一种高效多段预热板式蒸发器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效多段预热板式蒸发器，包括叠放组合在一起的第一板片束和第二板片束，第一板片束中包括多个相间排列的第一板片和第二板片，第二板片束中包括多个相间排列的第三板片和第四板片；第一板片束包括物料预加热系统，第二板片束包括蒸发冷凝系统，第一板片束和第二板片束之间设置有隔板，隔板上开设有与预热饱和蒸汽通道和预热饱和蒸汽排出通道相联通的开口。本发明将板式预热器与板式蒸发器合二为一，节约了设备一次性投资费用，节省了空间，提高了单位时间的处理量。
【专利说明】一种高效多段预热板式蒸发器
【技术领域】
[0001]本发明属于热交换器【技术领域】，具体涉及一种高效多段预热板式蒸发器。
【背景技术】
[0002]高效多段预热板式蒸发器作为一种先进的预热蒸发浓缩设备，主要应用于将物料预热并使稀物料中的水分，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]目前的板式蒸发器，通常设置外置预热器来达到对物料介质的预热效果。如申请号为:201120222530.2，发明名称为:一种高浓有机和/或无机废水零排放系统的专利，该系统中包括缓冲调节池、机械式蒸汽再压缩蒸发系统、蒸馏液处理系统及固液分离装置，缓冲调节池、机械式蒸汽再压缩蒸发系统及蒸馏液处理系统依次连接，固液分离装置与机械式蒸汽再压缩蒸发系统及缓冲调节池相连；机械式蒸汽再压缩蒸发系统包括预热器、蒸发器、分离器及压缩机。在其废水处理工艺中，废水进入机械式蒸汽再压缩蒸发系统，废水通过水泵进入预热器，经过预热器预热后温度达到或接近蒸发温度，预热后的废水经过蒸发器废水入口进入蒸发器，吸收热量，大部分液体被蒸发，汽液混合物经过蒸发器汽液混合物出口离开蒸发器，经过分离器入口进入分离器进行汽液分离，通过真空泵调节系统真空度并且抽走不凝气体，分离后的水蒸汽经分离器蒸汽出口进入压缩机，压缩机消耗电能对其做功，增加蒸汽的温度和压力，加压加温的蒸汽经蒸发器蒸汽入口回到蒸发器，与物料进行换热，放热形成水质较好的蒸馏液，蒸馏液经蒸发器蒸馏液出口回到预热器对原料进行加热，蒸馏液换热冷却后经预热器蒸馏液出口进入蒸馏液处理系统，分离器中的高污染物的浓缩液经分离器浓缩液出口通过水泵进入固液分离装置。这种外置预热器的升膜蒸发器装置，热量损失较大，传热效率低，工艺附属流程较复杂，占地面积也较大。
【发明内容】
[0004]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，提供一种高效多段预热板式蒸发器，本发明将板式预热器与板式蒸发器合二为一，节约了设备一次性投资费用，节省了空间，提高了单位时间的处理量。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种高效多段预热板式蒸发器，包括叠放组合在一起的第一板片束和第二板片束，第一板片束用于未浓缩物料的预加热，第二板片束用于物料的蒸发浓缩；第一板片束中包括多个相间排列的第一板片和第二板片,第二板片束中包括多个相间排列的第三板片和第四板片；第一板片束包括物料预加热系统，物料预加热系统包括未浓缩物料流体进入通道、预热后的物料流体排出通道、预热饱和蒸汽进入通道、预热饱和蒸汽排出通道和冷凝水及不凝气体通道，各通道均由设置在各板片上同一位置的开口组成；第二板片束包括蒸发冷凝系统，蒸发冷凝系统包括预热后物料流体进入通道、浓缩液及二次蒸汽排出通道、饱和蒸汽进入通道和冷凝水及不凝气体排出通道，第二板片束还包括预热饱和蒸汽通道，各通道由设置在各板片上同一位置的开口组成；第一板片束和第二板片束之间设置有隔板，隔板上开设有与预热饱和蒸汽通道和预热饱和蒸汽排出通道相联通的开口；
