一种高效双向流板式升降膜蒸发器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双向流板式升降膜蒸发器，包括用于热交换的板片束，板片束中包括叠放排列的板片组，每一个板片组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，各板片之间依次间隔形成物料升膜流道、蒸汽流道和物料降膜流道；每一个板片上的左右侧均开设有位置相一致的开口，各开口分别形成了饱和蒸汽通道、未浓缩物料通道、浓缩液及二次蒸汽通道、冷凝水及不凝气体通道和用于过程中的浓缩液和二次蒸汽通过的通道，且位于板片同一侧的各通道形成了一套蒸发冷凝系统。本发明采用双向流进行蒸发冷凝，可同时进行不同物料的蒸发浓缩、增加了单位时间的物料处理量，同时采用双升降膜蒸发冷凝使蒸发效率得到提高，同时也节省了设备空间。
【专利说明】一种高效双向流板式升降膜蒸发器
【技术领域】
[0001]本发明属于热交换器【技术领域】，具体涉及一种高效双向流板式升降膜蒸发器。
【背景技术】
[0002]板式蒸发器作为一种先进的蒸发浓缩设备，主要应用于将稀物料中的水分，通过蒸汽高温焓的传递，使水分蒸发，从而获得浓缩物料，而被广泛应用于化学和制药工业，例如有机酸，胺和醇等的提纯。应用于食品和饮料行业中，例如乳制品、果汁、糖等的浓缩。也应用于天然有机产品行业，例如发酵业，制胶、粘稠水等的蒸发。也应用于造纸业中的黑水蒸发与浓缩。随着工业现代化技术不断发展，板式蒸发器应用领域将越来越广泛。
[0003]随着我国化工、制药、轻工业、食品等行业的不断发展，各个行业对板式升降膜蒸发器的需求量越来越大，且处理量要求也越来越大。随着技术的日新月异，板式蒸发器在能进行大处理量操作的特点下还不断要求传热效率高，而且为降低动力消耗，要求板式蒸发器阻力降小，从通常的稀物料液体到高粘稠的液体，从含小直径的固体颗粒到含有纤维的悬浮液都可处理。因此提供单位时间原料处理量大、耐高温、耐高压、传热效率高、阻力降小、动力消耗低、能进行快速清理的板式蒸发器显得十分重要。
[0004]现有的板式升降膜蒸发器，板片设计结构决定了饱和蒸汽，冷凝水，被蒸发流体物料和蒸发后被浓缩的物料流体及二次蒸汽的流向，各板片上均只有一个饱和蒸汽入口、一个物料浓缩液和二次蒸汽出口、一个未处理物料进口和一个冷凝水出口，并且升降膜蒸发器只能进行一种物料的处理，且单位时间内的处理量小、蒸汽利用率低及蒸发效率低。同时升降膜蒸发器还存在承压能力低的问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高效双向流板式升降膜蒸发器，本发明采用双向流进行蒸发冷凝，可同时进行不同物料的蒸发浓缩、增加了单位时间的物料处理量，同时采用双升降膜蒸发冷凝使蒸发效率得到提高，同时也节省了设备空间。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种双向流板式升降膜蒸发器，包括用于热交换的板片束，板片束中包括多个叠放排列的板片组，且相邻板片组间形成蒸汽流道，每一个板片组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；每一个板片上的左右侧均开设有一个饱和蒸汽进入口、一个未浓缩物料进入口、一个浓缩液及二次蒸汽排出口和一个冷凝水及不凝气体排出口，第二板片和第三板片的顶端左右侧均开设有一个用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的开口，每一个板片上的开口的开设位置对应一致，且开设位置对应一致的开口分别形成了饱和蒸汽通道、未浓缩物料通道、浓缩液及二次蒸汽通道、冷凝水及不凝气体通道和用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道，且位于板片同一侧的各通道形成了一套蒸发冷凝系统，板片两侧的蒸发冷凝系统关于板片竖向中轴线相对称；
[0007]该第一板片上设置有第一通道隔离装置，第一通道隔离装置使相邻的两板片间形成蒸汽流道，且使浓缩液及二次蒸汽通道和未浓缩物料通道各自独立，并使上述各通道均与蒸汽流道相隔开，还使使饱和蒸汽通道、蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道依次相联通；第二板片上设置有第二通道隔离装置，第二通道隔离装置使相邻的两板片间形成物料升膜流道，且使饱和蒸汽通道、浓缩液及二次蒸汽通道和冷凝水及不凝气体通道各自独立，并使上述各通道均与物料升膜流道相隔开，还使未浓缩物料通道、物料升膜流道和用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