FI63863B

FI63863B - AVDUNSTNINGSFOERFARANDE OCH ANORDNING

Info

Publication number: FI63863B
Application number: FI813978A
Authority: FI
Inventors: Heimo Vaelimaeki
Original assignee: Mkt Tehtaat Oy
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1983-05-31
Also published as: DK161549C; SE460337B; SE8207061L; DE3244761A1; NL8204791A; ATA447182A; DK161549B; DE3244761C2; FI63863C; SE8207061D0; AT388509B; DK534582A

Description

6 3”c 66 3 ”c 6

HAIHDUTUSMENETELMÄ JA LAITTEISTO - AVDUNSTNINGSFÖRFARANDE OCH ANORDNINGEVAPORATION METHOD AND APPARATUS - AVDUNSTNINGSFÖRFARANDE OCH ANORDNING

Tämän keksinnön kohteena on haihdutusmenetelmä, jossa haihdutus suoritetaan 1ämmityshöyryn avulla käyttäen ainakin kahta peräkkäistä, haihdutettavan nesteen suhteen sarjaan kytkettyä haihdutinta ja jossa lämmityshöyrynä käytetään haihdutettavasta nesteestä itsestään erotettua höyryä, jota johdetaan sekä sarjan edellisestä että sarjan jälkimmäisestä haihduttimesta puhaltimeen tai vastaavaan laitteeseen, joka puhaltaa höyryn edelleen korkeammassa paineessa takaisin haihduttimiin.The present invention relates to an evaporation method in which evaporation is carried out by means of heating steam using at least two successive evaporators connected in series with respect to the liquid to be evaporated and in which steam separated from the evaporating liquid at higher pressure back to the evaporators.

Tunnetaan hai kidutusmenetelmiä, joissa haihdutettavaa nestettä johdetaan peräkkäisten haihdutinyksiköiden läpi niin, että haihdutuslämpötila ja nesteen kiintoainepitoisuus kasvavat asteittain. Lämmityshöyrynä on käytetty haihdutettavasta nesteestä erottuvaa höyryä, jonka painetta ja lämpötilaa nostetaan puhaltimien, kompressorien tms. laitteiden avulla.Evaporative torture methods are known in which the liquid to be evaporated is passed through successive evaporator units so that the evaporation temperature and the solids content of the liquid gradually increase. The heating steam used is steam separated from the liquid to be evaporated, the pressure and temperature of which are raised by means of fans, compressors and similar devices.

Haihdutusprosesseissa aiheutuu ongelmia siitä, että prosessin teho pyrkii ajan mittaan heikkenemään johtuen haihdutin-ten likaantumisesta. Kun haihdutetun tuotteen kiintoaine-pitoisuuden tulee pysyä vakiona, on haihdutustehon putoaminen kompensoitava lisäämällä puhallinten nostokorkeutta. Puhaltimiin liitetyt säätölaitteet kasvattavat kuitenkin puhallinten energian kulutusta, ja lisäksi säätämisen tulisi olla erittäin tarkkaa, sillä pienikin muutos haihdutetussa nestemäärässä aiheuttaa suhteellisen suuren muutoksen haihdutetun tuotteen konsentraatioon. Tästä syystä konsen-traation pitäminen vakiona on käytännössä tuottanut vaikeuksia .Problems with evaporation processes arise from the fact that the efficiency of the process tends to decrease over time due to fouling of the evaporators. When the solids content of the evaporated product must remain constant, the drop in evaporation power must be compensated by increasing the head of the fans. However, the control devices connected to the fans increase the energy consumption of the fans, and in addition the control should be very precise, as even a small change in the amount of liquid evaporated causes a relatively large change in the concentration of the evaporated product. For this reason, keeping the concentration constant has been difficult in practice.

