SE513608C2

SE513608C2 - Evaporator system comprising two separate plate heat exchangers and collection line for the plate heat exchangers

Info

Publication number: SE513608C2
Application number: SE9900366A
Authority: SE
Inventors: Johan Gidner; Per-Arne Persson; Jarl Andersson
Original assignee: Alfa Laval Ab
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-10-09
Also published as: SE9900366D0; SE9900366L; AU2837800A; WO2000045926A1

Abstract

In an evaporator plant comprising two separate plate heat exchangers (21, 22), each comprising a plate package of heat transfer plates, which is clamped between a stationary so called frame plate (23, 24) and a so called pressure plate movable in relation thereto, and each having an outlet opening for concentrated process liquid and vapour, the two plate heat exchangers (21, 22) are arranged with their respective outlet openings for concentrated process liquid and vapour essentially opposite to each other. A collecting pipe (27) common for both plate heat exchangers (21, 22) is arranged between said outlet openings for concentrated process liquid and vapour of the plate heat exchangers (21, 22). The collecting pipe (27) is provided with a connecting device (28) forming a fluid passage, which is adapted to communicate with a separator for freeing the vapour from particles of concentrated process liquid remaining therein. Few conduits are needed in an evaporator plant of this kind. Further, the plate heat exchangers and the separator may be placed such that they are easily accessible.

Description

15 20 25 30 2 513 608 kanal och genom en första uppsättning värmeöverföringspassager. I värmeöverföringspassagerna kondenserar vattenångan åtminstone delvis till vatten för att slutligen via en portkanal och en utloppsöppning strömma ut ur plattvärmeväxlaren. Processvätska strömmar in i plattvärmeväxlaren genom en inloppsöppning och en portkanal och vidare genom den andra uppsättningen värmeöverföringspassager. I dessa värmeöverförings- passager bringas processvätskan till kokning av vattenångan i de intill- liggande värmeöverföringspassagerna, varvid koncentrerad process- vätska och ånga bildas. Den koncentrerade processvätskan och ångan strömmar sedan via en portkanal och en utloppsöppning ut ur plattvärme- växlaren. 15 20 25 30 2 513 608 channel and through a first set of heat transfer passages. In the heat transfer passages, the water vapor at least partially condenses to water to finally flow out of the plate heat exchanger via a door channel and an outlet opening. Process liquid flows into the plate heat exchanger through an inlet opening and a port duct and further through the second set of heat transfer passages. In these heat transfer passages, the process liquid is brought to a boil by the water vapor in the adjacent heat transfer passages, whereby concentrated process liquid and steam are formed. The concentrated process liquid and steam then flow out of the plate heat exchanger via a port duct and an outlet opening.

En evaporatoranläggning av det beskrivna slaget innefattar vidare medel, ofta rör av rostfritt stål, för ledande av värmande ﬂuidum och process- vätska till och från plattvärmevåxlarna. En gemensam ledning, alternativt en ledning från varje plattvärmeväxlare, leder koncentrerad process- vätska och ånga från plattvärmevåxlarna till en separator, i vilken den koncentrerade processvätskan skiljs från ångan. Ledningar för koncent- rerad processvätska och ånga har en relativt stor diameter, varför kost- naden för dessa ledningarna utgör en betydelsefull del av kostnaden för hela evaporatoranläggningen.An evaporator system of the type described further comprises means, often stainless steel pipes, for conducting heating fluid and process liquid to and from the plate heat exchangers. A common line, alternatively a line from each plate heat exchanger, conducts concentrated process liquid and steam from the plate heat exchangers to a separator, in which the concentrated process liquid is separated from the steam. Pipes for concentrated process liquid and steam have a relatively large diameter, which is why the cost of these pipes constitutes a significant part of the cost of the entire evaporator plant.

I en evaporatoranläggning för koncentrering av en stor mängd process- vätska erfordras ett stort antal värmeöverföringspassager. Om alla dessa skall ingå i en och samma plattvärmeväxlare, måste denna sålunda ha ganska många värmeväxlingsplattor, vilket betyder att värmeväxlings- ﬂuiderna måste passera genom långa portkanaler i plattvärmeväxlaren. l den portkanal som skall genomströmmas av koncentrerad process- vätska och ånga bör tryckfallet bli litet, så att mängden processvätska som strömmar genom värmeöverföringspassagerna blir väsentligen lika 10 15 20 25 3 513 608 stor i olika delar av plattpaketet. Det är oftast genomströmningsarean hos denna portkanal som sätter den övre gränsen för portkanalens längd och alltså gränsen för antalet värmeöverföringsplattor i plattpaketet. För åstadkommande av ett litet tryckfall i den aktuella portkanalen hos en plattvärmeväxlare med många värmeväxlingsplattor kan utloppsöpp- ningar för koncentrerad processvätska och ånga vara utformade i både stativplattan och tryckplattan. Därmed kan koncentrerad processvätska och ånga strömma genom portkanalen i två riktningar. Genom ett sådant arrangemang kan portkanalens längd, och alltså antalet plattor i platt- paketet väsentligen fördubblas jämfört med om endast ett utlopp fanns.In an evaporator plant for concentrating a large amount of process liquid, a large number of heat transfer passages are required. If all of these are to be included in one and the same plate heat exchanger, this must thus have quite a number of heat exchange plates, which means that the heat exchange ﬂ uids must pass through long gate channels in the plate heat exchanger. In the port channel to be flowed through by concentrated process liquid and steam, the pressure drop should be small, so that the amount of process liquid flowing through the heat transfer passages becomes substantially equal in different parts of the plate package. It is usually the flow area of this door channel that sets the upper limit for the length of the door channel and thus the limit for the number of heat transfer plates in the plate package. To achieve a small pressure drop in the actual port channel of a plate heat exchanger with many heat exchange plates, outlet openings for concentrated process liquid and steam can be designed in both the frame plate and the pressure plate. Thus, concentrated process liquid and steam can flow through the port channel in two directions. By such an arrangement, the length of the door channel, and thus the number of plates in the plate package, can be substantially doubled compared with if there was only one outlet.