道依次相联通；第三板片上设置有第三通道隔离装置，第三通道隔离装置使两板片间形成蒸汽流道，且使浓缩液及二次蒸汽通道和未浓缩物料通道各自独立，并使上述各通道均与蒸汽流道相隔开，还使饱和蒸汽通道、蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道依次相联通；第四板片上设置有第四通道隔离装置，第四通道隔离装置使两板片间形成物料降膜流道，且使饱和蒸汽通道、冷凝水及不凝气体通道和未浓缩物料通道各自独立，并使上述各通道均与物料降膜流道相隔开，还使用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道、物料降膜流道和浓缩液及二次蒸汽通道依次相联通；
[0008]该饱和蒸汽通道、冷凝水及不凝气体通道、未浓缩物料通道和浓缩液及二次蒸汽通道的进出口端均通过法兰与外部管路联接；饱和蒸汽通道设置于板片束上部，未浓缩物料通道设置于板片束底端，浓缩液及二次蒸汽通道设置于板片束下部，冷凝水及不凝气体通道设置于板片束底角处，用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道设置于第二板片和第三板片的顶端。
[0009]进一步地，该蒸汽流道、物料升膜流道和物料降膜流道的中部均设置有用于分离和左右其两侧空间的隔离装置。
[0010]进一步地，该每一个板片的两侧边缘处均开设有受力孔，受力孔位于各板片横向中轴线上。
[0011 ] 进一步地，该每一个板片的一侧沿竖直方向开设有第一饱和蒸汽进口和第一浓缩液及二次蒸汽的出口，每一个板片的另一侧沿竖直方向开设有第二饱和蒸汽进口和第二浓缩液及二次蒸汽的出口，第一饱和蒸汽进口、第一浓缩液及二次蒸汽的出口、第二饱和蒸汽进口和第二浓缩液及二次蒸汽的出口均设置于板片边缘处，每一个板片的下端沿水平方向设置有第一未浓缩物料进口和第二未浓缩物料进口，每一个板片的下端左右底角处开设有第一冷凝水及不凝气体出口和第二冷凝水及不凝气体出口，第二板片和第三板片的顶端沿水平方向均设置有第一用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口和第二用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口。
[0012]进一步地，该第一通道隔离装置包括设置的第一板片的第一卡槽，第一卡槽内设置有第一密封垫；第二通道隔离装置包括设置在第二板片上的第二卡槽，第二卡槽内设置有第二密封垫，第三通道隔离装置包括设置在第三板片上的第三卡槽，第三卡槽内设置有第三密封垫，第四通道隔离装置包括设置在第四板片上的第四卡槽，第四卡槽内设置有第四密封垫；每一个卡槽均设置在每个板片上热交换区和各开口的四周，每一个卡槽均由其两侧压制的凹凸结构围成。
[0013]进一步地，该隔离装置包括沿板片竖向中轴线方向开设的凹槽，凹槽用于将板片分成第一热交换区和第二热交换区，凹槽内设置有与其相配套的第五密封垫。
[0014]进一步地，该第一热交换区和第二热交换区的结构为凹凸板结构或波纹板结构。
[0015]进一步地，该受力孔包括设置在各板片左右侧的第一受力孔和第二受力孔，每一个的受力孔均设置在板片边缘处，且每一个受力孔朝向板片外侧为敞口状。
[0016]进一步地，该每一个板片为矩形，每一个冷凝水及不凝气体出口的开口形状为正方形，且该正方形的一个角为圆角，其他每一个的开口的形状均为矩形。
[0017]进一步地，该板片束设置于固定强板和活动强板之间，板片束还包括与固定强板相邻的端板，与活动强板依次相邻的盲板和花板，固定强板和活动强板之间通过夹紧螺栓连接，活动强板的上端与滚动装置连接，板片束中的板片上端通过悬挂孔与框架的上导杆悬挂连接；板片束中的板片下端通过定位孔与框架的下导杆连接。
[0018]本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器，具有如下优点:1.采用双向流进行物料的蒸发浓缩，既可进行一种物料的蒸发浓缩，又能同时进行两种不同物料的蒸发浓缩，将原来需要两台设备才能完成的工作合并成一台板式升降膜蒸发器来完成。提高了单位时间内物料的处理量，提高了蒸发效率。并且节约了能源。同时也可节约设备的一次性投资费用，节约了占地空间，节省了建筑投资。从结构原理上，蒸汽由上而下逐步冷凝，冷凝水排出顺畅，不产生水击现象，从而无震动。同时也实现了蒸汽和被蒸发物料在蒸发器中实现两个方向同时进行热交换的过程。2.升膜部分由下而上流动，降膜部分由上而下流动，并在流道两侧板片热交换区I和II上形成液膜，并实施双升降膜蒸发。