FI-patenttihakemuksessa 813551 on esitetty mainittujen ongelmien poistamiseksi ratkaisu, jonka mukaan lämmityshöyryä 2 6 3 86 3 johtava kanavisto on varustettu kahdella peräkkäisellä pu-haltimella siten, että toinen puhallin toimii pääpuhalti-mena, jonka kautta kulkeneesta höyrystä osa johdetaan sarjan edelliseen haihduttimeen ja osa toiseen puhaltimeen, joka toimii apupuhaltimena, josta höyry johdetaan sarjan jälkimmäiseen haihduttimeen.FI patent application 813551 proposes a solution to eliminate the above-mentioned problems, according to which the duct system conducting heating steam 2 6 3 86 3 is provided with two successive fans so that one fan acts as a main fan, through which part of the steam passes to the previous evaporator to a fan which acts as an auxiliary fan from which the steam is led to the latter evaporator of the series.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa mainittuihin ongelmiin uudenlainen, yllämainitusta poikkeava ratkaisu. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle menetelmälle on se, että puhallin, johon johdetaan höyryä sarjan kummastakin haihduttimesta, toimii pääpuhaltimena, jonka lisäksi menetelmässä käytetään apupuha 11inta, joka puhaltaa sarjan jälkimmäisessä haihduttimessa erottunutta höyryä ennen sen saapumista pääpuhaitimeen.The object of the present invention is to provide a novel solution to said problems which differs from the above. The method according to the invention is characterized in that the fan to which steam is introduced from each evaporator of the series acts as a main fan, in addition to which a co-fan 11 blows the steam separated in the latter evaporator of the series before it enters the main fan.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa, jossa pääpuhallin voi olla olennaisesti suurempi kuin apupuhallin, ei pääpuhal-linta tarvitse prosessin aikana välttämättä lainkaan säätää, vaan kaikki säätötoimenpiteet voidaan kohdistaa apu-puhaltimeen. Pääpuhaltimeen ei tällöin tarvitse asentaa kalliita säätölaitteita eikä se myöskään aiheuta prosessissa ylimääräistä energiankulutusta. Apupuhaltimeen on sen pienemmän koon johdosta halvempaa asentaa säätölaitteita, ja koska apupuhaltimen kuluttama energiamääräkin on pienempi, ei se sanottavasti kasvata prosessin kokonaisenergianko lutusta huonommallakaan hyötysuhteella. Pienikokoista apupuha 11 inta voidaan myös säätää varsin tarkasti niin, että päästään täsmälleen haluttuun kiinteän aineen konsentraatioon lopullisessa haihdutetussa tuotteessa. Lisäksi keksinnössä on etuna FI-patenttihakemuksen 813551 mukaiseen ratkaisuun verrattuna se, että sarjan jälkimmäisen ,ι haihduttimen kiehumislämpötila saadaan pienemmäksi. Tällä seikalla on oleellinen merkitys käsiteltäessä lämpöherkkiä a i nei ta.In the solution according to the invention, where the main fan can be substantially larger than the auxiliary fan, the main fan does not necessarily have to be adjusted at all during the process, but all adjustment measures can be applied to the auxiliary fan. In this case, the main fan does not need to be equipped with expensive control devices, nor does it cause extra energy consumption in the process. Due to its smaller size, it is cheaper to install control devices in the auxiliary fan, and since the amount of energy consumed by the auxiliary fan is also lower, it is not said to increase the total energy consumption of the process even with lower efficiency. The small auxiliary blower 11 can also be adjusted quite precisely to achieve exactly the desired solids concentration in the final evaporated product. In addition, the invention has the advantage over the solution according to FI patent application 813551 in that the boiling temperature of the latter, ι evaporator of the series, is reduced. This fact is essential when dealing with heat-sensitive a i ne ta.

Keksinnön kohteena on edelleen laitteisto edellä kuvatun 3 6 3 8 6 3 haihdutusmenetelmän toteuttamiseksi. Tähän laitteistoon kuuluu sinänsä tunnettuun tapaan ainakin kaksi peräkkäistä, haihdutettavan nesteen suhteen sarjaan kytkettyä haihdutin-ta sekä kanavisto, jonka kautta haihduttimissa nesteestä erottunutta höyryä johdetaan takaisin haihduttimiin lämmi-tyshöyrynä käytettäväksi ja joka on varustettu puhaltimilla tai vastaavilla höyryn painetta nostavilla laitteilla. Laitteistolle on tunnusomaista se, että se käsittää pääpuhalti-men, joka on kanavien välityksellä yhdistetty sarjan kumpaankin haihduttimeen niin, että pääpuhaltimeen on johdettavissa höyryä kummastakin haihduttimesta, sekä lisäksi apupuhallin, joka on sijoitettu pääpuhaltimen edelle sarjan jälkimmäisen haihduttimen ja pääpuha 11imen väliseen kanavaan.The invention further relates to an apparatus for carrying out the evaporation method 3 6 3 8 6 3 described above. This apparatus comprises, as is known per se, at least two successive evaporators connected in series with the evaporating liquid and a duct system through which the vapor separated from the liquid in the evaporators is returned to the evaporators for use as heating steam and is equipped with fans or the like. The apparatus is characterized in that it comprises a main fan connected via ducts to each evaporator in the series so that steam from each evaporator can be supplied to the main fan, and a further auxiliary fan located in front of the main fan in the intermediate evaporator 11 between the main fan.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää erästä keksinnön mukaista haihdutuslaitteistoa.The invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, which shows an evaporation apparatus according to the invention.

