一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的製造方法
2023-06-01 23:06:51
一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙向流板式升降膜蒸發器，包括用於熱交換的板片束，板片束中包括疊放排列的板片組，每一個板片組中包括依次排列的第一板片、第二板片、第三板片和第四板片，各板片之間依次間隔形成物料升膜流道、蒸汽流道和物料降膜流道；每一個板片上的左右側均開設有位置相一致的開口，各開口分別形成了飽和蒸汽通道、未濃縮物料通道、濃縮液及二次蒸汽通道、冷凝水及不凝氣體通道和用於過程中的濃縮液和二次蒸汽通過的通道，且位於板片同一側的各通道形成了一套蒸發冷凝系統。本發明採用雙向流進行蒸發冷凝，可同時進行不同物料的蒸發濃縮、增加了單位時間的物料處理量，同時採用雙升降膜蒸發冷凝使蒸發效率得到提高，同時也節省了設備空間。
【專利說明】一種高效雙向流板式升降膜蒸發器
【技術領域】
[0001]本發明屬於熱交換器【技術領域】，具體涉及一種高效雙向流板式升降膜蒸發器。
【背景技術】
[0002]板式蒸發器作為一種先進的蒸發濃縮設備，主要應用於將稀物料中的水分，通過蒸汽高溫焓的傳遞，使水分蒸發，從而獲得濃縮物料，而被廣泛應用於化學和製藥工業，例如有機酸，胺和醇等的提純。應用於食品和飲料行業中，例如乳製品、果汁、糖等的濃縮。也應用於天然有機產品行業，例如發酵業，制膠、粘稠水等的蒸發。也應用於造紙業中的黑水蒸發與濃縮。隨著工業現代化技術不斷發展，板式蒸發器應用領域將越來越廣泛。
[0003]隨著我國化工、製藥、輕工業、食品等行業的不斷發展，各個行業對板式升降膜蒸發器的需求量越來越大，且處理量要求也越來越大。隨著技術的日新月異，板式蒸發器在能進行大處理量操作的特點下還不斷要求傳熱效率高，而且為降低動力消耗，要求板式蒸發器阻力降小，從通常的稀物料液體到高粘稠的液體，從含小直徑的固體顆粒到含有纖維的懸浮液都可處理。因此提供單位時間原料處理量大、耐高溫、耐高壓、傳熱效率高、阻力降小、動力消耗低、能進行快速清理的板式蒸發器顯得十分重要。
[0004]現有的板式升降膜蒸發器，板片設計結構決定了飽和蒸汽，冷凝水，被蒸發流體物料和蒸發後被濃縮的物料流體及二次蒸汽的流向，各板片上均只有一個飽和蒸汽入口、一個物料濃縮液和二次蒸汽出口、一個未處理物料進口和一個冷凝水出口，並且升降膜蒸發器只能進行一種物料的處理，且單位時間內的處理量小、蒸汽利用率低及蒸發效率低。同時升降膜蒸發器還存在承壓能力低的問題。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術的不足，提供一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，本發明採用雙向流進行蒸發冷凝，可同時進行不同物料的蒸發濃縮、增加了單位時間的物料處理量，同時採用雙升降膜蒸發冷凝使蒸發效率得到提高，同時也節省了設備空間。
[0006]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種雙向流板式升降膜蒸發器，包括用於熱交換的板片束，板片束中包括多個疊放排列的板片組，且相鄰板片組間形成蒸汽流道，每一個板片組中包括依次排列的第一板片、第二板片、第三板片和第四板片；每一個板片上的左右側均開設有一個飽和蒸汽進入口、一個未濃縮物料進入口、一個濃縮液及二次蒸汽排出口和一個冷凝水及不凝氣體排出口，第二板片和第三板片的頂端左右側均開設有一個用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的開口，每一個板片上的開口的開設位置對應一致，且開設位置對應一致的開口分別形成了飽和蒸汽通道、未濃縮物料通道、濃縮液及二次蒸汽通道、冷凝水及不凝氣體通道和用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道，且位於板片同一側的各通道形成了一套蒸發冷凝系統，板片兩側的蒸發冷凝系統關於板片豎向中軸線相對稱；