En lång ledning från plattvärmeväxlarens tryckplatta till separatorn och en kort ledning från plattvärmeväxlarens stativplatta till separatorn innebär dock, p.g.a. olika stora tryckfall i ledningarna, en viss snedfördelning av processvätska mellan värmeöverföringspassagerna inom plattpaketet.However, a long wire from the plate heat exchanger's pressure plate to the separator and a short wire from the plate heat exchanger's stand plate to the separator mean, due to different large pressure drops in the pipes, a certain oblique distribution of process liquid between the heat transfer passages within the plate package.

Wdare måste en evaporatoranläggning utformad på detta sätt innefatta en lång fördyrande ledning med relativt stor diameter. Dessutom medför ledningar anslutna vid plattvärmeväxlarens tryckplatta att mer tid åtgår för demontering av plattvärmeväxlaren vid exempelvis rengöring av den- samma. Sådan rengöring utförs regelbundet; i vissa processer, exempel- vis vid koncentrering av saft från sockerrör, är intervallet mellan ren- göringarna så kort som 10 dagar.Furthermore, an evaporator plant designed in this way must comprise a long, expensive line with a relatively large diameter. In addition, lines connected to the plate heat exchanger's pressure plate mean that more time is required for dismantling the plate heat exchanger when, for example, cleaning it. Such cleaning is performed regularly; In some processes, for example when concentrating juice from sugar cane, the interval between cleanings is as short as 10 days.

Alternativt kan i en evaporatoranläggning användas ﬂera plattvärme- växlare, var och en innefattande ett plattpaket med färre värmeöver- föringsplattor än plattpaketet i en enda stor plattvärmeväxlare. Även detta medför dock ett stort antal, ofta långa ledningar med relativt stor dia- meter. Att ansluta ﬂera plattvärmeväxlare till en separator kan även innebära placeringsproblem och svårigheter vid åtkomst av evapora- toranläggningens olika delar för service eller rengöring. 10 15 20 25 4 513 608 Föreliggande uppﬁnning har till ändamål att åstadkomma en evaporator- anläggning av det inledningsvis angivna slaget, vilken undviker ovan nämnda problem med ett ﬂertal långa ledningar med relativt stor diameter. Ett ändamål med uppﬁnningen är också att möjliggöra en platssparande och servicevänlig placering av evaporatoranläggningens olika delar. Dessa ändamål kan uppnås medelst en evaporatoranläggning enligt uppﬁnningen, vilken kännetecknas av - att de nämnda två plattvärmeväxlarna är arrangerade med sina respektive utloppsöppningar för koncentrerad processvätska och ånga väsentligen mitt emot varandra, och - att en för båda plattvärmeväxlarna gemensam samlingsledning är arrangerad mellan plattvärmeväxlarnas utloppsöppningar för koncentrerad processvätska och ånga, varvid samlingsledningen är försedd med ett anslutningsorgan bildande en ﬂuidumpassage, vilken är inrättad att kommunicera med en separator för befriande av nämnda ånga från i denna kvarvarande partiklar av nämnda koncent- rerade processvätska och vilken har en area som är större än arean hos var och en av plattvärmeväxlarnas utloppsöppningar för koncent- rerad processvätska och ånga.Alternatively, an evaporator system can use platt your plate heat exchangers, each comprising a plate package with fewer heat transfer plates than the plate package in a single large plate heat exchanger. However, this also entails a large number, often long lines with a relatively large diameter. Connecting platt your plate heat exchangers to a separator can also involve placement problems and difficulties in accessing the various parts of the evaporator system for service or cleaning. The object of the present invention is to provide an evaporator system of the type indicated in the introduction, which avoids the above-mentioned problems with a number of long pipes of relatively large diameter. An object of the invention is also to enable a space-saving and service-friendly placement of the various parts of the evaporator plant. These objects can be achieved by means of an evaporator plant according to the invention, which is characterized by - that the said two plate heat exchangers are arranged with their respective outlet openings for concentrated process liquid and steam substantially opposite each other, and - that a joint exchange concentrated process liquid and steam, the manifold being provided with a connecting means forming a flow passage, which is arranged to communicate with a separator for releasing said steam from in this remaining particles of said concentrated process liquid and which has an area larger than the area at each of the plate heat exchangers' outlet openings for concentrated process liquid and steam.

Tack vare uppﬁnningen erfordras i en evaporatoranläggning av det aktuella slaget endast en ledning för anslutning av två plattvärmeväxlare till en separator. Ledningen kan ha önskad längd och är vid sin ena ände ansluten till ovan nämnda anslutningsorgan och vid sin andra ände till separatorn. De två plattvärmeväxlarna och separatorn i en evaporator- anläggning enligt uppﬁnningen är lätt åtkomliga för service. 10 15 20 25 30 5 513 608 Lämpligen har den nämnda fluidumpassagen en area som är väsentligen lika stor som den sammantagna arean för báda plattvärmeväxlarnas utloppsöppningar för koncentrerad processvätska och ånga.Due to the invention, in an evaporator system of the type in question, only one line is required for connecting two plate heat exchangers to a separator. The cable can have the desired length and is connected at one end to the above-mentioned connecting means and at its other end to the separator. The two plate heat exchangers and the separator in an evaporator system according to the invention are easily accessible for service. Suitably the said fluid passage has an area which is substantially equal to the total area of the outlet openings of both plate heat exchangers for concentrated process liquid and steam.

