一种热量回收的高低温耦合浓缩系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种热量回收的高低温耦合浓缩系统，该系统包括：低温物料浓缩部分、高温物料浓缩部分以及连接两部分的热量回收部分；所述的低温物料浓缩部分包括低温原料罐、蒸发换热器、晶体成熟罐、冰晶洗净塔、冰融换热器、低温浓缩液罐；所述的高温物料浓缩部分包括高温原料罐、预热器、蒸发冷凝器、水蒸汽压缩机、气液分离器、冷凝水罐、高温浓缩液罐；所述的热量回收部分包括压缩机、冷凝换热器、节流阀、闪蒸罐以及低温物料浓缩部分中的蒸发换热器。本发明系统可以实现两种不同蒸发温度物料的浓缩，尤其一种是热敏性物料的浓缩。将在低温冷冻浓缩中的热量应用于高温物料的浓缩过程中，实现了热量的回收利用，提高了能量利用率。
【专利说明】
一种热量回收的高低温耦合浓缩系统
技术领域
[0001]本发明涉及热量回收技术领域，更具体涉及一种热量回收的高低温耦合浓缩系统。
【背景技术】
[0002]蒸发浓缩工艺广泛应用于食品、化工、制药、废水处理等行业，目的在于除去物料中的水分，达到提取物料中固体产品或使物料减量化的目的。目前的做法大多是采用多效蒸发，其显著的特点是蒸汽消耗量大、能源利用率低。而且，对于热敏性物质，由于蒸发温度高、物料停留时间长等问题，极易造成物质变性，尤其是对于食品、制药等行业，将会严重影响广品的品质。
[0003]冷冻浓缩由于其浓缩温度低，远远达不到破坏物料品质的温度，因此，非常适合热敏性物质的浓缩，现行的冷冻浓缩工艺中，冷媒对物料冷却后，其热量直接排放到空气中，造成能量的巨大浪费。因此需要开发一种热量回收的系统。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题就是如何将热敏物料冷冻浓缩过程中的热量应用于非热敏物料的蒸发浓缩中，实现热量的回收利用，提高能源的利用率，而提供一种热量回收的高低温耦合浓缩系统。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热量回收的高低温耦合浓缩系统，该系统包括:低温物料浓缩部分、高温物料浓缩部分以及连接两部分的热量回收部分。
[0008]优选地，所述的低温物料浓缩部分包括低温原料罐、蒸发换热器、晶体成熟罐、冰晶洗净塔、冰融换热器、低温浓缩液罐。
[0009]优选地，所述的高温物料浓缩部分包括高温原料罐、预热器、蒸发冷凝器、水蒸汽压缩机、气液分离器、冷凝水罐、高温浓缩液罐。
[0010]优选地，所述的热量回收部分包括压缩机、冷凝换热器、节流阀、闪蒸罐以及低温物料浓缩部分中的蒸发换热器。
[0011]优选地，所述的低温原料罐与蒸发换热器连接，储存在低温原料罐中的物料A从低温原料罐中进入蒸发换热器，与制冷剂在蒸发换热器中蒸发换热，物料A中的部分水被冻结成微小的冰晶而与溶液分离，其余部分成为浓缩液，该冰晶和浓缩液进入晶体成熟罐中，冰晶在其中成熟长大，经过滤后，浓缩液进入低温浓缩液罐，冰晶进入冰晶洗净塔中，用清洗液冲洗冰晶表面携带的浓缩液，清洗过后的清洗液回流至低温原料罐，冰晶进入冰融换热器，在其中吸热融化，成为冰晶融解液，冰晶融解液用于冲洗新进入冰晶洗净塔的冰晶。
[0012]优选地，所述的高温原料罐与预热器连接，所述的预热器与蒸发冷凝器连接，储存在高温原料罐中的物料B经预热器进入蒸发冷凝器，在其中物料B中的水分被蒸发出来，与闪蒸罐中流出的水蒸汽混合后进入气液分离器，除去其携带的水分后进入水蒸汽压缩机，在其中被压缩成为高温高压的水蒸汽，之后进入蒸发冷凝器中做为热源加热其中的物料B使之蒸发，水蒸汽自身在其中冷凝成为冷凝水，物料B达到设定的浓度后，自蒸发冷凝器中排出进入高温浓缩液罐，冷凝水进入冷凝水罐，其中部分冷凝水自冷凝水罐进入冷凝换热器中吸收高温制冷剂的热量，重新进入闪蒸罐，剩余冷凝水进入预热器与进料换热后排出，在冷凝换热器中换热后得到的高温水部分进入闪蒸罐，还有部分进入冰融换热器，在其中将热量传递给冰晶使之融化，换热之后得到的低温水排出系统。