[0007]該第一板片上設置有第一通道隔離裝置，第一通道隔離裝置使相鄰的兩板片間形成蒸汽流道，且使濃縮液及二次蒸汽通道和未濃縮物料通道各自獨立，並使上述各通道均與蒸汽流道相隔開，還使使飽和蒸汽通道、蒸汽流道和冷凝水及不凝氣體通道依次相聯通；第二板片上設置有第二通道隔離裝置，第二通道隔離裝置使相鄰的兩板片間形成物料升膜流道，且使飽和蒸汽通道、濃縮液及二次蒸汽通道和冷凝水及不凝氣體通道各自獨立，並使上述各通道均與物料升膜流道相隔開，還使未濃縮物料通道、物料升膜流道和用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道依次相聯通；第三板片上設置有第三通道隔離裝置，第三通道隔離裝置使兩板片間形成蒸汽流道，且使濃縮液及二次蒸汽通道和未濃縮物料通道各自獨立，並使上述各通道均與蒸汽流道相隔開，還使飽和蒸汽通道、蒸汽流道和冷凝水及不凝氣體通道依次相聯通；第四板片上設置有第四通道隔離裝置，第四通道隔離裝置使兩板片間形成物料降膜流道，且使飽和蒸汽通道、冷凝水及不凝氣體通道和未濃縮物料通道各自獨立，並使上述各通道均與物料降膜流道相隔開，還使用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道、物料降膜流道和濃縮液及二次蒸汽通道依次相聯通；
[0008]該飽和蒸汽通道、冷凝水及不凝氣體通道、未濃縮物料通道和濃縮液及二次蒸汽通道的進出口端均通過法蘭與外部管路聯接；飽和蒸汽通道設置於板片束上部，未濃縮物料通道設置於板片束底端，濃縮液及二次蒸汽通道設置於板片束下部，冷凝水及不凝氣體通道設置於板片束底角處，用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道設置於第二板片和第三板片的頂端。
[0009]進一步地，該蒸汽流道、物料升膜流道和物料降膜流道的中部均設置有用於分離和左右其兩側空間的隔離裝置。
[0010]進一步地，該每一個板片的兩側邊緣處均開設有受力孔，受力孔位於各板片橫向中軸線上。
[0011 ] 進一步地，該每一個板片的一側沿豎直方向開設有第一飽和蒸汽進口和第一濃縮液及二次蒸汽的出口，每一個板片的另一側沿豎直方向開設有第二飽和蒸汽進口和第二濃縮液及二次蒸汽的出口，第一飽和蒸汽進口、第一濃縮液及二次蒸汽的出口、第二飽和蒸汽進口和第二濃縮液及二次蒸汽的出口均設置於板片邊緣處，每一個板片的下端沿水平方向設置有第一未濃縮物料進口和第二未濃縮物料進口，每一個板片的下端左右底角處開設有第一冷凝水及不凝氣體出口和第二冷凝水及不凝氣體出口，第二板片和第三板片的頂端沿水平方向均設置有第一用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口和第二用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口。
[0012]進一步地，該第一通道隔離裝置包括設置的第一板片的第一卡槽，第一卡槽內設置有第一密封墊；第二通道隔離裝置包括設置在第二板片上的第二卡槽，第二卡槽內設置有第二密封墊，第三通道隔離裝置包括設置在第三板片上的第三卡槽，第三卡槽內設置有第三密封墊，第四通道隔離裝置包括設置在第四板片上的第四卡槽，第四卡槽內設置有第四密封墊；每一個卡槽均設置在每個板片上熱交換區和各開口的四周，每一個卡槽均由其兩側壓制的凹凸結構圍成。
[0013]進一步地，該隔離裝置包括沿板片豎向中軸線方向開設的凹槽，凹槽用於將板片分成第一熱交換區和第二熱交換區，凹槽內設置有與其相配套的第五密封墊。
[0014]進一步地，該第一熱交換區和第二熱交換區的結構為凹凸板結構或波紋板結構。
[0015]進一步地，該受力孔包括設置在各板片左右側的第一受力孔和第二受力孔，每一個的受力孔均設置在板片邊緣處，且每一個受力孔朝向板片外側為敞口狀。
[0016]進一步地，該每一個板片為矩形，每一個冷凝水及不凝氣體出口的開口形狀為正方形，且該正方形的一個角為圓角，其他每一個的開口的形狀均為矩形。
[0017]進一步地，該板片束設置於固定強板和活動強板之間，板片束還包括與固定強板相鄰的端板，與活動強板依次相鄰的盲板和花板，固定強板和活動強板之間通過夾緊螺栓連接，活動強板的上端與滾動裝置連接，板片束中的板片上端通過懸掛孔與框架的上導杆懸掛連接；板片束中的板片下端通過定位孔與框架的下導杆連接。
[0018]本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，具有如下優點:1.採用雙向流進行物料的蒸發濃縮，既可進行一種物料的蒸發濃縮，又能同時進行兩種不同物料的蒸發濃縮，將原來需要兩臺設備才能完成的工作合併成一臺板式升降膜蒸發器來完成。提高了單位時間內物料的處理量，提高了蒸發效率。並且節約了能源。同時也可節約設備的一次性投資費用，節約了佔地空間，節省了建築投資。從結構原理上，蒸汽由上而下逐步冷凝，冷凝水排出順暢，不產生水擊現象，從而無震動。同時也實現了蒸汽和被蒸發物料在蒸發器中實現兩個方向同時進行熱交換的過程。2.升膜部分由下而上流動，降膜部分由上而下流動，並在流道兩側板片熱交換區I和II上形成液膜，並實施雙升降膜蒸發。