[0006]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两板片间形成第一预热物料流道，且使未浓缩物料流体进入通道、多个第一预热物料流道和预热后的物料流体排出通道相联通，并使预热饱和蒸汽进入通道、预热饱和蒸汽排出通道和冷凝水及不凝气体通道彼此独立，且均与第一预热物料流道相隔开；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两板片间形成第一预热蒸汽流道，且使预热饱和蒸汽进入通道、多个并列的第一预热蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道依次相联通，并使未浓缩物料流体进入通道、预热饱和蒸汽排出通道和物料流体排出通道彼此独立，且均与第一预热蒸汽流道相隔离；预热饱和蒸汽排出通道通过外部管路与预热饱和蒸汽进入通道相联通，预热饱和蒸汽进入通道的另一端通过多个并列的预热饱和蒸汽流道与冷凝水及不凝气体通道相联通；预热后的物料流体排出通道与预热后物料流体进入通道通过外部管路相联通；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相邻两板片间形成蒸汽流道，并使饱和蒸汽进入通道、多个蒸汽流道和冷凝水及不凝气体排出通道依次联通，且使浓缩液及二次蒸汽排出通道、预热饱和蒸汽通道和预热后物料流体进入通道彼此独立，且均与蒸汽流道相隔开；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相邻两板片间形成物料流道，并使浓缩液及二次蒸汽排出通道、物料流道和预热后物料流体进入通道依次联通，且使饱和蒸汽进入通道、预热饱和蒸汽通道和冷凝水及不凝气体排出通道彼此独立，且均与物料流道相隔开。
[0007]进一步地，该第一板片束中的预热后的物料流体排出通道的个数为一个或者两个，其他各通道的个数均为两个。
[0008]进一步地，该第一隔离装置包括设置在第一板片上的第一卡槽，第一卡槽内设置有与第一板片相配套的第一密封垫，第二通道隔离装置包括设置在第二板片上的第二卡槽，第二卡槽内设置有与第二板片相配套的第二密封垫，第一卡槽和第二卡槽均由其两侧压制的凹凸结构围成。
[0009]进一步地，该第三通道隔离装置包括设置在第三板片上的第三卡槽，第三卡槽内设置有与第三板片相配套的第三密封垫；第四通道隔离装置包括设置在第四板片上的第四卡槽，第四卡槽内设置有与第四板片相配套的第四密封垫，第三卡槽和第四卡槽均由其两侧压制的凹凸结构围成。
[0010]进一步地，该每一个板片中部的两侧均设置有受力孔。
[0011]进一步地，该第一板片和第二板片的上端沿水平方向设置有第一未浓缩物料流体进口和第二未浓缩物料流体进口，第一板片和第二板片的一侧沿竖直方向开设有第一预热饱和蒸汽进入口和第一预热饱和蒸汽排出口，第一板片和第二板片的另一侧沿竖直方向开设有第二预热饱和蒸汽进入口和第二预热饱和蒸汽排出口，第一板片和第二板片的下端左右底角处开设有第一冷凝水及不凝气体排出口和第二冷凝水及不凝气体排出口，第一板片和第二板片的底端开设有预热后的物料流体排出口 ；各开口均设置于板片边缘处；第三板片和第四板片的上端沿水平方向设置有第一浓缩液及二次蒸汽出口和第二浓缩液及二次蒸汽出口，第三板片和第四板片的一侧沿竖直方向开设有第三饱和蒸汽进入口和第一预热饱和蒸汽进口，第三板片和第四板片的另一侧沿竖直方向开设有第四饱和蒸汽进入口和第二预热饱和蒸汽进口，第三板片和第四板片的下端左右底角处开设有第三冷凝水及不凝气体排出口和第四冷凝水及不凝气体排出口，第三板片和第四板片的底端沿水平方向开设有第一预热后物料流体进入口和第二预热后物料流体进入口，各开口均设置在板片边缘处。
[0012]进一步地，该每一个板片为凹凸板结构或波纹板结构。
[0013]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。
[0014]进一步地，该每一个受力孔位于板片横向中轴线上，且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。
[0015]进一步地，该第一板片束和第二板片束设置在活动强板和固定强板之间，且通过加紧螺栓固定连接，第一板片束的一端与活动强板连接，第二板片束的另一端与固定强板连接，第一板片束和第二板片束之间设置有隔板，每一个板片束中板片的上端均通过悬挂孔与框架的上导杆悬挂连接；每一个板片束中板片的下端均通过定位孔与框架的下导杆连接。