采用升降膜蒸发结构，有益效果是未浓缩物料流体并联进入流道时，能使物料流体均匀分布，形成的液膜厚度均匀，有益于物料蒸发而不宜在板片热交换区内结垢而使污垢系数小，冷凝速度快，蒸发效率高。3.各个开口开设在板片边缘处，也就是在有效传热面的四周，这种结构有益于物料流体在进入板片流道中不会产生死角，同时可使热交换面积最大化。4.各板片中部两侧均设置受力孔，受力孔离两端板片密封垫放置槽最近，通过夹紧螺栓压紧板片束后，能更有效地密封交换介质而不会泄露，使设备承压能力得到改善，提高了设备运行的安全性。5.热交换区内的板片上压制有凹凸半球体，相邻两张板片装配后，使其凸起部分的半球形元件彼此接触形成支承，凹下部分半球台形元件也彼此接触形成支承，板片上的凹凸半球台元件形成大量的支承点，使板片刚性大幅度提高，能承受很高的内压力；板片间形成网状的流道，适用于处理含纤维物料的处理和高粘度物料的处理时不易堵塞。6.板片上除冷凝水及不凝气体出口外各个开口设置为矩形，能最大化的利用板片的面积，保证了热交换区的面积最大化，同时增大了饱和蒸汽的进入量及物料的处理量。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器板片束的结构示意图。
[0020]图2是本发明一种双向流板式升降膜蒸发器第一板片的结构示意图。
[0021]图3是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器第二板片的结构示意图。
[0022]图4是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器第三板片的结构示意图。
[0023]图5是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器第四板片的结构示意图。
[0024]图6是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器的结构示意图。
[0025]图7是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器的主视图。
[0026]图8是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器的板片组的剖面图。
[0027]图9a是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器的蒸发浓缩一种物料的流程图的一部分。
[0028]图9b是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器的蒸发浓缩一种物料的流程图的另一部分。
[0029]图1Oa是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器蒸发浓缩两种不同物料的流程图的一部分。
[0030]图1Ob是本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器蒸发浓缩两种不同物料的流程图的另一部分。
【具体实施方式】
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器蒸，包括用于热交换的板片束1，所述板片束I中包括多个叠放排列的板片组，且相邻板片组间形成蒸汽流道，每一个所述板片组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 ;每一个所述板片上的左右侧均开设有一个饱和蒸汽进入口、一个未浓缩物料进入口、一个浓缩液及二次蒸汽排出口和一个冷凝水及不凝气体排出口，所述第二板片B和第三板片C的顶端左右侧均开设有一个用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的开口，每一个所述板片上的开口的开设位置对应一致，且开设位置对应一致的开口分别形成了饱和蒸汽通道a、未浓缩物料通道d、浓缩液及二次蒸汽通道b、冷凝水及不凝气体通道c和用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道，且位于板片同一侧的各通道形成了一套蒸发冷凝系统，所述板片两侧的蒸发冷凝系统关于板片竖向中轴线相对称。