Piirustuksen mukaiseen laitteistoon kuuluu kaksi peräkkäistä, sarjaan kytkettyä haihdutinta 1 ja 2, joiden läpi johtoja 3, 4 ja 5 myöten kulkeva haihdutettava neste johdetaan. Haihdutus suoritetaan höyryllä, joka muodostuu pääosin siitä höyrystä, joka erottuu haihdutettavasta nesteestä haihdutti-missa 1 ja 2. Tämä haihdutettavasta nesteestä saatava höyry poistetaan haihduttimista 1 ja 2 kanaviin 6 ja 7 ja johdetaan edelleen kanavien 8, 9 ja 10 kautta lämmityshöyrynä takaisin haihduttimiin. Kanavaan 7 liittyy kanava 11, jonka kautta laitteistoon on mahdollista tuoda ulkopuolista höyryä lämpö-tasapainon ylläpitämiseksi. Kanavisto 6-11 on varustettu kahdella puhaltimella 12 ja 13, jotka nostavat lämmityshöy-ryn painetta ja lämpötilaa. Puhallin 12 kanavassa 7 toimii apupuha 11imena, joka imee höyryä sarjan jälkimmäisestä haihduttimesta 2 ja puhaltaa sen pääpuhaltimena toimivan puhal-timen 13 imupuolelle. Pääpuha ltimeen 13 tulee lisäksi höyryä sarjan edellisestä haihduttimesta 1, joten kaikki haihdutukseen käytettävä lämmityshöyry tulee kulkemaan pääpuhal-timen kautta. Pääosa tästä höyrystä johdetaan lämmityshöy- 4 63863 ryksi sarjan edelliseen haihduttimeen 1 ja loppuosa johdetaan kanavan 10 kautta lämmityshöyryksi sarjan jälkimmäiseen haihduttimeen 2. Lämmityshöyrystä muodostuva lauhde poistetaan haihduttimista 1 ja 2 johtoihin 14 ja 15.The apparatus according to the drawing comprises two successive evaporators 1 and 2 connected in series, through which the liquid to be evaporated passing along lines 3, 4 and 5 is passed. The evaporation is carried out with steam consisting mainly of the vapor separated from the liquid to be evaporated in evaporators 1 and 2. This vapor from the evaporating liquid is removed from evaporators 1 and 2 to ducts 6 and 7 and further passed through ducts 8, 9 and 10 to the heating steam. Duct 7 is connected to duct 11, through which it is possible to introduce external steam into the equipment in order to maintain thermal balance. The ductwork 6-11 is provided with two fans 12 and 13 which increase the pressure and temperature of the heating steam. In the duct 7 of the fan 12, it acts as an auxiliary fan 11, which absorbs steam from the latter evaporator 2 of the series and blows it to the suction side of the fan 13 acting as the main fan. In addition, steam enters the main fan 13 from the previous evaporator 1 in the series, so that all the heating steam used for evaporation will pass through the main fan. Most of this steam is passed to the previous evaporator 1 in the series and the remainder is passed through duct 10 to the second evaporator 2 of the series.

Esitetyssä laitteistossa voi apupuhaltimen 12 teho olla suuruusluokkaa 1/10 - 1/5 pääpuhaltimen 13 tehosta. Pää-puhallin 13 saatetaan toimimaan optimiolosuhteissa eikä sitä haihdutusprosessin aikana säädetä, mistä syystä sitä ei tarvitse varustaa energiaa kuluttavilla säätölaitteilla. Prosessin aikana tapahtuvasta haihdutinten 1 ja 2 likaantumisesta aiheutuva haihdutustehon putoaminen kompensoidaan yksinomaan apupuhallinta 12 säätämällä, ja tätä varten apupuhallin varustetaan invertteri1lä, johtosiipi-säätimellä tms. nostokorkeuden säätölaitteella. Kun pääosa haihdutuksesta tapahtuu sarjan edellisessä haihduttimessa 1 ja ainoastaan pieni osa höyrystä kulkee apupuhal-timen 12 kautta, ei epupuhaltimen säätölaitteella ole oleellista vaikutusta prosessin kokonaisenergiankulutukseen. Apupuhaltimen 12 säätö voi korkeilla haihdutussuhteilla perustua haihdutuksen lopputuotteen tiheyden mittaamiseen, ja säädön tarkkuudesta johtuen päästään prosessissa entistä korkeampaan lopputuotteen kiinteän aineen konsentraatioon,In the apparatus shown, the power of the auxiliary fan 12 may be of the order of 1/10 to 1/5 of the power of the main fan 13. The main fan 13 is made to operate under optimum conditions and is not adjusted during the evaporation process, so that it is not necessary to equip it with energy-consuming control devices. The loss of evaporating power due to the fouling of the evaporators 1 and 2 during the process is compensated only by adjusting the auxiliary fan 12, and for this purpose the auxiliary fan is provided with an inverter, a line vane controller or a similar height adjustment device. When most of the evaporation takes place in the previous evaporator 1 in the series and only a small part of the steam passes through the auxiliary fan 12, the ejector control device has no significant effect on the total energy consumption of the process. The control of the auxiliary fan 12 at high evaporation ratios can be based on measuring the density of the final product of evaporation, and due to the accuracy of the control, an even higher solids concentration of the final product is achieved in the process,