採用升降膜蒸髮結構，有益效果是未濃縮物料流體並聯進入流道時，能使物料流體均勻分布，形成的液膜厚度均勻，有益於物料蒸發而不宜在板片熱交換區內結垢而使汙垢係數小，冷凝速度快，蒸發效率高。3.各個開口開設在板片邊緣處，也就是在有效傳熱面的四周，這種結構有益於物料流體在進入板片流道中不會產生死角，同時可使熱交換面積最大化。4.各板片中部兩側均設置受力孔，受力孔離兩端板片密封墊放置槽最近，通過夾緊螺栓壓緊板片束後，能更有效地密封交換介質而不會洩露，使設備承壓能力得到改善，提高了設備運行的安全性。5.熱交換區內的板片上壓制有凹凸半球體，相鄰兩張板片裝配後，使其凸起部分的半球形元件彼此接觸形成支承，凹下部分半球檯形元件也彼此接觸形成支承，板片上的凹凸半球檯元件形成大量的支承點，使板片剛性大幅度提高，能承受很高的內壓力；板片間形成網狀的流道，適用於處理含纖維物料的處理和高粘度物料的處理時不易堵塞。6.板片上除冷凝水及不凝氣體出口外各個開口設置為矩形，能最大化的利用板片的面積，保證了熱交換區的面積最大化，同時增大了飽和蒸汽的進入量及物料的處理量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器板片束的結構示意圖。
[0020]圖2是本發明一種雙向流板式升降膜蒸發器第一板片的結構示意圖。
[0021]圖3是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器第二板片的結構示意圖。
[0022]圖4是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器第三板片的結構示意圖。
[0023]圖5是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器第四板片的結構示意圖。
[0024]圖6是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的結構示意圖。
[0025]圖7是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的主視圖。
[0026]圖8是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的板片組的剖面圖。
[0027]圖9a是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的蒸發濃縮一種物料的流程圖的一部分。
[0028]圖9b是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的蒸發濃縮一種物料的流程圖的另一部分。
[0029]圖1Oa是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器蒸發濃縮兩種不同物料的流程圖的一部分。
[0030]圖1Ob是本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器蒸發濃縮兩種不同物料的流程圖的另一部分。
【具體實施方式】
[0031]實施例1
[0032]如圖1所示，本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器蒸，包括用於熱交換的板片束1，所述板片束I中包括多個疊放排列的板片組，且相鄰板片組間形成蒸汽流道，每一個所述板片組中包括依次排列的第一板片A、第二板片B、第三板片C和第四板片D ;每一個所述板片上的左右側均開設有一個飽和蒸汽進入口、一個未濃縮物料進入口、一個濃縮液及二次蒸汽排出口和一個冷凝水及不凝氣體排出口，所述第二板片B和第三板片C的頂端左右側均開設有一個用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的開口，每一個所述板片上的開口的開設位置對應一致，且開設位置對應一致的開口分別形成了飽和蒸汽通道a、未濃縮物料通道d、濃縮液及二次蒸汽通道b、冷凝水及不凝氣體通道c和用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道，且位於板片同一側的各通道形成了一套蒸發冷凝系統，所述板片兩側的蒸發冷凝系統關於板片豎向中軸線相對稱。