Enligt en föredragen utföringsform av uppﬁnningen innefattar endera av samlingsledningen och anslutningsorganet ett förbindelseorgan, som bildar en koncentratpassage inrättad för bortledande av koncentrerad processvätska. Koncentratpassagen bildas lämpligen av en ledning, vilken kan ha en väsentligt mindre diameter än ledningen för koncent- rerad processvätska och ånga, varför kostnaden för denna ytterligare ledning är förhållandevis låg. Ett ﬂuidum i två faser uppvisar ett större strömningsmotstånd än ett ﬂuidum i en fas. Genom avledning av större delen av den koncentrerade processvätskan från ångan så tidigt som möjligt kan strömningsmotstånden i respektive ledningar hållas pá en låg nivå.According to a preferred embodiment of the invention, either of the manifold and the connecting means comprises a connecting means, which forms a concentrate passage arranged for discharging concentrated process liquid. The concentrate passage is suitably formed by a line, which may have a substantially smaller diameter than the line for concentrated process liquid and steam, so that the cost of this additional line is relatively low. A ﬂ uidum in two phases exhibits a greater flow resistance than a ﬂ uidum in a phase. By diverting most of the concentrated process liquid from the steam as early as possible, the flow resistances in the respective lines can be kept at a low level.

Lämpligen är de nämnda utloppsöppningarna för koncentrerad process- vätska och ånga utformade i plattvärmeväxlarnas respektive stativplattor.Suitably, the mentioned outlet openings for concentrated process liquid and steam are formed in the respective rack plates of the plate heat exchangers.

Var och en av plattvärmeväxlarna uppvisar en inloppsöppning för processvätska samt en inlopps- och en utloppsöppning för ytterligare ett ﬂuidum, som avses strömma genom plattvärmeväxlaren. Med fördel är samtliga dessa öppningar utformade i plattvärmeväxlarens nämnda stativplatta. Genom utformning av plattvärmeväxlarna på detta vis under- lättas isärtagningen av desamma väsentligt. Inga ledningar behöver nämligen demonteras vid plattvärmeväxlarnas tryckplattor.Each of the plate heat exchangers has an inlet opening for process liquid as well as an inlet and an outlet opening for a further ﬂ uidum, which is intended to flow through the plate heat exchanger. Advantageously, all these openings are formed in the said plate plate of the plate heat exchanger. By designing the plate heat exchangers in this way, the disassembly of the same is significantly facilitated. No pipes need to be dismantled at the plate plates of the plate heat exchangers.

De två plattvärmeväxlarnas stativplattor kan vara spegelvända med avseende på placeringen av de nämnda utloppsöppningarna för koncent- rerad processvätska och ånga. Vid en sådan utföringsform av uppﬁn- ningen arrangeras sålunda stativplattorna mitt emot varandra, vilket 10 15 20 25 30 6 515 608 möjliggör en enkel utformning av samlingsledningen-Om plattvärme- växlarnas nämnda utloppsöppningar har annan form än cirkulär är de lämpligen spegelvända med avseende på sin form, varigenom utform- ningen av samlingsledningen förenklas.The frame plates of the two plate heat exchangers can be mirror-inverted with respect to the location of the mentioned outlet openings for concentrated process liquid and steam. In such an embodiment of the invention, the frame plates are thus arranged opposite each other, which enables a simple design of the manifold. If the said outlet openings of the plate heat exchangers have a shape other than circular, they are suitably mirror-inverted with respect to their form, thereby simplifying the design of the assembly line.

Beroende på hur stora ﬂöden av en processvätska som skall koncent- reras i evaporatoranläggningen, kan plattvärmeväxlarna vara antingen parallellkopplade eller seriekopplade med avseende pà den nämnda processvätskans avsedda ﬂöde genom dessa. Vid förhållandevis små ﬂöden av processvätska är det lämpligt att seriekoppla plattvärme- växlarna, varvid ett färre antal värmeöverföringsplattor erfordras i de båda plattvärmeväxlarna sammanlagt än om plattvärmeväxlarna var parallell- kopplade. Om plattvärmeväxlarna är seriekopplade kan endera av den nämnda samlingsledningen och det nämnda anslutningsorganet ha ett förgreningsorgan för bildande av en kanal inrättad att genomströmmas av delvis koncentrerad processvätska och inrättad att kommunicera med en inloppsöppning för processvätska i en av plattvärmeväxlarna. Vid den sistnämnda utföringsformen av uppﬁnningen kan på ett enkelt sätt delvis koncentrerad processvätska ledas från den ena plattvärmeväxlaren till den andra samtidigt som ångan från båda plattvärmeväxlarna kan ledas bort gemensamt.Depending on how large the ﬂ fate of a process liquid is to be concentrated in the evaporator plant, the plate heat exchangers can be either connected in parallel or in series with respect to the intended ﬂ fate of the said process liquid through them. In the case of relatively small ﬂ destinies of process liquid, it is suitable to connect the plate heat exchangers in series, whereby a smaller number of heat transfer plates is required in the two plate heat exchangers in total than if the plate heat exchangers were connected in parallel. If the plate heat exchangers are connected in series, either of the collection line and the said connecting means may have a branching means for forming a channel arranged to flow through by partially concentrated process liquid and arranged to communicate with an inlet opening for process liquid in one of the plate heat exchangers. In the latter embodiment of the invention, partially concentrated process liquid can be led from one plate heat exchanger to the other in a simple manner, while the steam from both plate heat exchangers can be led away jointly.