[0016]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，具有如下优点:1.将板式预热器与板式蒸发器合二为一，可以有效地减小传统外置预热器连接蒸发器过程中的热量损失，快速使物料与蒸汽通过热交换达到或接近蒸发温度，并且公用部分饱和蒸汽，节省了饱和蒸汽资源，降低经济成本。另一方面，这种将预热器及蒸发器整合到一台设备中的紧凑结构，可大幅降低占地面积，更适合于设备占地面积要求较小的工程，这样可节约设备一次性投资费用，同时也节约了占地空间，并节省了建筑投资。2.蒸发器的各板片束均设置有两路蒸汽通道和物料进入通道，增加了单位时间内饱和蒸汽流量和未浓缩物料的处理量，提高了生产效率，节省了能源。3.蒸发器中，各板片上的开口均设置在边缘处，增大了有效的传热面积，并且由于各开口围绕着有效传热面，能有效地利用热量，提高了蒸发冷凝效率。4.各板片的中部的两侧开设有受力孔，板片两侧设置受力孔的方式，使受力孔离两端板片卡槽最近，使密封垫密封性更好，使设备承压能力更强。5.设备中各板片束悬挂于上导杆上并得到定位，板片束可在上导杆上自由移动，便于检查、拆卸和更换板片，也方便清洗各板片。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第一板片束的结构示意图。
[0018]图2是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第二板片束的结构示意图。
[0019]图3是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第一板片的结构示意图。
[0020]图4是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第二板片的结构示意图。
[0021]图5是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第三板片的结构示意图。
[0022]图6是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第四板片的结构示意图。
[0023]图7是本发明一种高效多段预热板式蒸发器的结构示意图。
[0024]图8是本发明一种高效多段预热板式蒸发器侧视图(固定强板端)。
[0025]图9是本发明一种高效多段预热板式蒸发器侧视图(活动强板端)。
[0026]图10是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第一板片和第二板片组合后的剖面图。
[0027]图11是本发明一种高效多段预热板式蒸发器中第三板片和第四板片组合后的剖面图。
[0028]图12a是本发明一种高效多段预热板式蒸发器蒸发浓缩物料流体的流程图的一部分。
[0029]图12b是本发明一种高效多段预热板式蒸发器蒸发浓缩物料流体的流程图的另一部分。(图12a和图12b共同组成了本发明一种高效多段预热板式蒸发器蒸发浓缩物料流体的流程图)。
【具体实施方式】
[0030]实施例
[0031]如图1和图2所示，本发明一种高效多段预热板式蒸发器，包括叠放组合在一起的第一板片束I和第二板片束2，第一板片束I用于未浓缩物料的预加热,第二板片束2用于物料的蒸发浓缩；第一板片束I中包括多个相间排列的第一板片A和第二板片B，第二板片束2中包括多个相间排列的第三板片C和第四板片D ;第一板片束I包括物料预加热系统，物料预加热系统包括未浓缩物料流体进入通道f、预热后的物料流体排出通道m、预热饱和蒸汽进入通道g、预热饱和蒸汽排出通道h和冷凝水及不凝气体通道n，各通道均由设置在各板片上同一位置的开口组成；第二板片束2包括蒸发冷凝系统，蒸发冷凝系统包括预热后物料流体进入通道d、浓缩液及二次蒸汽排出通道a、饱和蒸汽进入通道b和冷凝水及不凝气体排出通道e，第二板片束2还包括预热饱和蒸汽通道C，各通道由设置在各板片上同一位置的开口组成。第一板片束I中的预热后的物料流体排出通道m的个数为一个或者两个，其他各通道的个数均为两个。第一板片束I和第二板片束2之间设置有隔板7，隔板7上开设有与预热饱和蒸汽通道c和预热饱和蒸汽排出通道h相联通的开口。
[0032]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，第一板片A上设置有第一通道隔离装置，第一通道隔离装置使相邻两板片间形成第一预热物料流道，且使未浓缩物料流体进入通道f、多个第一预热物料流道和预热后的物料流体排出通道m相联通，并使预热饱和蒸汽进入通道g、预热饱和蒸汽排出通道h和冷凝水及不凝气体通道η彼此独立，且均与第一预热物料流道相隔开；第二板片B上设置有第二通道隔离装置，第二通道隔离装置使相邻两板片间形成第一预热蒸汽流道，且使预热饱和蒸汽进入通道g、多个并列的物第一预热蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