第一板片A上設置有第一通道隔離裝置，所述第一通道隔離裝置使相鄰的兩板片間形成蒸汽流道，且使濃縮液及二次蒸汽通道b和未濃縮物料通道d各自獨立，並使上述各通道均與蒸汽流道相隔開，還使使飽和蒸汽通道a、蒸汽流道和冷凝水及不凝氣體通道c依次相聯通；所述第二板片B上設置有第二通道隔離裝置，所述第二通道隔離裝置使相鄰的兩板片間形成物料升膜流道，且使飽和蒸汽通道a、濃縮液及二次蒸汽通道b和冷凝水及不凝氣體通道c各自獨立，並使上述各通道均與物料升膜流道相隔開，還使未濃縮物料通道d、物料升膜流道和用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道依次相聯通；所述第三板片C上設置有第三通道隔離裝置，所述第三通道隔離裝置使兩板片間形成蒸汽流道，且使濃縮液及二次蒸汽通道b和未濃縮物料通道d各自獨立，並使上述各通道均與蒸汽流道相隔開，還使飽和蒸汽通道a、蒸汽流道和冷凝水及不凝氣體通道c依次相聯通；所述第四板片D上設置有第四通道隔離裝置，所述第四通道隔離裝置使兩板片間形成物料降膜流道，且使飽和蒸汽通道a、冷凝水及不凝氣體通道c和未濃縮物料通道d各自獨立，並使上述各通道均與物料降膜流道相隔開，還使用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道、物料降膜流道和濃縮液及二次蒸汽通道b依次相聯通；所述飽和蒸汽通道a、冷凝水及不凝氣體通道C、未濃縮物料通道d和濃縮液及二次蒸汽通道b的進出口端均通過法蘭與外部管路聯接；所述飽和蒸汽通道a設置於板片束上部，所述未濃縮物料通道d設置於板片束底端，所述濃縮液及二次蒸汽通道b設置於板片束下部，所述冷凝水及不凝氣體c通道設置於板片束底角處，所述用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道設置於第二板片B和第三板片C的頂端。
[0033]如圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器蒸。第一通道隔離裝置包括設置的第一板片A的第一卡槽1-14A，所述第一卡槽1-14A內設置有第一密封墊1-14A-1 ;所述第二通道隔離裝置包括設置在第二板片B上的第二卡槽1-14B，所述第二卡槽1-14B內設置有第二密封墊1-14B-1，所述第三通道隔離裝置包括設置在第三板片C上的第三卡槽1-14C，所述第三卡槽1-14C內設置有第三密封墊1-14C-1，所述第四通道隔離裝置包括設置在第四板片D上的第四卡槽1-14D，所述第四卡槽1-14D內設置有第四密封墊1-14D-1 ;每一個所述的卡槽均設置在每個板片上熱交換區和各開口的四周，每一個所述卡槽均由其兩側壓制的凹凸結構圍成。蒸汽流道、物料升膜流道和物料降膜流道的中部均設置有用於分離和左右其兩側空間的隔離裝置。所述隔離裝置包括沿板片豎向中軸線方向開設的凹槽1-13，所述凹槽1-13用於將板片分成第一熱交換區I和第二熱交換區II，所述凹槽1-13內設置有與其相配套的第五密封墊1-13-1。所述第一熱交換區I和第二熱交換區II的結構為凹凸板結構或波紋板結構。
[0034]本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器蒸，每一個所述板片的一側沿豎直方向開設有第一飽和蒸汽進口 1-1和第一濃縮液及二次蒸汽的出口 1-3，每一個所述板片的另一側沿豎直方向開設有第二飽和蒸汽進口 1-2和第二濃縮液及二次蒸汽的出口 1-4，第一飽和蒸汽進口 1-1、第一濃縮液及二次蒸汽的出口 1-3、第二飽和蒸汽進口 1-2和第二濃縮液及二次蒸汽的出口 1-4均設置於板片邊緣處，每一個所述板片的下端沿水平方向設置有第一未濃縮物料進口 1-7和第二未濃縮物料進口 1-8，每一個所述板片的下端左右底角處開設有第一冷凝水及不凝氣體出口 1-5和第二冷凝水及不凝氣體出口 1-6，所述第二板片B和第三板片C的頂端沿水平方向均設置有第一用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口1-9和第二用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口 1-10。每一個所述板片的兩側邊緣處均開設有受力孔，所述受力孔位於各板片橫向中軸線上。所述受力孔包括設置在各板片左右側的第一受力孔1-11和第二受力孔1-12，每一個所述的受力孔均設置在板片邊緣處，且每一個所述受力孔朝向板片外側為敞口狀。
[0035]如圖6和圖7所示，本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器蒸，每一個所述板片為矩形，每一個所述冷凝水及不凝氣體出口的開口形狀為正方形，且該正方形的一個角為圓角，其他每一個所述的開口的形狀均為矩形。所述板片束I設置於固定強板2和活動強板3之間，所述板片束I還包括與固定強板2相鄰的端板8，與活動強板3依次相鄰的盲板10和花板9，所述固定強板2和活動強板3之間通過夾緊螺栓6連接，所述活動強板3的上端與滾動裝置5連接，所述板片束I中的板片上端通過懸掛孔1-15與框架的上導杆4懸掛連接；所述板片束I中的板片下端通過定位孔1-16與框架的下導杆7連接。各板片上受力孔分別為第一受力孔1-11和第二受力孔1-12。