Uppﬁnningen avser även en samlingsledning av det ovan beskrivna slaget.The invention also relates to an assembly line of the type described above.

Föreliggande uppﬁnning beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka - ﬁg. 1-3 visar tidigare kända evaporatoranläggningar, 10 15 20 25 30 7 515 608 - _ ﬂg. 4 visar fem värmeöverföringsplattor ingående l en plattvärme- växlare i en evaporatoranläggning enligt uppﬁnningen, - ﬂg. 5 och 6 visar två plattvärmeväxlare ingående i en evaporator- anläggning enligt uppﬁnningen, - ﬂg. 7 och 8 visar en samlingsledning ingående i en evaporator- anläggning enligt uppﬁnningen, och - ﬂg. 9 visar en del av en evaporatoranläggning enligt uppﬁnningen, innefattande en samlingsledning, vilken på ett enkelt sätt möjliggör seriekoppling av två plattvärmeväxlare i evaporatoranläggningen.The present invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which - ﬁ g. 1-3 show previously known evaporator systems, 10 15 20 25 30 7 515 608 - _ ﬂ g. 4 shows five heat transfer plates included in a plate heat exchanger in an evaporator system according to the invention, - ﬂ g. 5 and 6 show two plate heat exchangers included in an evaporator system according to the invention, - ﬂ g. 7 and 8 show an assembly line included in an evaporator plant according to the invention, and - ﬂ g. 9 shows a part of an evaporator plant according to the invention, comprising an assembly line, which in a simple manner enables series connection of two plate heat exchangers in the evaporator plant.

En evaporatoranläggning för koncentrering av en processvätska kan innefatta en värmeväxlare, en separator samt ledningar för ledande av processvätska och ett värmande ﬂuidum till och från evaporatoranlägg- ningen samt mellan dess olika delar. Om processvätskan har en för- hållandevis låg halt av ﬁbrer och andra fasta partiklar används med fördel en plattvärmeväxlare i evaporatoranläggningen. Plattvärmeväxlare är kompakta och tillhandahåller en maximal värmeöverföringsyta i för- hållande till sina utrymmesbehov. Dessutom är plattvärmeväxlare enkla att ta isär för rengöring eller service. Separatorn, i vilken ånga skiljs från koncentrerad processvätska, är vanligen en s. k. cyklonseparator inne- fattande en cylindrisk separationskammare med företrädesvis vertikalt anordnad centrumaxel. Koncentrerad processvätska och ånga leds tangentiellt in i separationskammaren, varvid den koncentrerade process- vätskan strömmar närmast separationskammarens cylindriska begräns- ningsyta och samlas i botten av separationskammaren, varifrån den leds ut ur separatorn. Ångan samlas i mitten av separationskammaren och leds ut ur separatorn genom ett utlopp i den övre delen av separations- kammaren. Alternativt kan separatorn vara av ett annat slag. 10 15 20 25 30 8 515 eos Fig. 1- 3 visar schematiskt tre tidigare kända evaporatoranläggningar sedda uppifrån. För tydlighetens skull har av ledningarna endast utloppsledningarna för koncentrerad processvätska och ånga från plattvärmeväxiarna visats. lﬁg. 1 visas en plattvärmeväxlare 1 innefattande ett förhållandevis långt plattpaket 2 av värmeöverföringsplattor, vilket är inspänt medelst s. k. dragstänger (ej visade) mellan en stationär stativplatta 3 och en relativt denna förﬂyttbar tryckplatta 4. Värmeöverföringsplattorna och tryckplattan 4 är upphängda i en bäraxel 5. I vardera av stativplattan 3 och tryck- plattan 4 finns ett gemensamt utlopp för koncentrerad processvätska och ånga. Mitt för dessa utlopp i plattorna 3 och 4 är ledningar 6 och 7 arrangerade och inrättade för bortledande av koncentrerad processvätska och ånga. Vid 8 övergår ledningarna 6 och 7 i en inloppsledning 9, vilken är förbunden med en separator 10 för skiljande av ånga från koncent- rerad processvätska.An evaporator plant for concentrating a process liquid may comprise a heat exchanger, a separator and lines for conducting process liquid and a heating fluid to and from the evaporator plant and between its various parts. If the process liquid has a relatively low content of ﬁ glaciers and other solid particles, a plate heat exchanger is advantageously used in the evaporator plant. Plate heat exchangers are compact and provide a maximum heat transfer area in relation to their space needs. In addition, plate heat exchangers are easy to disassemble for cleaning or service. The separator, in which steam is separated from concentrated process liquid, is usually a so-called cyclone separator comprising a cylindrical separation chamber with preferably vertically arranged center axis. Concentrated process liquid and steam are led tangentially into the separation chamber, the concentrated process liquid flowing closest to the cylindrical boundary surface of the separation chamber and collecting at the bottom of the separation chamber, from where it is led out of the separator. The steam collects in the middle of the separation chamber and is led out of the separator through an outlet in the upper part of the separation chamber. Alternatively, the separator may be of a different type. 10 15 20 25 30 8 515 eos Figs. 1-3 show schematically three previously known evaporator systems seen from above. For the sake of clarity, of the lines, only the outlet lines for concentrated process liquid and steam from the plate heat exchangers have been shown. l ﬁ g. 1 shows a plate heat exchanger 1 comprising a relatively long plate package 2 of heat transfer plates, which is clamped by so-called drawbars (not shown) between a stationary frame plate 3 and a pressure plate 4 movable relative thereto. The heat transfer plates and the pressure plate 4 are suspended in a support shaft 5. In each of the stand plate 3 and the pressure plate 4 there is a common outlet for concentrated process liquid and steam. In the middle of these outlets in the plates 3 and 4, lines 6 and 7 are arranged and arranged for the discharge of concentrated process liquid and steam. At 8, lines 6 and 7 merge into an inlet line 9, which is connected to a separator 10 for separating steam from concentrated process liquid.