道η依次相联通，并使未浓缩物料流体进入通道f、预热饱和蒸汽排出通道h和物料流体排出通道m彼此独立，且均与第一预热蒸汽流道相隔离；预热饱和蒸汽排出通道h通过外部管路14与预热饱和蒸汽进入通道g相联通，预热饱和蒸汽进入通道g的另一端通过多个并列的预热饱和蒸汽流道与冷凝水及不凝气体通道η相联通；预热后的物料流体排出通道m与预热后物料流体进入通道d通过外部管路相联通；如图3和图4所示，第一隔离装置包括设置在第一板片A上的第一卡槽1-10，第一卡槽1-10内设置有与第一板片A相配套的第一密封垫1-10-1，第二通道隔离装置包括设置在第二板片B上的第二卡槽Ι-lOa，第二卡槽1-1Oa内设置有与第二板片B相配套的第二密封垫l_10a_2，第一卡槽1-10和第二卡槽1-1Oa均由其两侧压制的凹凸结构围成。
[0033]如图5和图6所示，本发明一种高效多段预热板式蒸发器，第三板片C上设置有第三通道隔离装置，第三通道隔离装置使相邻两板片间形成蒸汽流道，并使饱和蒸汽进入通道b、多个蒸汽流道和冷凝水及不凝气体排出通道e依次联通，且使浓缩液及二次蒸汽排出通道a、预热饱和蒸汽通道c和预热后物料流体进入通道d彼此独立，且均与蒸汽流道相隔开；第四板片D上设置有第四通道隔离装置，第四通道隔离装置使相邻两板片间形成物料流道，并使浓缩液及二次蒸汽排出通道a、物料流道和预热后物料流体进入通道d依次联通，且使饱和蒸汽进入通道b、预热饱和蒸汽通道c和冷凝水及不凝气体排出通道e彼此独立，且均与物料流道相隔开。第三通道隔离装置包括设置在第三板片C上的第三卡槽2-11，第三卡槽2-11内设置有与第三板片C相配套的第三密封垫2-11-1 ;第四通道隔离装置包括设置在第四板片C上的第四卡槽2-lld，第四卡槽2-lld内设置有与第四板片D相配套的第四密封垫2-lld-2，第三卡槽2-11和第四卡槽2-lld均由其两侧压制的凹凸结构围成。
[0034]每一个板片中部的两侧均设置有受力孔，受力孔位于板片横向中轴线上，且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。第一板片A和第二板片B的两侧分别设置有第一受力孔1-12和第二受力孔1-13，第三板片C和第四板片D上的两侧分别设置有第三受力孔2-12和第四受力孔2-13，
[0035]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，第一板片A和第二板片B的上端沿水平方向设置有第一未浓缩物料流体进口 1-1和第二未浓缩物料流体进口 1-2，第一板片A和第二板片B的一侧沿竖直方向开设有第一预热饱和蒸汽进入口 1-3和第一预热饱和蒸汽排出口1-5，第一板片A和第二板片B的另一侧沿竖直方向开设有第二预热饱和蒸汽进入口 1-4和第二预热饱和蒸汽排出口 1-6,第一板片A和第二板片B的下端左右底角处开设有第一冷凝水及不凝气体排出口 1-7和第二冷凝水及不凝气体排出口 1-8，第一板片A和第二板片B的底端开设有预热后的物料流体排出口 1-9 ;各开口均设置于板片边缘处；第三板片C和第四板片D的上端沿水平方向设置有第一浓缩液及二次蒸汽出口 2-1和第二浓缩液及二次蒸汽出口 2-2，第三板片C和第四板片D的一侧沿竖直方向开设有第三饱和蒸汽进入口 2-3和第一预热饱和蒸汽进口 2-5，第三板片C和第四板片D的另一侧沿竖直方向开设有第四饱和蒸汽进入口 2-4和第二预热饱和蒸汽进口 2-6，第三板片C和第四板片D的下端左右底角处开设有第三冷凝水及不凝气体排出口 2-7和第四冷凝水及不凝气体排出口 2-8，第三板片C和第四板片D的底端沿水平方向开设有第一预热后物料流体进入口 2-9和第二预热后物料流体进入口 2-10，各开口均设置在板片边缘处。每一个板片为凹凸板结构或波纹板结构。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。
[0036]如图7、图8和图9所示，本发明一种高效多段预热板式蒸发器，第一板片束I和第二板片束2设置在活动强板10和固定强板3之间，且通过加紧螺栓13固定连接，第一板片束I的一端与活动强板10连接，第二板片束2的另一端与固定强板3连接，第一板片束I和第二板片束2之间设置有隔板7，每一个板片束中板片的上端均通过悬挂孔与框架的上导杆12悬挂连接；每一个板片束中板片的下端均通过定位孔与框架的下导杆15连接。固定强板3上的开口与第二板片束2中各板片的开口位置一致，活动强板10上的开口与第一板片束I中各板片上的开口位置一致。第一板片束I中的各板片上为第一悬挂孔1-14和第一定位孔1-15，第二板片束2中的各板片上为第二悬挂孔2-14和第二定位孔2-15。