[0036]本發明一種雙向流板式升降膜蒸發器蒸，如圖8所示，為板片組間a_a與b_b剖面圖，未濃縮物料③、飽和蒸汽①和濃縮物料及二次蒸汽④在相鄰板間流道中流動，在第一板片A和第二板片B組合的諸多流道中，第一板片A和第二板片B組合的流道進入未濃縮物料③,那麼第二板片B與第三板片C間組合的流道必然走飽和蒸汽①,第三板片C和第四板片D之間走濃縮液及二次蒸汽④，那麼第四板片D和第一板片A組合的流道必然走飽和蒸汽①。可使飽和蒸汽①、未物料流體③和濃縮液及二次蒸汽④在交錯的流道中進行熱交換，從而達到物料流體蒸發的目的。
[0037]本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，如圖9a和圖9b所示，為一種物料與蒸汽進行熱交換的過程。具體熱交換過程為新鮮飽和蒸汽①分兩向流進入飽和蒸汽通道a，並每間隔一個物料流道而分配至飽和蒸汽流道，直到盲板10 (此板片為所有流道孔不衝開的板片稱為盲板)為止，而與此同時飽和蒸汽通道a中的飽和蒸汽則順著若干個並聯的飽和蒸汽流道流經板片傳熱面。飽和蒸汽雙向進入兩側蒸汽流道第一熱交換區I和第二熱交換區II後，飽和蒸汽①沿著板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成冷凝水及不凝氣體②沿著若干蒸汽流道，匯集進入冷凝水及不凝氣體通道C，並由冷凝水及不凝氣體通道c併入總冷凝水管而輸出設備外。與蒸汽進行熱交換的未濃縮物料③也同樣分兩向流進入未濃縮物料通道d，並每間隔一個蒸汽側流道而分配至物料流道中，直到花板9 (此板片為下部兩孔不衝開稱為花板)為止，而與此同時，未濃縮物料通道d中的未濃縮物料則順著若干個並聯的物料流體側流道，流經板片傳熱面。未濃縮物料雙向進入物料流道中的熱第一熱交換區I和第二熱交換區II後，未濃縮物料③沿著板面由下而上不斷蒸發，形成濃縮物料及二次蒸汽④，完成升膜部分的蒸發濃縮，而後升膜部分的濃縮物料及二次蒸汽④穿過上部開孔的第二板片B和第三板片C，進入第三板片C和第四板片D間的降膜流道，繼續沿板面由上而下不斷蒸發，形成降膜流道中的濃縮液及二次蒸汽④，並由若干組並聯的升降膜流道中的降膜流道，匯集進入兩側濃縮物料及二次蒸汽通道b，並由兩側濃縮物料及二次蒸汽通道b流出，併入總管而輸出設備外。
[0038]實施例2
[0039]本實施例中的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器的結構與實施例1中的結構相同，所不同的是本實施例為兩種不同性質的物料流體與兩種不同性質的蒸汽進行熱交換的過程，如圖1Oa和1b所示，具體熱交換過程為新鮮飽和蒸汽①進入固定強板2左側飽和蒸汽入口，沿飽和蒸汽通道al並每間隔一個物料升膜流道或物料降膜流道，而分配至若干個蒸汽流道，直到盲板10為止，而與此同時飽和蒸汽通道al中的飽和蒸汽①則順著若干個並聯的飽和蒸汽流道流經板片傳熱面，飽和蒸汽進入第一熱交換區I後，飽和蒸汽①沿著板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成蒸汽冷凝水及不凝氣體②，沿著若干飽和蒸汽流道匯集進入冷凝水及不凝氣體通道Cl，並由固定強板2左側下部蒸汽冷凝水接管排出設備夕卜。與飽和蒸汽熱交換的未濃縮物料③，同理進入固定強板2中左側下部未濃縮物料入口，沿未濃縮物料通道dl並依次每間隔一個蒸汽流道而分配至物料升膜流道中、再間隔一個蒸汽流道而流動至物料降膜流道中，並多組並聯直到花板9為止，而與此同時未濃縮物料通道dl中的未濃縮物料③則順著若干個並聯的物料升膜流道和物料降膜流道流經板片傳熱面，未濃縮物料進入升膜流道第一熱交換區I後，未濃縮物料流體③沿著板面由下而上不斷蒸發，形成濃縮物料及二次蒸汽④，完成升膜部分的蒸發濃縮，而後升膜部分的濃縮物料及二次蒸汽④穿過第二板片B和第三板片C上部的第一用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口 1-9，進入物料降膜流道。繼續沿板面由上而下不斷蒸發，形成濃縮液及二次蒸汽④並由左側若干組並聯的升降膜流道中的降膜流道，匯聚進入左側濃縮液及二次蒸汽通道bl，並由左側通道，經固定強板2左下部的濃縮液及二次蒸汽出口管排出混合介質，再將濃縮液及二次蒸汽進入分離器進行分離。分離後的二次蒸汽經壓縮可作為新的熱源，需將分離後濃縮液再進一步進行二次再濃縮。