第一板片A上设置有第一通道隔离装置，所述第一通道隔离装置使相邻的两板片间形成蒸汽流道，且使浓缩液及二次蒸汽通道b和未浓缩物料通道d各自独立，并使上述各通道均与蒸汽流道相隔开，还使使饱和蒸汽通道a、蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道c依次相联通；所述第二板片B上设置有第二通道隔离装置，所述第二通道隔离装置使相邻的两板片间形成物料升膜流道，且使饱和蒸汽通道a、浓缩液及二次蒸汽通道b和冷凝水及不凝气体通道c各自独立，并使上述各通道均与物料升膜流道相隔开，还使未浓缩物料通道d、物料升膜流道和用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道依次相联通；所述第三板片C上设置有第三通道隔离装置，所述第三通道隔离装置使两板片间形成蒸汽流道，且使浓缩液及二次蒸汽通道b和未浓缩物料通道d各自独立，并使上述各通道均与蒸汽流道相隔开，还使饱和蒸汽通道a、蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道c依次相联通；所述第四板片D上设置有第四通道隔离装置，所述第四通道隔离装置使两板片间形成物料降膜流道，且使饱和蒸汽通道a、冷凝水及不凝气体通道c和未浓缩物料通道d各自独立，并使上述各通道均与物料降膜流道相隔开，还使用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道、物料降膜流道和浓缩液及二次蒸汽通道b依次相联通；所述饱和蒸汽通道a、冷凝水及不凝气体通道C、未浓缩物料通道d和浓缩液及二次蒸汽通道b的进出口端均通过法兰与外部管路联接；所述饱和蒸汽通道a设置于板片束上部，所述未浓缩物料通道d设置于板片束底端，所述浓缩液及二次蒸汽通道b设置于板片束下部，所述冷凝水及不凝气体c通道设置于板片束底角处，所述用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道设置于第二板片B和第三板片C的顶端。
[0033]如图2、图3、图4和图5所示，本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器蒸。第一通道隔离装置包括设置的第一板片A的第一卡槽1-14A，所述第一卡槽1-14A内设置有第一密封垫1-14A-1 ;所述第二通道隔离装置包括设置在第二板片B上的第二卡槽1-14B，所述第二卡槽1-14B内设置有第二密封垫1-14B-1，所述第三通道隔离装置包括设置在第三板片C上的第三卡槽1-14C，所述第三卡槽1-14C内设置有第三密封垫1-14C-1，所述第四通道隔离装置包括设置在第四板片D上的第四卡槽1-14D，所述第四卡槽1-14D内设置有第四密封垫1-14D-1 ;每一个所述的卡槽均设置在每个板片上热交换区和各开口的四周，每一个所述卡槽均由其两侧压制的凹凸结构围成。蒸汽流道、物料升膜流道和物料降膜流道的中部均设置有用于分离和左右其两侧空间的隔离装置。所述隔离装置包括沿板片竖向中轴线方向开设的凹槽1-13，所述凹槽1-13用于将板片分成第一热交换区I和第二热交换区II，所述凹槽1-13内设置有与其相配套的第五密封垫1-13-1。所述第一热交换区I和第二热交换区II的结构为凹凸板结构或波纹板结构。
[0034]本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器蒸，每一个所述板片的一侧沿竖直方向开设有第一饱和蒸汽进口 1-1和第一浓缩液及二次蒸汽的出口 1-3，每一个所述板片的另一侧沿竖直方向开设有第二饱和蒸汽进口 1-2和第二浓缩液及二次蒸汽的出口 1-4，第一饱和蒸汽进口 1-1、第一浓缩液及二次蒸汽的出口 1-3、第二饱和蒸汽进口 1-2和第二浓缩液及二次蒸汽的出口 1-4均设置于板片边缘处，每一个所述板片的下端沿水平方向设置有第一未浓缩物料进口 1-7和第二未浓缩物料进口 1-8，每一个所述板片的下端左右底角处开设有第一冷凝水及不凝气体出口 1-5和第二冷凝水及不凝气体出口 1-6，所述第二板片B和第三板片C的顶端沿水平方向均设置有第一用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口1-9和第二用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口 1-10。每一个所述板片的两侧边缘处均开设有受力孔，所述受力孔位于各板片横向中轴线上。所述受力孔包括设置在各板片左右侧的第一受力孔1-11和第二受力孔1-12，每一个所述的受力孔均设置在板片边缘处，且每一个所述受力孔朝向板片外侧为敞口状。
[0035]如图6和图7所示，本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器蒸，每一个所述板片为矩形，每一个所述冷凝水及不凝气体出口的开口形状为正方形，且该正方形的一个角为圆角，其他每一个所述的开口的形状均为矩形。所述板片束I设置于固定强板2和活动强板3之间，所述板片束I还包括与固定强板2相邻的端板8，与活动强板3依次相邻的盲板10和花板9，所述固定强板2和活动强板3之间通过夹紧螺栓6连接，所述活动强板3的上端与滚动装置5连接，所述板片束I中的板片上端通过悬挂孔1-15与框架的上导杆4悬挂连接；所述板片束I中的板片下端通过定位孔1-16与框架的下导杆7连接。各板片上受力孔分别为第一受力孔1-11和第二受力孔1-12。