[0013]优选地，所述的蒸发换热器与压缩机连接，在蒸发换热器中制冷剂与物料A换热后，经压缩机压缩后进入冷凝换热器，在冷凝换热器中将热量释放给水，使之温度升高，制冷剂经节流阀减压后，再次进入蒸发换热器开始新的低温物料浓缩循环;在冷凝换热器中得到热量的水进入闪蒸罐，在其中蒸发为水蒸汽开始新的高温物料浓缩循环。
[0014](三)有益效果
[0015]本发明热量回收的高低温耦合浓缩系统可以实现两种不同蒸发温度物料的浓缩，尤其适用于其中一种是热敏性物料的浓缩。将在低温冷冻浓缩中的热量应用于高温物料的浓缩过程中，实现了热量的回收利用，提高了能量利用率。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本发明热量回收的高低温耦合浓缩系统的示意图；
[0018]图中标记:1、低温原料罐，2、蒸发换热器，3、晶体成熟罐，4、冰晶洗净塔，5、冰融换热器，6、低温浓缩液罐，7、高温原料罐，8、预热器，9、蒸发冷凝器，10、水蒸汽压缩机，11、气液分离器，12、冷凝水罐，13、高温浓缩液罐，14、压缩机，15、冷凝换热器，16、节流阀，17、闪蒸罐
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0020]在食品、制药、化工等领域，存在着大量的热敏性物质，冷冻浓缩是实现这类物质浓缩的有效手段，可以最大程度上保持物质原有的品质。在冷冻浓缩工艺中，冷媒在对物质进行冷却后，其热量直接释放到空气中。本发明提供一种热量回收的高低温耦合浓缩系统，将低温浓缩过程中的热量收集后用于高温物料浓缩过程。
[0021 ]实施例
[0022]参见图1，本发明系统包括低温物料浓缩部分、高温物料浓缩部分以及连接两部分的热量回收部分。其中低温物料浓缩部分包括低温原料罐、蒸发换热器、晶体成熟罐、冰晶洗净塔、冰融换热器、低温浓缩液罐;高温物料浓缩部分包括高温原料罐、蒸发冷凝器、水蒸汽压缩机、气液分离器、冷凝水罐、高温浓缩液罐;热量回收部分包括压缩机、冷凝换热器、节流阀、闪蒸罐以及低温物料浓缩部分中的蒸发换热器；
[0023]本发明处理系统可同时处理两种物料，一种是适合于低温蒸发的物料A，如热敏性物质，另一种是适合高温蒸发的物料B。
[0024]物料在该系统中的处理过程如下:储存在低温原料罐中的物料A从低温原料罐中进入蒸发换热器，与制冷剂在蒸发换热器中蒸发换热，在该过程中被分为两部分，一部分是微小的冰晶，另一部分是浓缩液，该浓缩液和冰晶进入晶体成熟罐中冰晶成熟长大，经过滤后，浓缩液进入低温浓缩液罐，冰晶进入冰晶洗净塔中，用清洗液冲洗冰晶表面携带的浓缩液，清洗过后的清洗液回流至低温原料罐，冰晶进入冰融换热器，在其中吸热融化，成为冰融解液，冰融解液可用于冲洗新进入冰晶洗净塔的冰晶。
[0025]储存在高温原料罐中的物料B经预热器进入蒸发冷凝器，在其中物料中的水分被蒸发出来，与闪蒸罐中流出的水蒸汽混合后进入气液分离器，除去其携带的水分后进入水蒸汽压缩机，在其中被压缩成为高温高压的水蒸汽，之后进入蒸发冷凝器中做为热源加热其中的物料使之蒸发，水蒸汽自身在其中冷凝成为冷凝水，物料B达到设定的浓度后，自蒸发冷凝器中排出进入高温浓缩液罐，部分冷凝水进入冷凝换热器中吸收高温制冷剂的热量，重新进入闪蒸罐，剩余冷凝水与进料换热后排出。在冷凝换热器中换热后的高温水部分进入闪蒸罐，还有部分进入冰融换热器，在其中将热量传递给冰晶使之融化，换热之后的低温水排出系统。