所以將分離後的二次蒸汽與分離後濃縮液再次進入板式升降模蒸發器的右側各流道中進行再蒸發再濃縮。具體步驟是將分離後的二次蒸汽⑤做為新熱源被重新利用，再次進入固定強板2右側的飽和蒸汽入口，沿著飽和蒸汽通道a2，每間隔一個物料升膜流道或物料降膜流道而分配至若干蒸汽流道，直到盲板10為止，而與此同時飽和蒸汽通道a2中的二次蒸汽⑤，則順著若干個並聯的蒸汽流道流經板片傳熱面，二次蒸汽進入右側蒸汽流道第二熱交換區II後，二次蒸汽⑤沿著板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成二次蒸汽冷凝水及不凝氣體②，並沿著若干蒸汽流道下部匯集進入冷凝水及不凝氣體通道c2，並由固定強板右側下部冷凝水接管排出設備外。與二次蒸汽進行熱交換的二次再濃縮物料⑥同理進入固定強板2右側下部未濃縮物料進口。二次再濃縮物料⑥沿未濃縮物料通道d2，並依次每間隔一個蒸汽流道而分配至物料升膜流道中、再間隔一個蒸汽流道而流動至物料降膜流道中，直到花板9為止。而與此同時未濃縮物料通道d2中的二次再濃縮物料，則順著若干個物料升膜流道流經傳熱板面，二次再濃縮物料進入物料升膜流道的第二熱交換區II後，二次再濃縮物料流體⑥沿著板面由下而上不斷蒸發，形成再濃縮物料與後二次蒸汽⑦完成升膜部分的蒸發濃縮，而後升膜部分的再濃縮物料和後二次蒸汽⑦穿過第二板片B和第三板片C上部的第二用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口
1-10，然後進入物料降膜流道，繼續沿板面由上而下不斷蒸發，形成最終濃縮物料與後二次蒸汽⑦，並由右側若干組並聯的升降膜流道中的降膜流道，匯集進入右側濃縮液及二次蒸汽通道，並由濃縮液及二次蒸汽通道b2排出最終濃縮物料和後二次蒸汽，至此完成了兩種不同性質物料流體與兩種不同性質的蒸汽進行熱交換的過程。
[0040]本發明一種雙向流板式升降膜蒸發器，在同一板片束上採用兩套蒸發冷凝系統，即採用雙向流進行蒸發冷凝，板片中間設置一凹槽1-13，該凹槽1-13與周邊卡槽相連，形成一個整體，凹槽卜13中配有密封墊,將換熱板片分割成兩個獨立的第一熱交換區I第二熱交換區II。凹槽1-13和卡槽中的密封墊可以是一體連接的，也可以是各自獨立的，但是在使用時，各密封墊的端部緊密相鄰。將換熱板片分割成兩個獨立的第一熱交換區I第二熱交換區II的益處在於，可同時處理蒸發一種物料流體，也可以同時蒸發處理兩種不同性質的物料流體。當蒸發濃縮兩種不同性質的物料流體時，被分離出的二次蒸汽做為熱源被重新利用，節省了能源。將原來需要兩臺設備才能完成的工作合併成一臺板式蒸發器來完成。提高了蒸發效率，提高了單位時間內物料的處理量，同時可節約了設備的一次性投資費用，節約了佔地空間，節省了建築投資。蒸汽從上而下逐步冷凝，凝結水排出舒暢，不產生水擊現象，從而無震動。橡膠密封墊一方面用作密封，防止物料介質洩露。另一方面使其在兩板片之間形成一定間隙，作為蒸汽和物料流體的通道而形成熱交換。凹槽1-13和各卡槽中的橡膠密封墊的形狀是根據蒸汽介質、物料流體、蒸汽凝結水、濃縮液及二次蒸汽物料的走向來確定。
[0041]本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，與現有技術的不同點還在於，板片上用於組成通道的各個開口開設的位置，組成通道的各個開口均開設在板片的邊緣處，並且全部布置在用於蒸發冷凝的熱交換區的周圍，該熱交換區稱之為有效傳熱面積區，這樣的板片設計的好處在於:物料流體在進入板片間流道中不會產生死角，同時可使熱交換面積最大化。
[0042]本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，板片束I中各板片採用0.7mm-l.5mm的薄金屬板製成，通過壓型模具在熱交換區內壓製出凹凸相間的半球體，半球體的直徑為14mm?36mm，這些凹凸半球體結構，以正三角形排列，半球體結構元件之間中心距離直徑為22mm?46mm，要大於球體的直徑，凹凸半球體結構元件沿板片的垂直中心線，呈對稱排列布置。這樣的布置是為了裝配時，將相鄰兩張板片重疊裝配後，使其凸起部分的半球形結構元件彼此接觸形成支承。凹下部分半球檯形結構元件也彼此接觸形成支承。這種彼此支承的板片間將形成3.6_?16_的流道，可使蒸汽和物料流體通過。物料沿板面呈網狀流動，速度大小和方向不斷改變，因而激起物料強烈湍動，使傳熱效率得到提高，板片間換熱區內的半球形支承點數，等於板片上的凹凸半球檯形元件數，由於形成這些大量的支承點，使板片剛性大幅度提高，能承受很高的內壓力。這種板片結構，形成的流道，能很好地適用於，含纖維物料處理和高粘度物料的處理而不易堵塞，相應的蒸汽側流道的汽相流阻和物料流體側流道的液相流阻也較小。