[0037]如图10所示，第一板片A和第二板片B组合后，相邻板片间形成多个触点，由于形成这些大量的触点支承体，使板片刚性得到提高，足以承受很高的内压力，同时因诸多触点相互支承，形成流道可使蒸汽及物料流体交替通过。凹凸板是典型的网状流板片，物料流体沿板面呈网状流动，速度的大小和方向不断改变，因而激起并增强了液体的强烈湍动，能在较低的流速下获得高的传热效率，相应的流体阻力也较小。预热物料流体③与蒸汽①在相邻板间流道中流动。而在第一板片A和第二板片B组合的诸多流道中,若第二板片B和第一板片A组合成流道，并进入被预热物料流体③，那么其相邻第一板片A和第二板片B组合成的流道必然走蒸汽①，可使蒸汽①与被预热物料流体③在交错的流道中进行热交换，从而使物料流体预热，并达到或接近蒸发温度的目的。如图11所示，第三板片C与第四板片D组合后，相邻板片间形成多个触点，由于形成这些大量的触点支承体，使板片刚性得到提高，足以承受很高的内压力，同时因诸多触点相互支承，形成流道可使蒸汽及物料流体交替通过。凹凸板是典型的网状流板片，物料流体沿板面呈网状流动，速度的大小和方向不断改变，因而激起并增强了液体的强烈湍动，能在较低的流速下获得高的传热效率，相应的流体阻力也较小。未浓缩物料流体⑤与蒸汽①在相邻板间流道中流动。而在第三板片C与第四板片D组合的诸多流道中，若第三板片C与第四板片D组合成流道，并进入未浓缩物料流体⑤，那么其相邻第四板片D与第三板片C间组合成的流道必然走蒸汽①，可使蒸汽①与未浓缩物料流体⑤在交错的流道中进行热交换，从而达到物料流体蒸发浓缩的目的。
[0038]如图12a和图12b所示，共同组成了本发明一种高效多段预热板式蒸发器工作流程过程图，热交换过程为新鲜饱和蒸汽由总蒸汽管道分别通往预热段的蒸汽①和通往升膜蒸发段的蒸汽①，来分别对预热段流程工艺和升膜蒸发段流程工艺进行加热。在预热段流程工艺中，新鲜饱和蒸汽①分两向流进入升膜蒸发段第二板片束2下方两侧饱和蒸汽联通孔c，并穿过中间隔板7下方两侧开孔进入物料预热段第一板片束I下方两侧饱和蒸汽联通管h，直至活动强板下方两侧蒸汽出口出来，再通过蒸汽外部管路14自下而上将蒸汽①传送并输入到活动强板上方两侧预热段蒸汽进口，而进入物料预热段板片束I蒸汽连通管g，并每间隔一个物料预热侧流道而分配至两侧若干个饱和蒸汽流道中，直到带盲孔的板片8为止。而与此同时，联通管g中的饱和蒸汽则顺着若干个并联的饱和蒸汽流道流经传热板面，饱和蒸汽延着板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成冷凝水②沿着若干蒸汽侧流道下部，汇集进入两侧冷凝水及不凝气体联通管n，并由两侧冷凝水及不凝气体连通管并入总冷凝水及不凝气体管而输出设备外。与蒸汽进行热交换的未预热物料③也同样分两向流进入两侧未预热物料联通管f，并每间隔一个蒸汽侧流道而分配至两侧若干个未预热物料侧流道中，直到花板板片为止，而与此同时，联通管f中的未浓缩物料，顺着若干个并联的未浓缩物料流体侧流道，流经传热面板。未预热物料双向进入两侧未预热物料侧流道后，未预热物料③沿着板面由上而下不断换热，形成预热后物料④并沿着若干物料流体侧流道，汇集进入预热后物料联通管m，并由预热后物料流体管m排出物料预热段。而后由外部连接管道从底部将预热后达到或接近蒸发温度的预热后物料输送到升膜蒸发段底部中间的未浓缩物料进口 d进行升膜蒸发浓缩。
[0039]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，在升膜蒸发流程工艺中，新鲜饱和蒸汽①分两向流进入升膜蒸发段第二板片束2上方两侧饱和蒸汽联通孔b，并每间隔一个未浓缩物料侧流道而分配至两侧若干个饱和蒸汽流道，直到后端花板(板片上部分开口)为止，而与此同时，联通管b中的饱和蒸汽则顺着若干个并联的饱和蒸汽流道流经传热板面。饱和蒸汽双向进入两侧蒸汽流道后，饱和蒸汽延着板面由上而下逐步冷凝，在流道中形成冷凝水②延着若干蒸汽侧流道下部，汇集进入两侧冷凝水及不凝气体联通管e，并由两侧冷凝水及不凝气体联通管e并入总冷凝水及不凝气体联通管而输出设备外。与蒸汽进行热交换的预热后的未浓缩物料⑤也同样分两向流进入两侧未浓缩物料通道d，并每间隔一个蒸汽侧流道而分配至两侧若干个未浓缩物料侧流道中，直到花板为止，而与此同时，联通管d中的未浓缩物料，顺着若干个并联的未浓缩物料流体侧流道流经传热面板，未浓缩物料⑤沿着板面由下而上不断蒸发，形成浓缩物料和二次蒸汽⑥，并延着若干物料流体侧流道，汇集进入两侧浓缩液及二次蒸汽排出通道a，并由两侧浓缩物料和二次蒸汽联通管流出并入总管而输出设备外。
