2)，导流板(2)底部中心孔孔沿与回流管(3)上端口密封连接，导流板(2)起始端与上封板(3)相切相接，其靠近罐壁的外沿沿罐内壁、顺时针螺旋形上升，至其起始端上方终止，导流封板(2-1)密封连接导流板(2)的终止端和起始端；螺旋形上升的导流板外沿与罐内壁之间有平台(2-3)，平台(2-3)内沿密封连接导流板(3)、外沿与罐内壁密封连接，导流封板(2-1)的竖边与罐内壁之间为喷口(2-2)，导流板(2)构成底部中心孔与回流管(5)上端密封连接、外沿由上封板(3)开始、螺旋向上且与罐壁密封、一侧有喷口(2-2)的、漏斗式的渐开形凹曲面；上封板(3)和导流板(2)之间的空腔为导流腔，容纳料液的加热器(4)的各列管上端与该导流腔相通；

导流板(2)上方的罐体内腔为蒸发汽液分离器(1)，其接蒸汽管与下一效浓缩罐连接或直接与冷却塔连接；

下封板(7)下方密封连接储料池(8)的锥形壁，列管下端连通储料池(8)；储料池(8)锥底接排料管(10)，连通罐外的出料阀；

在储料池(8)锥底处有横向封闭罐内腔的冷凝汽液分离器隔板(13)，该冷凝汽液分离隔板(13)与储料池(8)锥形壁之间的空腔为冷凝汽液分离器(9)，冷凝汽液分离器隔板(13)下方的罐体内腔为冷凝水受水器(12)；加热器下封板(7)相对蒸汽进口(18)的加热器隔板(4-1)的另一侧有冷凝水连管(6)接入冷凝汽液分离器(9)，冷凝汽液分离器(9)内装汽水分离器，其排水管(14)接入冷凝水受水器(12)，其与真空系统连接的平衡管(15)与下一效浓缩罐连接或直接与冷却塔连接；冷凝水受水器(12)底部有排水阀(11)。

2、根据权利要求1所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

本浓缩罐罐体高度为3000mm～7000mm其直径为1000mm～5000mm，上下封板(3、7)之间的距离为800mm～1500mm，下封板(7)与罐底的距离为1200mm～2000mm；回流管(5)直径为200mm～800mm；储料池(8)的锥底与下封板(7)之间的距离为200mm～800mm。

3、根据权利要求1所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

导流板(2)外沿与罐内壁之间的平台(2-3)宽为60mm～200mm，导流板(2)最高处与上封板(3)的距离为400mm～1500mm。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

当本浓缩罐与冷却塔(IV)连接时，蒸发汽液分离器(1)的罐顶下方有曲面蒸汽隔板(17)与一侧的罐壁密封相接，在罐顶一侧隔出蒸汽腔，蒸汽管(16)从蒸汽腔内的罐壁引出，接入冷却塔(IV)。

5、根据权利要求1至3中任一项所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

当本浓缩罐与下一效浓缩罐连接时，蒸发汽液分离器(1)中罐顶一侧下方的曲面的蒸汽隔板(17)与罐壁保持一定距离、沿罐壁竖直向下延伸，其下沿在导流板(2)上方与罐体内壁相连接，在蒸发汽液分离器(1)内罐顶一侧和罐壁一侧隔出顶部与蒸发汽液分离器(1)内腔相通、其余各边均与罐壁密封连接的蒸汽腔，在蒸汽腔的罐壁上，接出的蒸汽管(16)接入下一效浓缩罐的加热器(4)。

6、根据权利要求5所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

所述蒸汽隔板(17)竖直部分与罐体中轴线的距离为罐体半径的2/3～7/8。

7、根据权利要求1至3中任一项所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

本浓缩罐用作一效二效罐(I、II)时接出的二次、三次蒸汽管道(16、16-1)内装有管道风机(20)。

8、根据权利要求1至3中任一项所述的导流式内循环浓缩罐，其特征在于：

所述罐体的蒸发汽液分离器(1)中部设独立进料阀(19)。

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