[0036]本发明一种双向流板式升降膜蒸发器蒸，如图8所示，为板片组间a_a与b_b剖面图，未浓缩物料③、饱和蒸汽①和浓缩物料及二次蒸汽④在相邻板间流道中流动，在第一板片A和第二板片B组合的诸多流道中，第一板片A和第二板片B组合的流道进入未浓缩物料③,那么第二板片B与第三板片C间组合的流道必然走饱和蒸汽①,第三板片C和第四板片D之间走浓缩液及二次蒸汽④，那么第四板片D和第一板片A组合的流道必然走饱和蒸汽①。可使饱和蒸汽①、未物料流体③和浓缩液及二次蒸汽④在交错的流道中进行热交换，从而达到物料流体蒸发的目的。
[0037]本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器，如图9a和图9b所示，为一种物料与蒸汽进行热交换的过程。具体热交换过程为新鲜饱和蒸汽①分两向流进入饱和蒸汽通道a，并每间隔一个物料流道而分配至饱和蒸汽流道，直到盲板10 (此板片为所有流道孔不冲开的板片称为盲板)为止，而与此同时饱和蒸汽通道a中的饱和蒸汽则顺着若干个并联的饱和蒸汽流道流经板片传热面。饱和蒸汽双向进入两侧蒸汽流道第一热交换区I和第二热交换区II后，饱和蒸汽①沿着板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成冷凝水及不凝气体②沿着若干蒸汽流道，汇集进入冷凝水及不凝气体通道C，并由冷凝水及不凝气体通道c并入总冷凝水管而输出设备外。与蒸汽进行热交换的未浓缩物料③也同样分两向流进入未浓缩物料通道d，并每间隔一个蒸汽侧流道而分配至物料流道中，直到花板9 (此板片为下部两孔不冲开称为花板)为止，而与此同时，未浓缩物料通道d中的未浓缩物料则顺着若干个并联的物料流体侧流道，流经板片传热面。未浓缩物料双向进入物料流道中的热第一热交换区I和第二热交换区II后，未浓缩物料③沿着板面由下而上不断蒸发，形成浓缩物料及二次蒸汽④，完成升膜部分的蒸发浓缩，而后升膜部分的浓缩物料及二次蒸汽④穿过上部开孔的第二板片B和第三板片C，进入第三板片C和第四板片D间的降膜流道，继续沿板面由上而下不断蒸发，形成降膜流道中的浓缩液及二次蒸汽④，并由若干组并联的升降膜流道中的降膜流道，汇集进入两侧浓缩物料及二次蒸汽通道b，并由两侧浓缩物料及二次蒸汽通道b流出，并入总管而输出设备外。
[0038]实施例2
[0039]本实施例中的一种高效双向流板式升降膜蒸发器的结构与实施例1中的结构相同，所不同的是本实施例为两种不同性质的物料流体与两种不同性质的蒸汽进行热交换的过程，如图1Oa和1b所示，具体热交换过程为新鲜饱和蒸汽①进入固定强板2左侧饱和蒸汽入口，沿饱和蒸汽通道al并每间隔一个物料升膜流道或物料降膜流道，而分配至若干个蒸汽流道，直到盲板10为止，而与此同时饱和蒸汽通道al中的饱和蒸汽①则顺着若干个并联的饱和蒸汽流道流经板片传热面，饱和蒸汽进入第一热交换区I后，饱和蒸汽①沿着板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成蒸汽冷凝水及不凝气体②，沿着若干饱和蒸汽流道汇集进入冷凝水及不凝气体通道Cl，并由固定强板2左侧下部蒸汽冷凝水接管排出设备夕卜。与饱和蒸汽热交换的未浓缩物料③，同理进入固定强板2中左侧下部未浓缩物料入口，沿未浓缩物料通道dl并依次每间隔一个蒸汽流道而分配至物料升膜流道中、再间隔一个蒸汽流道而流动至物料降膜流道中，并多组并联直到花板9为止，而与此同时未浓缩物料通道dl中的未浓缩物料③则顺着若干个并联的物料升膜流道和物料降膜流道流经板片传热面，未浓缩物料进入升膜流道第一热交换区I后，未浓缩物料流体③沿着板面由下而上不断蒸发，形成浓缩物料及二次蒸汽④，完成升膜部分的蒸发浓缩，而后升膜部分的浓缩物料及二次蒸汽④穿过第二板片B和第三板片C上部的第一用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口 1-9，进入物料降膜流道。继续沿板面由上而下不断蒸发，形成浓缩液及二次蒸汽④并由左侧若干组并联的升降膜流道中的降膜流道，汇聚进入左侧浓缩液及二次蒸汽通道bl，并由左侧通道，经固定强板2左下部的浓缩液及二次蒸汽出口管排出混合介质，再将浓缩液及二次蒸汽进入分离器进行分离。分离后的二次蒸汽经压缩可作为新的热源，需将分离后浓缩液再进一步进行二次再浓缩。