Plattvärmeväxlarna 1 i evaporatoranläggningarna visade i ﬁg. 2 och 3 innefattar var och en ett plattpaket med ungefär hälften så många värmeöverföringsplattor som plattpaketet 2 i plattvärmeväxlaren i ﬁg. 1. l enlighet med tidigare resonemang är det därför tillräckligt med ett utlopp för koncentrerad processvätska och ånga i varje plattvärmeväxlare 1.The plate heat exchangers 1 in the evaporator systems are shown in ﬁ g. 2 and 3 each comprise a plate package with approximately half as many heat transfer plates as the plate package 2 in the plate heat exchanger in ﬁ g. 1. In accordance with previous reasoning, it is therefore sufficient to have an outlet for concentrated process liquid and steam in each plate heat exchanger 1.

I evaporatoranläggningen enligt ﬁg. 2 är vart och ett av utloppen medelst var sin ledning förbundet med en inloppsledning 9 till separatorn 10.In the evaporator system according to ﬁ g. 2, each of the outlets is connected by means of a separate line to an inlet line 9 to the separator 10.

I ﬁg. 3 är vart och ett av plattvärmeväxlarnas 1 utlopp medelst en ledning förbundet med separatorn 10.I ﬁ g. 3, each of the outlets of the plate heat exchangers 1 is connected to the separator 10 by means of a line.

Gemensamt för evaporatoranlåggningarna i ﬁg. 1-3 är att var och en innefattar långa, alternativt många, ledningar för koncentrerad 10 15 20 25 30 9 513 608 processvätska och ånga. Dessa ledningar är ofta framställda av rostfritt stål och överstiger ofta 500 mm i diameter, vilket gör ledningarna kostsamma. Åtkomsten av evaporatoranläggningarnas olika delar blir sämre om ledningarna görs korta för minskning av tillverkningskostnader.Common to the evaporator plants in ﬁ g. 1-3 is that each comprises long, alternatively many, lines for concentrated process liquid and steam. These wires are often made of stainless steel and often exceed 500 mm in diameter, which makes the wires expensive. Access to the various parts of the evaporator systems will be worse if the lines are shortened to reduce manufacturing costs.

Värmeöverföringsplattorna i en plattvärmeväxlare i en evaporatoranlägg- ning kan vara försedda med fyra cirkulära s. k. porthål, vilka bildar fyra portkanaler genom plattpaketet. För att utnyttja värmeöverförings- plattornas yta optimalt kan det dock vara lämpligt att ha en annan form pâ porthålen och/eller ett annat antal porthål. Fig. 4 visar ett exempel på hur värmeöverföringsplattor 11 ur en del av ett plattpaket i en plattvärme- växlare ingående i en evaporatoranläggning kan vara utformade. Värme- överföringsplattorna 11 avgränsar med hjälp av två sorters packningar 12, 13 två uppsättningar värmeöverföringspassager 14, 15 mellan sig och fem portkanaler 16-20 sträckande sig genom plattpaketet. Tre av port- kanalerna 16, 17, 18 kommunicerar med den första uppsättningen värmeöverföringspassager 14 och de två övriga portkanalerna 19 och 20 kommunicerar med den andra uppsättningen värmeöverföringspas- sager 15. Pilarna i respektive portkanaler 16-20 indikerar ﬂuidernas strömningsriktningar.The heat transfer plates in a plate heat exchanger in an evaporator plant can be provided with four circular so-called gate holes, which form four gate channels through the plate package. However, in order to make optimal use of the surface of the heat transfer plates, it may be appropriate to have a different shape of the door holes and / or a different number of door holes. Fig. 4 shows an example of how heat transfer plates 11 from a part of a plate package in a plate heat exchanger included in an evaporator plant can be designed. The heat transfer plates 11 delimit by means of two kinds of gaskets 12, 13 two sets of heat transfer passages 14, 15 between them and five door channels 16-20 extending through the plate package. Three of the gate channels 16, 17, 18 communicate with the first set of heat transfer passages 14 and the other two gate channels 19 and 20 communicate with the second set of heat transfer passages 15. The arrows in the respective gate channels 16-20 indicate the flow directions of the id uides.