[0043]本發明一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，實際使用時，通過對被蒸發物料的工況進行熱工計算，確定傳熱面積後來決定板片數量多少。往往有幾十張到上百張數量不等的板片組成板片束1，板片通過上端的懸掛孔1-15可使板片懸掛在上導杆4上自由移動，便於檢查、更換板片，也方便清洗傳熱板片。板片束I中的板片下端通過定位孔1-16與框架的下導杆7連接。這種結構的板式升降膜蒸發器有利於快速裝配和拆卸，有利於設備進行清洗和檢修。各邊片中，第一未濃縮物料進口 1-5和第二未濃縮物料進口 1-6的形狀為矩形，規格為mm75-380mm(長)X30mm-180mm(寬)，以便增加物料的處理量，第一飽和蒸汽進口 1-1和第二飽和蒸汽進口 1-2為矩形，規格為200mm-850mm(長)X 85mm-350mm(寬)，用以增加蒸汽量，提高熱效率，縮短蒸發時間(對敏感性介質)，第一濃縮液及二次蒸汽的出口 1-3和第二濃縮液及二次蒸汽的出口 1-4為矩形，其規格為220mm-920mm(長)X85mm-350mm(寬)，以滿足當被蒸發濃縮物料產生二次蒸汽時，氣體體積迅速膨脹能有足夠大的角孔空間排出二次蒸汽，第一冷凝水及不凝氣體出口 1-7和第二冷凝水及不凝氣體出口 1-8為正方形，且其中的一個角為圓角，以便更多的蒸汽冷凝水及不凝氣體排出，排出過程中不會產生水擊現象。
【權利要求】
1.一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，包括用於熱交換的板片束(1)，所述板片束(1)中包括多個疊放排列的板片組，且相鄰板片組間形成蒸汽流道，每一個所述板片組中包括依次排列的第一板片(A)、第二板片(B)、第三板片(C)和第四板片(D);每一個所述板片上的左右側均開設有一個飽和蒸汽進入口、一個未濃縮物料進入口、一個濃縮液及二次蒸汽排出口和一個冷凝水及不凝氣體排出口，所述第二板片(B)和第三板片(C)的頂端左右側均開設有一個用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的開口，每一個所述板片上的開口的開設位置對應一致，且開設位置對應一致的開口分別形成了飽和蒸汽通道(a)、未濃縮物料通道(d)、濃縮液及二次蒸汽通道(b)、冷凝水及不凝氣體通道(c)和用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道，且位於板片同一側的各通道形成了一套蒸發冷凝系統，所述板片兩側的蒸發冷凝系統關於板片豎向中軸線相對稱； 所述第一板片(A)上設置有第一通道隔離裝置，所述第一通道隔離裝置使相鄰的兩板片間形成蒸汽流道，且使濃縮液及二次蒸汽通道(b)和未濃縮物料通道(d)各自獨立，並使上述各通道均與蒸汽流道相隔開，還使使飽和蒸汽通道(a)、蒸汽流道和冷凝水及不凝氣體通道(c)依次相聯通； 所述第二板片(B)上設置有第二通道隔離裝置，所述第二通道隔離裝置使相鄰的兩板片間形成物料升膜流道，且使飽和蒸汽通道(a)、濃縮液及二次蒸汽通道(b)和冷凝水及不凝氣體通道(c)各自獨立，並使上述各通道均與物料升膜流道相隔開，還使未濃縮物料通道(d)、物料升膜流道和用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道依次相聯通； 所述第三板片(C)上設置有第三通道隔離裝置，所述第三通道隔離裝置使兩板片間形成蒸汽流道，且使濃縮液及二次蒸汽通道(b)和未濃縮物料通道(d)各自獨立，並使上述各通道均與蒸汽流道相隔開，還使飽和蒸汽通道(a)、蒸汽流道和冷凝水及不凝氣體通道(c)依次相聯通； 所述第四板片(D)上設置有第四通道隔離裝置，所述第四通道隔離裝置使兩板片間形成物料降膜流道，且使飽和蒸汽通道(a)、冷凝水及不凝氣體通道(c)和未濃縮物料通道(d)各自獨立，並使上述各通道均與物料降膜流道相隔開，還使用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道、物料降膜流道和濃縮液及二次蒸汽通道(b)依次相聯通； 所述飽和蒸汽通道(a)、冷凝水及不凝氣體通道(c)、未濃縮物料通道(d)和濃縮液及二次蒸汽通道(b)的進出口端均通過法蘭與外部管路聯接； 所述飽和蒸汽通道(a)設置於板片束上部，所述未濃縮物料通道(d)設置於板片束底端，所述濃縮液及二次蒸汽通道(b)設置於板片束下部，所述冷凝水及不凝氣體(c)通道設置於板片束底角處，所述用於過程中的濃縮液及二次蒸汽通過的通道設置於第二板片(B)和第三板片(C)的頂端。