[0026]在热量回收部分，制冷剂在蒸发换热器中与物料A换热后，经压缩机压缩后进入冷凝换热器，在冷凝换热器中将热量释放给水，使之温度升高，制冷剂经节流阀减压后，再次进入蒸发换热器开始新的循环。在冷凝换热器中得到热量的水进入闪蒸罐，在其中蒸发为水蒸汽开始新的循环。
[0027]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，该系统包括:低温物料浓缩部分、高温物料浓缩部分以及连接两部分的热量回收部分。2.根据权利要求1所述的热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，所述的低温物料浓缩部分包括低温原料罐、蒸发换热器、晶体成熟罐、冰晶洗净塔、冰融换热器、低温浓缩液罐。3.根据权利要求1所述的热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，所述的高温物料浓缩部分包括高温原料罐、预热器、蒸发冷凝器、水蒸汽压缩机、气液分离器、冷凝水罐、高温浓缩液罐。4.根据权利要求1所述的热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，所述的热量回收部分包括压缩机、冷凝换热器、节流阀、闪蒸罐以及低温物料浓缩部分中的蒸发换热器。5.根据权利要求2所述的热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，所述的低温原料罐与蒸发换热器连接，储存在低温原料罐中的物料A从低温原料罐中进入蒸发换热器，与制冷剂在蒸发换热器中蒸发换热，物料A中的部分水被冻结成微小的冰晶而与溶液分离，其余部分成为浓缩液，该冰晶和浓缩液进入晶体成熟罐中，冰晶在其中成熟长大，经过滤后，浓缩液进入低温浓缩液罐，冰晶进入冰晶洗净塔中，用清洗液冲洗冰晶表面携带的浓缩液，清洗过后的清洗液回流至低温原料罐，冰晶进入冰融换热器，在其中吸热融化，成为冰晶融解液，冰晶融解液用于冲洗新进入冰晶洗净塔的冰晶。6.根据权利要求3所述的热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，所述的高温原料罐与预热器连接，所述的预热器与蒸发冷凝器连接，储存在高温原料罐中的物料B经预热器进入蒸发冷凝器，在其中物料B中的水分被蒸发出来，与闪蒸罐中流出的水蒸汽混合后进入气液分离器，除去其携带的水分后进入水蒸汽压缩机，在其中被压缩成为高温高压的水蒸汽，之后进入蒸发冷凝器中做为热源加热其中的物料B使之蒸发，水蒸汽自身在其中冷凝成为冷凝水，物料B达到设定的浓度后，自蒸发冷凝器中排出进入高温浓缩液罐，冷凝水进入冷凝水罐，其中部分冷凝水自冷凝水罐进入冷凝换热器中吸收高温制冷剂的热量，重新进入闪蒸罐，剩余冷凝水进入预热器与进料换热后排出，在冷凝换热器中换热后得到的高温水部分进入闪蒸罐，还有部分进入冰融换热器，在其中将热量传递给冰晶使之融化，换热之后得到的低温水排出系统。7.根据权利要求4所述的热量回收的高低温耦合浓缩系统，其特征在于，所述的蒸发换热器与压缩机连接，在蒸发换热器中制冷剂与物料A换热后，经压缩机压缩后进入冷凝换热器，在冷凝换热器中将热量释放给水，使之温度升高，制冷剂经节流阀减压后，再次进入蒸发换热器开始新的低温物料浓缩循环;在冷凝换热器中得到热量的水进入闪蒸罐，在其中蒸发为水蒸汽开始新的高温物料浓缩循环。
【文档编号】B01D9/00GK105854336SQ201610362125
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】杨俊玲, 张振涛, 杨鲁伟
【申请人】中国科学院理化技术研究所