[0040]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，实现了物料在蒸发器中既预热又蒸发的多段操作工艺结构，即将板式预热器与板式升膜蒸发器合二为一，由中间隔板隔开，高效多段预热板式蒸发器分两段操作，第一段物料预热段由第一板片束I组成，第二段升膜蒸发段由第二板片束2组成。共用饱和蒸汽为热源，以达到物料预热与蒸发同时进行的热交换效果。这种工艺结构的有益效果是可以有效地减小传统外置预热器连接蒸发器过程中的热量损失，快速使物料与蒸汽通过热交换达到或接近蒸发温度，且节省新鲜蒸汽资源，降低经济成本。另一方面，这种将预热器及蒸发器整合到一台设备中的紧凑结构，可大幅降低占地面积，更适合于设备占地面积要求较小的工程，这样可节约设备一次性投资费用，同时也节约了占地空间是管壳式蒸发器占地空间的1/4，从而节省了建筑投资。
[0041]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，每一个板片束中包括多个板片，板片外形为矩形，各板片均采用0.7mm-l.5mm薄金属板通过压型模具压制而成，在有效换热面积内，压制出形状相同的半球台形凹凸结构，这些凹凸结构是由许多凸起凹下的直径为12mm-32mm半球台形结构元件组成,这些球台形结构元件，以正三角形排列，球台形结构元件之间，中心距离20mm-42mm要大于圆球台直径。圆球台形凹凸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，使其凸起部分的半球台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3.5mm-14mm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台形支承点数，等于板片上的凹凸半球台形结构元件数，由于形成这些大量的支承点，使板片刚性大幅度提高，能承受很高的设备内压力。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。同时因开设两个未浓缩物料流体孔而使处理量大大提高，适用于含纤维物料流体，和含高粘度物料流体的处理而不宜堵塞。
[0042]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，另一结构特点是，各板片上的各通道开口均开设在板片边缘处，这样的开设方式有益于物料流体在进入和流出板片流道的过程中不会产生死角，同时可使热交换面积最大化。各通道的个数为两个，由开设在各板片上的开口组成。在第二板片束2中，各板片底端沿水平方向开设有两个矩形的预热后物料流体进入口，这种结构增强了物料处理量，强化设备的物料蒸发能力。在板片中上部两侧开设有两个矩形饱和蒸汽进入口，该结构增加了蒸汽量，提高热效率，缩短蒸发时间，在板片上部开设有两个矩形浓缩液及二次蒸汽出口，该结构使得浓缩液及二次蒸汽有足够空间通过，同时在板片中下部两侧开设有两个矩形预热饱和蒸汽进口，该结构使得预热段的饱和蒸汽可通过蒸发段。同样在第一板片束I中，各板片中下部两侧开设有两个矩形预热饱和蒸汽出口，该结构可使得预热饱和蒸汽通过预热段。在板片中上部两侧开设有两个矩形预热饱和蒸汽进入口，该结构增加了蒸汽量，提高预热效率，缩短预热时间，在板片上部同样沿板片的垂直中心线对称设置两个矩形未预热物料入口孔结构以增强物料处理量，强化设备的物料预热能力。这样的开口设计，使单位时间内的处理量得到很大提高。同时第一板片束I和第二板片束2中各板片上均开设有蒸汽冷凝水及不凝气体角孔结构，以便更多的冷凝水及不凝气体排出。