2.按照權利要求1所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，所述蒸汽流道、物料升膜流道和物料降膜流道的中部均設置有用於分離和左右其兩側空間的隔離裝置。
3.按照權利要求2所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，每一個所述板片的兩側邊緣處均開設有受力孔，所述受力孔位於各板片橫向中軸線上。
4.按照權利要求1或2或3所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，每一個所述板片的一側沿豎直方向開設有第一飽和蒸汽進口(1-1)和第一濃縮液及二次蒸汽的出口(1-3)，每一個所述板片的另一側沿豎直方向開設有第二飽和蒸汽進口(1-2)和第二濃縮液及二次蒸汽的出口(1-4)，第一飽和蒸汽進口(1-1)、第一濃縮液及二次蒸汽的出口(1-3)、第二飽和蒸汽進口(1-2)和第二濃縮液及二次蒸汽的出口(1-4)均設置於板片邊緣處，每一個所述板片的下端沿水平方向設置有第一未濃縮物料進口(1-7)和第二未濃縮物料進口(1-8)，每一個所述板片的下端左右底角處開設有第一冷凝水及不凝氣體出口(1-5)和第二冷凝水及不凝氣體出口(1-6)，所述第二板片(B)和第三板片(C)的頂端沿水平方向均設置有第一用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口(1-9)和第二用於過程中濃縮液及二次蒸汽通過的進口(ι-?ο)。
5.按照權利要求4所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，所述第一通道隔離裝置包括設置的第一板片(A)的第一卡槽(1-14A)，所述第一卡槽(1-14A)內設置有第一密封墊(1-14A-1);所述第二通道隔離裝置包括設置在第二板片(B)上的第二卡槽(1-14B)，所述第二卡槽(1-14B)內設置有第二密封墊(1-14B-1)，所述第三通道隔離裝置包括設置在第三板片(C)上的第三卡槽(1-14C)，所述第三卡槽(1-14C)內設置有第三密封墊(1-14C-1)，所述第四通道隔離裝置包括設置在第四板片(D)上的第四卡槽(1-14D)，所述第四卡槽(1-14D)內設置有第四密封墊(1-14D-1)； 每一個所述的卡槽均設置在每個板片上熱交換區和各開口的四周，每一個所述卡槽均由其兩側壓制的凹凸結構圍成。
6.按照權利要求5所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，所述隔離裝置包括沿板片豎向中軸線方向開設的凹槽(1-13)，所述凹槽(1-13)用於將板片分成第一熱交換區(I )和第二熱交換區(II )，所述凹槽(1-13)內設置有與其相配套的第五密封墊(1-13-1)。
7.按照權利要求6所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，所述第一熱交換區(I )和第二熱交換區(II )的結構為凹凸板結構或波紋板結構。
8.按照權利要求7所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，所述受力孔包括設置在各板片左右側的第一受力孔(1-11)和第二受力孔(1-12)，每一個所述的受力孔均設置在板片邊緣處，且每一個所述受力孔朝向板片外側為敞口狀。
9.按照權利要求8所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，每一個所述板片為矩形，每一個所述冷凝水及不凝氣體出口的開口形狀為正方形，且該正方形的一個角為圓角，其他每一個所述的開口的形狀均為矩形。
10.按照權利要求9所述的一種高效雙向流板式升降膜蒸發器，其特徵在於，所述板片束(I)設置於固定強板(2)和活動強板(3)之間，所述板片束(I)還包括與固定強板(2)相鄰的端板(8)，與活動強板(3)依次相鄰的盲板(10)和花板(9)，所述固定強板(2)和活動強板⑶之間通過夾緊螺栓(6)連接，所述活動強板(3)的上端與滾動裝置(5)連接，所述板片束(I)中的板片上端通過懸掛孔(1-15)與框架的上導杆(4)懸掛連接；所述板片束(I)中的板片下端通過定位孔(1-16)與框架的下導杆(7)連接。
【文檔編號】B01D1/22GK104289004SQ201410588609
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】趙弘毅 申請人:趙弘毅