När plattvärmeväxlaren är i drift i en evaporatoranläggning strömmar vattenånga, som utgör det värmande ﬂuidet, in genom portkanalen 16 och vidare genom den första uppsättningen värmeöverföringspassager 14. I värmeöverföringspassagerna 14 kondenserar vattenàngan åtmin- stone delvis och strömmar ut ur plattvärmeväxlaren via de två port- kanalerna 17 och 18. Processvätskan strömmar in i portkanalen 19 och vidare genom den andra uppsättningen värmeöverföringspassager 15, i vilka processvätskan bringas att koka, varvid koncentrerad processvätska och ånga bildas. Den koncentrerade processvätskan och ångan 10 15 20 25 30 10 513 608 strömmar sedan ut ur plattvärmeväxlaren via portkanalen 20. Istället för att täta mot varandra medelst packningarna 12 skulle värmeöverförings- plattorna kunna vara sammansvetsade parvis. Packningarna 13 kunde härvid täta mellan sådana plattpar. Endast värmeöverföringspas- sagerna 15 för processvätska vore i detta fall åtkomliga för rengöring. Vid ett sådant arrangemang skulle isärtagningen och framför allt hopsätt- ningen av plattpaketet underlättas.When the plate heat exchanger is in operation in an evaporator plant, water vapor, which constitutes the heating fluid, flows in through the port duct 16 and further through the first set of heat transfer passages 14. In the heat transfer passages 14 the water vapor at least partially condenses and flows out of the two plate heat exchangers. 17 and 18. The process liquid flows into the port channel 19 and further through the second set of heat transfer passages 15, in which the process liquid is brought to a boil, whereby concentrated process liquid and steam are formed. The concentrated process liquid and the steam then flow out of the plate heat exchanger via the port channel 20. Instead of sealing against each other by means of the gaskets 12, the heat transfer plates could be welded in pairs. The gaskets 13 could in this case seal between such pairs of plates. Only the heat transfer passages 15 for process liquid would in this case be accessible for cleaning. In such an arrangement, the disassembly and, above all, the assembly of the plate package would be facilitated.

Fig. 5 visar från ovan två plattvärmeväxlare 21, 22 ingående i en evaporatoranläggning enligt föreliggande uppﬁnning. De två plattvärme- växlarna 21, 22 står arrangerade med sina stativplattor 23, 24 mitt emot varandra. Stativplattorna 23, 24 är spegelvända med avseende på placeringen av sina inlopps- och utloppsöppningar. Ett inlopp 25 för vattenånga är inrättat i en ledning 26 som är gemensam för båda plattvärmeväxlarna 21, 22 och vilken kommunicerar med en inlopps- öppning för vattenånga i vardera av stativplattorna 23, 24. Mellan stativplattorna 23, 24 ﬁnns arrangerad en gemensam samlingsledning 27 för koncentrerad processvätska och ånga. Samlingsledningen 27 är försedd med ett anslutningsorgan 28 bildande en ﬂuidumpassage inrättad att kommunicera med en ledning för koncentrerad processvätska och ånga för ledande av åtminstone ångan till en separator. Anslutnings- organet 28 är utformat som en ﬂänsförsedd anslutningsstuts.Fig. 5 shows from above two plate heat exchangers 21, 22 included in an evaporator plant according to the present invention. The two plate heat exchangers 21, 22 are arranged with their frame plates 23, 24 opposite each other. The frame plates 23, 24 are mirror-inverted with respect to the location of their inlet and outlet openings. A water vapor inlet 25 is arranged in a conduit 26 which is common to both plate heat exchangers 21, 22 and which communicates with an inlet opening for water vapor in each of the frame plates 23, 24. A common collecting conduit 27 is arranged between the frame plates 23, 24 for concentrated process liquid and steam. The manifold 27 is provided with a connecting means 28 forming a fluid passage adapted to communicate with a line for concentrated process liquid and steam for conducting at least the steam to a separator. The connecting member 28 is designed as a suitable connection socket.

Fig. 6 visar en sidovy av evaporatoranläggningen i ﬁg. 5. Mellan stativplattorna 23, 24 är två utloppsledningar för åtminstone delvis kondenserad vattenånga anordnade. Endast den ena av dessa 29 är synlig i ﬁg. 6. Dessutom ﬁnns en inloppsledning med ett inlopp 30 för processvätska anordnad mellan stativplattorna 23, 24. Samlingsled- ningen 27 för koncentrerad processvätska och ånga är förutom med anslutningsorganet 28 även försedd med ett förbindelseorgan 31 bildande {| 10 15 20 25 11 513 608 en koncentratpassage inrättad att kommunicera meduen ledning för koncentrerad processvätska. Förbindelseorganet 31 hari denna utföringsform formen av en anslutningsstuts. En ledning för enbart koncentrerad processvätska kan, jämfört med ledningen för koncentrerad processvätska och ånga, ha en relativ liten diameter och är därför inte särskilt kostsam.Fig. 6 shows a side view of the evaporator system in ﬁ g. 5. Between the frame plates 23, 24, two outlet lines for at least partially condensed water vapor are arranged. Only one of these 29 is visible in ﬁ g. 6. In addition, there is an inlet line with an inlet 30 for process liquid arranged between the frame plates 23, 24. In addition to the connecting means 28, the collecting line 27 for concentrated process liquid and steam is also provided with a connecting means 31 forming {| 10 15 20 25 11 513 608 a concentrate passage arranged to communicate with the conduit for concentrated process liquid. The connecting member 31 in this embodiment has the shape of a connecting connection. A line for only concentrated process liquid can, compared to the line for concentrated process liquid and steam, have a relatively small diameter and is therefore not very expensive.