[0043]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，其中板片内两侧对称设置受力孔的方式。即开设在第一板片A和第二板片B上的第一受力孔1-12和第二受力孔1-13，开设在第三板片C和第四板片D上的第三受力孔2-12和第四受力孔2-13，这种板片两侧设置受力孔的方式，有益效果在于受力孔离两端板片密封垫槽最近，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，使设备在安全运行上得以极大提高，同时也使设备承压能力得到改善。
[0044]本发明一种高效多段预热板式蒸发器，板片上的卡槽可用压形模具压制出多个挠性元件支承体，形成围护结构。流道板间距离由板片触点及橡胶密封垫的厚度决定。在板片四周压有密封槽，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。
【权利要求】
1.一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，包括叠放组合在一起的第一板片束(I)和第二板片束(2)，所述第一板片束(I)用于未浓缩物料的预加热，所述第二板片束(2)用于物料的蒸发浓缩；所述第一板片束(I)中包括多个相间排列的第一板片(A)和第二板片(B)，所述第二板片束(2)中包括多个相间排列的第三板片(C)和第四板片⑶； 所述第一板片束(I)包括物料预加热系统，所述物料预加热系统包括未浓缩物料流体进入通道(f)、预热后的物料流体排出通道(m)、预热饱和蒸汽进入通道(g)、预热饱和蒸汽排出通道(h)和冷凝水及不凝气体通道(η)，所述各通道均由设置在各板片上同一位置的开口组成；所述第二板片束(2)包括蒸发冷凝系统，所述蒸发冷凝系统包括预热后物料流体进入通道(d)、浓缩液及二次蒸汽排出通道(a)、饱和蒸汽进入通道(b)和泠凝水及不凝气体排出通道(e)，所述第二板片束(2)还包括预热饱和蒸汽通道(C)，所述各通道由设置在各板片上同一位置的开口组成； 所述第一板片束(I)和第二板片束(2)之间设置有隔板(7)，所述隔板(7)上开设有与预热饱和蒸汽通道(c)和预热饱和蒸汽排出通道(h)相联通的开口 ； 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两板片间形成第一预热物料流道，且使未浓缩物料流体进入通道(f)、多个第一预热物料流道和预热后的物料流体排出通道(m)相联通，并使预热饱和蒸汽进入通道(g)、预热饱和蒸汽排出通道(h)和冷凝水及不凝气体通道(η)彼此独立，且均与第一预热物料流道相隔开；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两板片间形成第一预热蒸汽流道，且使预热饱和蒸汽进入通道(g)、多个并列的物第一预热蒸汽流道和冷凝水及不凝气体通道(η)依次相联通，并使未浓缩物料流体进入通道(f)、预热饱和蒸汽排出通道(h)和物料流体排出通道(m)彼此独立，且均与第一预热蒸汽流道相隔离；所述预热饱和蒸汽排出通道(h)通过外部管路(14)与预热饱和蒸汽进入通道(g)相联通，所述预热饱和蒸汽进入通道(g)的另一端通过多个并列的预热饱和蒸汽流道与冷凝水及不凝气体通道(η)相联通；所述预热后的物料流体排出通道(m)与预热后物料流体进入通道(d)通过外部管路相联通； 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相邻两板片间形成蒸汽流道，并使饱和蒸汽进入通道(b)、多个蒸汽流道和泠凝水及不凝气体排出通道(e)依次联通，且使浓缩液及二次蒸汽排出通道(a)、预热饱和蒸汽通道(c)和预热后物料流体进入通道(d)彼此独立，且均与蒸汽流道相隔开；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相邻两板片间形成物料流道，并使浓缩液及二次蒸汽排出通道(a)、物料流道和预热后物料流体进入通道(d)依次联通，且使饱和蒸汽进入通道(b)、预热饱和蒸汽通道(C)和泠凝水及不凝气体排出通道(e)彼此独立，且均与物料流道相隔开。
2.按照权利要求1所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，所述第一板片束(I)中的预热后的物料流体排出通道(m)的个数为一个或者两个，其他所述各通道的个数均为两个。