Keksinnön sovellutuskohteista voidaan mainita esimerkkinä herajauheen valmistukseen käytettävän heran esikäsittely ennen kuivausvaihetta, joka voi tapahtua es im. sumutustorni-kuivaimessa. Tällaisessa esikäsittelyssä heran kiintoaine-pitoisuutta nostetaan käyttäen esim. kahta peräkkäistä haih-dutinta, joista edellinen nostaa kiintoainepitoisuuden 6 %:sta 20 %:iin ja jälkimmäinen 20 %:sta 60 %:iin. Tällaisessa prosessissa voi pääpuhallin olla teholtaan noin kuusinkertainen apupuhaltimeen verrattuna, ja prosessi voidaan mitoittaa niin, että tarvittavan ulkopuolisen lämmityshöyryn määrä on enintään muutama prosentti lämmityshöyryn kokonais- 6 3 8 6 3 5 määrästä. Lisäksi jälkimmäisessä haihduttimessa vallitseva kiehumislämpötila voidaan apupuhaltimen imun avulla järjestää matalammaksi kuin kiehumislämpötila edellisessä haihduttimessa.Examples of applications of the invention include the pretreatment of whey used for the preparation of whey powder before the drying step, which can take place es im. spray tower drier. In such pretreatment, the solids content of the whey is increased using, for example, two successive evaporators, the former increasing the solids content from 6% to 20% and the latter from 20% to 60%. In such a process, the main fan can have a power of about six times that of the auxiliary fan, and the process can be dimensioned so that the amount of external heating steam required does not exceed a few percent of the total 6 3 8 6 3 5 amount of heating steam. In addition, the boiling temperature prevailing in the latter evaporator can be arranged lower than the boiling temperature in the former evaporator by means of the suction of the auxiliary fan.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset so-vellutusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyyn esimerkkiin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa .It will be clear to a person skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited to the example given above but may vary within the scope of the appended claims.

Claims

An evaporation method, wherein the evaporation is carried out by means of heating steam using at least two successive evaporators (1,2) connected in series with respect to the liquid to be evaporated, and using as heating steam steam separated from the liquid to be evaporated from both the previous and second evaporators in the series. ) or a similar device which blows the steam at a further higher pressure back to the evaporators, characterized in that the fan (13) to which steam is supplied from each evaporator (1,2) in the series acts as a main fan, in addition to which an auxiliary fan (12) is used. blows the steam separated in the latter evaporator (2) of the series before it enters the main pu holder.

A method according to claim 1, feeling t-'γ t u that the solids content of the final evaporation product is kept constant during the evaporation process by adjusting the starting height of the auxiliary fan (12).

Apparatus for carrying out the method according to claim 1 or 2, comprising at least two successive evaporators (1,2) connected in series with the evaporating liquid and a duct system (6, 10) through which the vapor separated from the liquid in the evaporators is returned to the evaporators for use as heating steam and is provided with fans (12, 13) or similar steam pressure boosting devices, characterized in that the apparatus comprises a main fan (13) connected to each evaporator (1,2) in series via ducts (6,7) so that the main fan can be led to steam from each evaporator, as well as an auxiliary fan (12) located in front of the main fan in the duct (7) between the second evaporator (2) of the series and the main fan.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the auxiliary fan (12) is provided with an inverter, a guide vane controller or the like with a fan height adjustment device. 8 ^ 3363 1 „For the purposes of the operation of the evaporator, the use of which means that the evaporator (1.2) and the evaporator are used as the result of the operation of the evaporator (1,2) and the same separating the fractions of the water from the evaporator, and from the LEDs of the evaporator to the evaporator (13) or by means of an alternate, with the other means under the evaporator to the evaporator, fläkten (13), to vilken änga leds fran seriens bäda evaporatorer (1,2), fungerar som huvudfläkt, förutom vilken vid förfarandet anvands en hjälpfläkt (12), som bläser änga separerad i seriens andra evaporator (2) fore dess ankomst till . 2 „Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav, att halten av fasta ämnen i avdunstningens slutprodukt hälls constant constant under avdunstningsprocessen genom to be derived from the invention (12) of the present invention» 3 »Anordning för utter successful, i förhällande account on the other side of the evaporator (1,2) as well as on the duct system (6,10), via vilket Inga som separerats frän vätkan i evaporatorerna leds tillbaka account evaporatorerna for the equivalent of the evaporator and the other 12,13) or, in the case of a second-hand evaporator, a three-fold evaporator, which has an ordinance (13); to account for the use of the evaporator, including the evaporator, (12), which is intended for use in the evaporator (7) s andra evaporator (2) och huvudfläkten.