Förbindelseorganet 31 möjliggör en tidig avskiljning av en större del av den koncentrerade processvätskan. All koncentrerad processvätska leds inte från plattvärmeväxlarna via förbindelseorganet 3. En viss del av den koncentrerade processvätskan följer nämligen med ångan i form av droppar. Ledningen, som är inrättad att kommunicera med koncentrat- passagen i förbindelseorganet 31, kan leda den koncentrerade process- vätskan till separatorn, alternativt kan den leda den koncentrerade processvätskan direkt till nästa steg i processen. Den tidiga avskiljningen innebär att strömningsförluster kan hållas så små som möjligt i ledningen för koncentrerad processvätska och ånga mellan samlingsledningen 27 och separatorn.The connecting means 31 enables an early separation of a larger part of the concentrated process liquid. All concentrated process liquid is not led from the plate heat exchangers via the connecting means 3. A certain part of the concentrated process liquid follows the steam in the form of droplets. The conduit, which is arranged to communicate with the concentrate passage in the connecting means 31, may direct the concentrated process liquid to the separator, alternatively it may direct the concentrated process liquid directly to the next step in the process. The early separation means that flow losses can be kept as small as possible in the line for concentrated process liquid and steam between the collection line 27 and the separator.

Förbindelseorganet 31 är dock inte nödvändigt för uppﬁnningen. Om ledningen för koncentrerad processvätska och ånga mellan samlings- ledningen 27 och separatorn är kort och rak kan all koncentrerad processvätska ledas genom denna ledning till separatorn, alternativ avskiljas strax före separatorn.However, the connecting means 31 is not necessary for the invention. If the line for concentrated process liquid and steam between the collection line 27 and the separator is short and straight, all concentrated process liquid can be led through this line to the separator, alternatively separated just before the separator.

Alla ledningar mellan stativplattorna 23, 24 hos plattvärmeväxlarna i ﬁg. 5 och 6 är lämpligen försedda med bälgar eller dylikt av t. ex. stål eller gummi. Dessa bälgar är inte nödvändiga men de förenklar väsentligt monteringen av plattvärmeväxlarna 21, 22 och ledningarna 26, 27, 29, 12 515 608 eftersom kravet på parallellitet mellan stativplattorna H23, 24 därmed inte behöver ställas så högt. 10 15 20 25 'ïó 513 608 Figﬂ 7 och 8 visar samlingsledningen 27 i detalj. Arean av anslutninge- organets 28 öppning 32 är väsentligen lika stor som den sammantagna arean av utloppsöppningarna för koncentrerad processvätska och ånga i respektive plattvärmeväxlare. Samlingsiedningens 27 inloppsöppningar 33, 34 är i denna utföringsform rektangulära och har därför en större area än utloppsöppningarna för koncentrerad processvätska och ånga i respektive plattvärmeväxlare, vilka utloppsöppningar förutsätts ha samma form som tvärsektionen av portkanalerna 20 i ﬁgur 4.All wires between the frame plates 23, 24 of the plate heat exchangers in ﬁ g. 5 and 6 are suitably provided with bellows or the like of e.g. steel or rubber. These bellows are not necessary but they significantly simplify the assembly of the plate heat exchangers 21, 22 and the lines 26, 27, 29, 12 515 608 since the requirement for parallelism between the frame plates H23, 24 thus does not have to be set so high. Figs. 7 and 8 show the manifold 27 in detail. The area of the opening 32 of the connecting member 28 is substantially equal to the total area of the outlet openings for concentrated process liquid and steam in the respective plate heat exchangers. The inlet openings 33, 34 of the manifold 27 are rectangular in this embodiment and therefore have a larger area than the outlet openings for concentrated process liquid and steam in the respective plate heat exchangers, which outlet openings are assumed to have the same shape as the cross section of the port channels 20 in Figure 4.

Beroende på vilken processvätska som skall koncentreras och hur mycket den skall koncentreras kan processvätskan antingen strömma genom båda plattvärmeväxlarna parallellt, såsom i ﬁg. 5 och 6, eller kan processvätskan strömma seriellt först genom den ena värmeväxlaren och sedan genom den andra värmeväxlaren. I ﬁg. 9 visas schematiskt hur en sådan seriell strömning av processvätska genom plattvärmeväxlarna kan uppnås medelst en samlingsledning enligt uppfinningen. Processvätskan leds härvid in i en första plattvärmeväxlare 35 via en inte visad ledning för att delvis koncentreras, varefter delvis koncentrerad processvätska och ånga strömmar in i samlingsledningen 36. Den delvis koncentrerade processvätskan strömmar via ett förgreningsorgan 37, bildande en kanal, och en ledning 38 till en andra plattvärmeväxlare 39. Vid behov kan en pump 40 vara anordnad i ledningen 38. Processvätskan koncentreras till slutlig koncentration i den andra plattvärmeväxlaren 39 och strömmar ut ur denna tillsammans med ånga in i samlingsledningen 36. En större del av den slutgiltigt koncentrerade processvätskan leds via förbindelse- organet 41 till exempelvis en separator. Ånga från båda plattvärme- växlarna 35, 39 och en blandning med droppar av koncentrerad process- vätska leds via anslutningsorganet 42 till separatorn. 10 M 513 608 Up-pﬁnningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna.Depending on which process liquid is to be concentrated and how much it is to be concentrated, the process liquid can either flow through both plate heat exchangers in parallel, as in ﬁ g. 5 and 6, or the process liquid can flow serially first through one heat exchanger and then through the other heat exchanger. I ﬁ g. 9 shows diagrammatically how such a serial flow of process liquid through the plate heat exchangers can be achieved by means of a manifold according to the invention. The process liquid is passed into a first plate heat exchanger 35 via a line (not shown) to be partially concentrated, after which partly concentrated process liquid and steam flow into the collecting line 36. The partially concentrated process liquid flows via a branch member 37, forming a channel, and a line 38 to a second plate heat exchanger 39. If necessary, a pump 40 can be arranged in the line 38. The process liquid is concentrated to final concentration in the second plate heat exchanger 39 and flows out of it together with steam into the collecting line 36. A larger part of the finally concentrated process liquid is led via the connecting means 41 to, for example, a separator. Steam from both plate heat exchangers 35, 39 and a mixture with drops of concentrated process liquid are led via the connecting means 42 to the separator. The M 513 608 Up voltage is not limited to the embodiments described above.