所以将分离后的二次蒸汽与分离后浓缩液再次进入板式升降模蒸发器的右侧各流道中进行再蒸发再浓缩。具体步骤是将分离后的二次蒸汽⑤做为新热源被重新利用，再次进入固定强板2右侧的饱和蒸汽入口，沿着饱和蒸汽通道a2，每间隔一个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为止，而与此同时饱和蒸汽通道a2中的二次蒸汽⑤，则顺着若干个并联的蒸汽流道流经板片传热面，二次蒸汽进入右侧蒸汽流道第二热交换区II后，二次蒸汽⑤沿着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气体②，并沿着若干蒸汽流道下部汇集进入冷凝水及不凝气体通道c2，并由固定强板右侧下部冷凝水接管排出设备外。与二次蒸汽进行热交换的二次再浓缩物料⑥同理进入固定强板2右侧下部未浓缩物料进口。二次再浓缩物料⑥沿未浓缩物料通道d2，并依次每间隔一个蒸汽流道而分配至物料升膜流道中、再间隔一个蒸汽流道而流动至物料降膜流道中，直到花板9为止。而与此同时未浓缩物料通道d2中的二次再浓缩物料，则顺着若干个物料升膜流道流经传热板面，二次再浓缩物料进入物料升膜流道的第二热交换区II后，二次再浓缩物料流体⑥沿着板面由下而上不断蒸发，形成再浓缩物料与后二次蒸汽⑦完成升膜部分的蒸发浓缩，而后升膜部分的再浓缩物料和后二次蒸汽⑦穿过第二板片B和第三板片C上部的第二用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口
1-10，然后进入物料降膜流道，继续沿板面由上而下不断蒸发，形成最终浓缩物料与后二次蒸汽⑦，并由右侧若干组并联的升降膜流道中的降膜流道，汇集进入右侧浓缩液及二次蒸汽通道，并由浓缩液及二次蒸汽通道b2排出最终浓缩物料和后二次蒸汽，至此完成了两种不同性质物料流体与两种不同性质的蒸汽进行热交换的过程。
[0040]本发明一种双向流板式升降膜蒸发器，在同一板片束上采用两套蒸发冷凝系统，即采用双向流进行蒸发冷凝，板片中间设置一凹槽1-13，该凹槽1-13与周边卡槽相连，形成一个整体，凹槽卜13中配有密封垫,将换热板片分割成两个独立的第一热交换区I第二热交换区II。凹槽1-13和卡槽中的密封垫可以是一体连接的，也可以是各自独立的，但是在使用时，各密封垫的端部紧密相邻。将换热板片分割成两个独立的第一热交换区I第二热交换区II的益处在于，可同时处理蒸发一种物料流体，也可以同时蒸发处理两种不同性质的物料流体。当蒸发浓缩两种不同性质的物料流体时，被分离出的二次蒸汽做为热源被重新利用，节省了能源。将原来需要两台设备才能完成的工作合并成一台板式蒸发器来完成。提高了蒸发效率，提高了单位时间内物料的处理量，同时可节约了设备的一次性投资费用，节约了占地空间，节省了建筑投资。蒸汽从上而下逐步冷凝，凝结水排出舒畅，不产生水击现象，从而无震动。橡胶密封垫一方面用作密封，防止物料介质泄露。另一方面使其在两板片之间形成一定间隙，作为蒸汽和物料流体的通道而形成热交换。凹槽1-13和各卡槽中的橡胶密封垫的形状是根据蒸汽介质、物料流体、蒸汽凝结水、浓缩液及二次蒸汽物料的走向来确定。
[0041]本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器，与现有技术的不同点还在于，板片上用于组成通道的各个开口开设的位置，组成通道的各个开口均开设在板片的边缘处，并且全部布置在用于蒸发冷凝的热交换区的周围，该热交换区称之为有效传热面积区，这样的板片设计的好处在于:物料流体在进入板片间流道中不会产生死角，同时可使热交换面积最大化。
[0042]本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器，板片束I中各板片采用0.7mm-l.5mm的薄金属板制成，通过压型模具在热交换区内压制出凹凸相间的半球体，半球体的直径为14mm?36mm，这些凹凸半球体结构，以正三角形排列，半球体结构元件之间中心距离直径为22mm?46mm，要大于球体的直径，凹凸半球体结构元件沿板片的垂直中心线，呈对称排列布置。这样的布置是为了装配时，将相邻两张板片重叠装配后，使其凸起部分的半球形结构元件彼此接触形成支承。凹下部分半球台形结构元件也彼此接触形成支承。这种彼此支承的板片间将形成3.6_?16_的流道，可使蒸汽和物料流体通过。物料沿板面呈网状流动，速度大小和方向不断改变，因而激起物料强烈湍动，使传热效率得到提高，板片间换热区内的半球形支承点数，等于板片上的凹凸半球台形元件数，由于形成这些大量的支承点，使板片刚性大幅度提高，能承受很高的内压力。这种板片结构，形成的流道，能很好地适用于，含纤维物料处理和高粘度物料的处理而不易堵塞，相应的蒸汽侧流道的汽相流阻和物料流体侧流道的液相流阻也较小。