3.按照权利要求1或2所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，所述第一隔离装置包括设置在第一板片(A)上的第一卡槽(1-10)，所述第一卡槽(1-10)内设置有与第一板片(A)相配套的第一密封垫(1-10-1)，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(1-1Oa)，所述第二卡槽(1-1Oa)内设置有与第二板片(B)相配套的第二密封垫(l-10a-2)，所述第一卡槽(1-10)和第二卡槽(1-1Oa)均由其两侧压制的凹凸结构围成。
4.按照权利要求3所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，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(2-11)，所述第三卡槽(2-11)内设置有与第三板片(C)相配套的第三密封垫(2-11-1);所述第四通道隔离装置包括设置在第四板片(C)上的第四卡槽(2-lld)，所述第四卡槽(2-lld)内设置有与第四板片⑶相配套的第四密封垫(2-lld-2)，所述第三卡槽(2-11)和第四卡槽(2-lld)均由其两侧压制的凹凸结构围成。
5.按照权利要求4所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，所述每一个板片中部的两侧均设置有受力孔。
6.按照权利要求5所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，所述第一板片(A)和第二板片(B)的上端沿水平方向设置有第一未浓缩物料流体进口(1-1)和第二未浓缩物料流体进口(1-2)，所述第一板片(A)和第二板片(B)的一侧沿竖直方向开设有第一预热饱和蒸汽进入口(1-3)和第一预热饱和蒸汽排出口(1-5)，所述第一板片(A)和第二板片(B)的另一侧沿竖直方向开设有第二预热饱和蒸汽进入口(1-4)和第二预热饱和蒸汽排出口(1-6)，所述第一板片(A)和第二板片(B)的下端左右底角处开设有第一冷凝水及不凝气体排出口(1-7)和第二冷凝水及不凝气体排出口(1-8)，所述第一板片(A)和第二板片(B)的底端开设有预热后的物料流体排出口(1-9);所述各开口均设置于板片边缘处； 所述第三板片(C)和第四板片(D)的上端沿水平方向设置有第一浓缩液及二次蒸汽出口(2-1)和第二浓缩液及二次蒸汽出口(2-2)，所述第三板片(C)和第四板片(D)的一侧沿竖直方向开设有第三饱和蒸汽进入口(2-3)和第一预热饱和蒸汽进口(2-5)，所述第三板片(C)和第四板片(D)的另一侧沿竖直方向开设有第四饱和蒸汽进入口(2-4)和第二预热饱和蒸汽进口(2-6)，所述第三板片(C)和第四板片(D)的下端左右底角处开设有第三冷凝水及不凝气体排出口(2-7)和第四冷凝水及不凝气体排出口(2-8)，所述第三板片(C)和第四板片(D)的底端沿水平方向开设有第一预热后物料流体进入口(2-9)和第二预热后物料流体进入口(2-10)，所述各开口均设置在板片边缘处。
7.按照权利要求6所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，每一个所述板片为凹凸板结构或波纹板结构。
8.按照权利要求7中所述的一种高效多段预热板式蒸发器，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。
9.按照权利要求8所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，所述受力孔位于板片横向中轴线上，且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。
10.按照权利要求9所述的一种高效多段预热板式蒸发器，其特征在于，所述第一板片束(I)和第二板片束(2)设置在活动强板(10)和固定强板(3)之间，且通过加紧螺栓(13)固定连接，所述第一板片束(I)的一端与活动强板(10)连接，所述第二板片束(2)的另一端与固定强板(3)连接，所述第一板片束(I)和第二板片束(2)之间设置有隔板(7)，每一个所述板片束中板片的上端均通过悬挂孔与框架的上导杆(12)悬挂连接；每一个所述板片束中板片的下端均通过定位孔与框架的下导杆(15)连接。
【文档编号】B01D1/22GK104324513SQ201410588113
【公开日】2015年2月4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