Samlingsledningens 27; 36 anslutningsorgan 28; 42, förbindelseorgan 31; 41 och förgreningsorgan 37 kan t. ex. vara utformade som ledningar med större utsträckning än de visade anslutningsstutsarna. Anslutnings- organet 28; 42; förbindelseorganet 31; 41 och förgreningsorganet 37 kan alternativt utgöras av öppningar i samlingsledningen 27; 36. Förbindelse- organet 31; 41 och förgreningsorganet 37 kan vara utformade i anslut- ningsorganet 28; 42 istället för i samlingsledningen 27; 36. l de fall stativ- plattorna 23, 24 inte är spegelvända med avseende på placeringen av utloppsöppningarna för koncentrerad processvätska och ånga kan stativ- plattorna 23, 24 vara arrangerade mitt emot varandra och något för- skjutna i sidled så att samlingsledningen 27; 36 kan vara utformad på samma enkla vis som exempelvis enligt utföringsformen visad i ﬁg. 7 och 8.Collection Management 27; 36 connecting means 28; 42, connecting means 31; 41 and branching means 37 can e.g. be designed as wires to a greater extent than the connection sockets shown. Connecting means 28; 42; connecting means 31; 41 and the branch member 37 may alternatively be openings in the manifold 27; 36. Connecting means 31; 41 and the branching means 37 may be formed in the connecting means 28; 42 instead of in the manifold 27; 36. In cases where the rack plates 23, 24 are not mirrored with respect to the location of the outlet openings for concentrated process liquid and steam, the rack plates 23, 24 may be arranged opposite each other and slightly offset laterally so that the manifold 27; 36 can be designed in the same simple way as for example according to the embodiment shown in ﬁ g. 7 and 8.

Claims

10 15 20 25 30 513 608 Claims

An evaporator plant for concentrating process liquid, which plant comprises two separate plate heat exchangers (21, 22; 35, 39), each comprising a plate package of heat transfer plates (11), which is clamped between a stationary so-called stand plate (23, 24) and a relative so-called surface pressure plate, and each having an outlet opening for concentrated process liquid and steam, characterized in that said two plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) are arranged with their respective outlet openings for concentrated process liquid and steam. substantially opposite each other, and - that a common conduit (27; 36) common to both plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) is arranged between said outlet openings of the plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) for concentrated process liquid and steam. , the manifold (27; 36) being provided with a connecting means (28; 42) forming a flow passage, which is arranged to communicate with a separator for releasing the said steam from therein remaining particles of said concentrated process liquid and which has an area greater than the area of each of the plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) outlet openings for concentrated process liquid and steam.

An evaporator plant according to claim 1, wherein said passage uidum passage has an area which is substantially equal to the total area of the outlet openings of the two plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) for concentrated process liquid and steam. 10 15 20 25 16 515 608

An evaporator plant according to claim 1 or 2, wherein either of the manifold (27, 36) and the connecting means (28; 42) comprises a connecting means (31; 41) forming a concentrate passage arranged for discharging concentrated process liquid.

An evaporator system according to any one of the preceding claims, in which said outlet openings are formed in the frame plates (23, 24) of the plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) respectively.

An evaporator plant according to claim 4, wherein the frame plates (23, 24) of the two plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) are mirror-inverted with respect to the location of said outlet openings for concentrated process liquid and steam.

An evaporator system according to claim 4 or 5, wherein each of the plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) has an inlet opening for process liquid and an inlet and an outlet opening for a further ﬂ uidum, which is intended to flow through the plate heat exchanger (21 , 22; 35, 39), all of these openings being formed in the frame plate (23, 24) of the plate heat exchanger (21, 22; 35, 39).

An evaporator plant according to any one of the preceding claims, in which the plate heat exchangers (21, 22) are connected in parallel with respect to the intended ﬂ fate of said process liquid through them.

An evaporator plant according to any one of claims 1-6, wherein the plate heat exchangers (35, 39) are connected in series with respect to the intended ﬂ fate of said process liquid through them, wherein either of said 1 | 10 15 20 25 30 17 513 608 collecting conduit (36) and said connecting means (42) have a branching means (37) for forming a channel arranged to flow through of partially concentrated process liquid and arranged to communicate with an inlet opening for process liquid in one of the plate heat exchangers (39).

A collection line (27; 36) arranged to be passed through by concentrated process liquid and steam in an evaporator plant for concentrating process liquid, which plant comprises two separate plate heat exchangers (21, 22; 35, 39), each comprising a plate package of heat transfer plates (11), which is clamped between a stationary so-called stand plate (23, 24) and a so-called surface pressure plate, and each having an outlet opening for concentrated process liquid and steam, characterized in that - the collecting line (27 ; 36) is arranged to be arranged between the said outlet openings of the two plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) for concentrated process liquid and steam, the plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) being arranged with their respective outlet openings for concentrated process liquid. and steam substantially opposite each other, and - that the manifold (27; 36) is provided with a connecting means (28; 42) forming a flow passage, which is arranged d communicating with a separator for releasing said steam from therein remaining particles of said concentrated process liquid and which has an area greater than the area of each of the plate heat exchangers (21, 22; 35, 39) outlet openings for concentrated process liquid and steam.