[0043]本发明一种高效双向流板式升降膜蒸发器，实际使用时，通过对被蒸发物料的工况进行热工计算，确定传热面积后来决定板片数量多少。往往有几十张到上百张数量不等的板片组成板片束1，板片通过上端的悬挂孔1-15可使板片悬挂在上导杆4上自由移动，便于检查、更换板片，也方便清洗传热板片。板片束I中的板片下端通过定位孔1-16与框架的下导杆7连接。这种结构的板式升降膜蒸发器有利于快速装配和拆卸，有利于设备进行清洗和检修。各边片中，第一未浓缩物料进口 1-5和第二未浓缩物料进口 1-6的形状为矩形，规格为mm75-380mm(长)X30mm-180mm(宽)，以便增加物料的处理量，第一饱和蒸汽进口 1-1和第二饱和蒸汽进口 1-2为矩形，规格为200mm-850mm(长)X 85mm-350mm(宽)，用以增加蒸汽量，提高热效率，缩短蒸发时间(对敏感性介质)，第一浓缩液及二次蒸汽的出口 1-3和第二浓缩液及二次蒸汽的出口 1-4为矩形，其规格为220mm-920mm(长)X85mm-350mm(宽)，以满足当被蒸发浓缩物料产生二次蒸汽时，气体体积迅速膨胀能有足够大的角孔空间排出二次蒸汽，第一冷凝水及不凝气体出口 1-7和第二冷凝水及不凝气体出口 1-8为正方形，且其中的一个角为圆角，以便更多的蒸汽冷凝水及不凝气体排出，排出过程中不会产生水击现象。
【权利要求】
1.一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，包括用于热交换的板片束(1)，所述板片束(1)中包括多个叠放排列的板片组，且相邻板片组间形成蒸汽流道，每一个所述板片组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);每一个所述板片上的左右侧均开设有一个饱和蒸汽进入口、一个未浓缩物料进入口、一个浓缩液及二次蒸汽排出口和一个冷凝水及不凝气体排出口，所述第二板片(B)和第三板片(C)的顶端左右侧均开设有一个用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的开口，每一个所述板片上的开口的开设位置对应一致，且开设位置对应一致的开口分别形成了饱和蒸汽通道(a)、未浓缩物料通道(d)、浓缩液及二次蒸汽通道(b)、冷凝水及不凝气体通道(c)和用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道，且位于板片同一侧的各通道形成了一套蒸发冷凝系统，所述板片两侧的蒸发冷凝系统关于板片竖向中轴线相对称； 所述第一板片(A)上设置有第一通道隔离装置，所述第一通道隔离装置使相邻的两板片间形成蒸汽流道，且使浓缩液及二次蒸汽通道(b)和未浓缩物料通道(d)各自独立，并使上述各通道均与蒸汽流道相隔开，还使使饱和蒸汽通道(a)、蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道(c)依次相联通； 所述第二板片(B)上设置有第二通道隔离装置，所述第二通道隔离装置使相邻的两板片间形成物料升膜流道，且使饱和蒸汽通道(a)、浓缩液及二次蒸汽通道(b)和冷凝水及不凝气体通道(c)各自独立，并使上述各通道均与物料升膜流道相隔开，还使未浓缩物料通道(d)、物料升膜流道和用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道依次相联通； 所述第三板片(C)上设置有第三通道隔离装置，所述第三通道隔离装置使两板片间形成蒸汽流道，且使浓缩液及二次蒸汽通道(b)和未浓缩物料通道(d)各自独立，并使上述各通道均与蒸汽流道相隔开，还使饱和蒸汽通道(a)、蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道(c)依次相联通； 所述第四板片(D)上设置有第四通道隔离装置，所述第四通道隔离装置使两板片间形成物料降膜流道，且使饱和蒸汽通道(a)、冷凝水及不凝气体通道(c)和未浓缩物料通道(d)各自独立，并使上述各通道均与物料降膜流道相隔开，还使用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道、物料降膜流道和浓缩液及二次蒸汽通道(b)依次相联通； 所述饱和蒸汽通道(a)、冷凝水及不凝气体通道(c)、未浓缩物料通道(d)和浓缩液及二次蒸汽通道(b)的进出口端均通过法兰与外部管路联接； 所述饱和蒸汽通道(a)设置于板片束上部，所述未浓缩物料通道(d)设置于板片束底端，所述浓缩液及二次蒸汽通道(b)设置于板片束下部，所述冷凝水及不凝气体(c)通道设置于板片束底角处，所述用于过程中的浓缩液及二次蒸汽通过的通道设置于第二板片(B)和第三板片(C)的顶端。
2.按照权利要求1所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，所述蒸汽流道、物料升膜流道和物料降膜流道的中部均设置有用于分离和左右其两侧空间的隔离装置。
3.按照权利要求2所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，每一个所述板片的两侧边缘处均开设有受力孔，所述受力孔位于各板片横向中轴线上。
4.按照权利要求1或2或3所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，每一个所述板片的一侧沿竖直方向开设有第一饱和蒸汽进口(1-1)和第一浓缩液及二次蒸汽的出口(1-3)，每一个所述板片的另一侧沿竖直方向开设有第二饱和蒸汽进口(1-2)和第二浓缩液及二次蒸汽的出口(1-4)，第一饱和蒸汽进口(1-1)、第一浓缩液及二次蒸汽的出口(1-3)、第二饱和蒸汽进口(1-2)和第二浓缩液及二次蒸汽的出口(1-4)均设置于板片边缘处，每一个所述板片的下端沿水平方向设置有第一未浓缩物料进口(1-7)和第二未浓缩物料进口(1-8)，每一个所述板片的下端左右底角处开设有第一冷凝水及不凝气体出口(1-5)和第二冷凝水及不凝气体出口(1-6)，所述第二板片(B)和第三板片(C)的顶端沿水平方向均设置有第一用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口(1-9)和第二用于过程中浓缩液及二次蒸汽通过的进口(ι-?ο)。
5.按照权利要求4所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，所述第一通道隔离装置包括设置的第一板片(A)的第一卡槽(1-14A)，所述第一卡槽(1-14A)内设置有第一密封垫(1-14A-1);所述第二通道隔离装置包括设置在第二板片(B)上的第二卡槽(1-14B)，所述第二卡槽(1-14B)内设置有第二密封垫(1-14B-1)，所述第三通道隔离装置包括设置在第三板片(C)上的第三卡槽(1-14C)，所述第三卡槽(1-14C)内设置有第三密封垫(1-14C-1)，所述第四通道隔离装置包括设置在第四板片(D)上的第四卡槽(1-14D)，所述第四卡槽(1-14D)内设置有第四密封垫(1-14D-1)； 每一个所述的卡槽均设置在每个板片上热交换区和各开口的四周，每一个所述卡槽均由其两侧压制的凹凸结构围成。
6.按照权利要求5所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，所述隔离装置包括沿板片竖向中轴线方向开设的凹槽(1-13)，所述凹槽(1-13)用于将板片分成第一热交换区(I )和第二热交换区(II )，所述凹槽(1-13)内设置有与其相配套的第五密封垫(1-13-1)。
7.按照权利要求6所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，所述第一热交换区(I )和第二热交换区(II )的结构为凹凸板结构或波纹板结构。
8.按照权利要求7所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，所述受力孔包括设置在各板片左右侧的第一受力孔(1-11)和第二受力孔(1-12)，每一个所述的受力孔均设置在板片边缘处，且每一个所述受力孔朝向板片外侧为敞口状。
9.按照权利要求8所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，每一个所述板片为矩形，每一个所述冷凝水及不凝气体出口的开口形状为正方形，且该正方形的一个角为圆角，其他每一个所述的开口的形状均为矩形。
10.按照权利要求9所述的一种高效双向流板式升降膜蒸发器，其特征在于，所述板片束(I)设置于固定强板(2)和活动强板(3)之间，所述板片束(I)还包括与固定强板(2)相邻的端板(8)，与活动强板(3)依次相邻的盲板(10)和花板(9)，所述固定强板(2)和活动强板⑶之间通过夹紧螺栓(6)连接，所述活动强板(3)的上端与滚动装置(5)连接，所述板片束(I)中的板片上端通过悬挂孔(1-15)与框架的上导杆(4)悬挂连接；所述板片束(I)中的板片下端通过定位孔(1-16)与框架的下导杆(7)连接。
【文档编号】B01D1/22GK104289004SQ201410588609
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】赵弘毅 申请人:赵弘毅