一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：低溫物料濃縮部分、高溫物料濃縮部分以及連接兩部分的熱量回收部分；所述的低溫物料濃縮部分包括低溫原料罐、蒸發(fā)換熱器、晶體成熟罐、冰晶洗凈塔、冰融換熱器、低溫濃縮液罐；所述的高溫物料濃縮部分包括高溫原料罐、預(yù)熱器、蒸發(fā)冷凝器、水蒸汽壓縮機(jī)、氣液分離器、冷凝水罐、高溫濃縮液罐；所述的熱量回收部分包括壓縮機(jī)、冷凝換熱器、節(jié)流閥、閃蒸罐以及低溫物料濃縮部分中的蒸發(fā)換熱器。本發(fā)明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩種不同蒸發(fā)溫度物料的濃縮，尤其一種是熱敏性物料的濃縮。將在低溫冷凍濃縮中的熱量應(yīng)用于高溫物料的濃縮過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用，提高了能量利用率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱量回收技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸發(fā)濃縮工藝廣泛應(yīng)用于食品、化工、制藥、廢水處理等行業(yè)，目的在于除去物料中的水分，達(dá)到提取物料中固體產(chǎn)品或使物料減量化的目的。目前的做法大多是采用多效蒸發(fā)，其顯著的特點(diǎn)是蒸汽消耗量大、能源利用率低。而且，對(duì)于熱敏性物質(zhì)，由于蒸發(fā)溫度高、物料停留時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，極易造成物質(zhì)變性，尤其是對(duì)于食品、制藥等行業(yè)，將會(huì)嚴(yán)重影響廣品的品質(zhì)。
[0003]冷凍濃縮由于其濃縮溫度低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到破壞物料品質(zhì)的溫度，因此，非常適合熱敏性物質(zhì)的濃縮，現(xiàn)行的冷凍濃縮工藝中，冷媒對(duì)物料冷卻后，其熱量直接排放到空氣中，造成能量的巨大浪費(fèi)。因此需要開(kāi)發(fā)一種熱量回收的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是如何將熱敏物料冷凍濃縮過(guò)程中的熱量應(yīng)用于非熱敏物料的蒸發(fā)濃縮中，實(shí)現(xiàn)熱量的回收利用，提高能源的利用率，而提供一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:低溫物料濃縮部分、高溫物料濃縮部分以及連接兩部分的熱量回收部分。
[0008]優(yōu)選地，所述的低溫物料濃縮部分包括低溫原料罐、蒸發(fā)換熱器、晶體成熟罐、冰晶洗凈塔、冰融換熱器、低溫濃縮液罐。
[0009]優(yōu)選地，所述的高溫物料濃縮部分包括高溫原料罐、預(yù)熱器、蒸發(fā)冷凝器、水蒸汽壓縮機(jī)、氣液分離器、冷凝水罐、高溫濃縮液罐。
[0010]優(yōu)選地，所述的熱量回收部分包括壓縮機(jī)、冷凝換熱器、節(jié)流閥、閃蒸罐以及低溫物料濃縮部分中的蒸發(fā)換熱器。
[0011]優(yōu)選地，所述的低溫原料罐與蒸發(fā)換熱器連接，儲(chǔ)存在低溫原料罐中的物料A從低溫原料罐中進(jìn)入蒸發(fā)換熱器，與制冷劑在蒸發(fā)換熱器中蒸發(fā)換熱，物料A中的部分水被凍結(jié)成微小的冰晶而與溶液分離，其余部分成為濃縮液，該冰晶和濃縮液進(jìn)入晶體成熟罐中，冰晶在其中成熟長(zhǎng)大，經(jīng)過(guò)濾后，濃縮液進(jìn)入低溫濃縮液罐，冰晶進(jìn)入冰晶洗凈塔中，用清洗液沖洗冰晶表面攜帶的濃縮液，清洗過(guò)后的清洗液回流至低溫原料罐，冰晶進(jìn)入冰融換熱器，在其中吸熱融化，成為冰晶融解液，冰晶融解液用于沖洗新進(jìn)入冰晶洗凈塔的冰晶。
[0012]優(yōu)選地，所述的高溫原料罐與預(yù)熱器連接，所述的預(yù)熱器與蒸發(fā)冷凝器連接，儲(chǔ)存在高溫原料罐中的物料B經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器，在其中物料B中的水分被蒸發(fā)出來(lái)，與閃蒸罐中流出的水蒸汽混合后進(jìn)入氣液分離器，除去其攜帶的水分后進(jìn)入水蒸汽壓縮機(jī)，在其中被壓縮成為高溫高壓的水蒸汽，之后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器中做為熱源加熱其中的物料B使之蒸發(fā)，水蒸汽自身在其中冷凝成為冷凝水，物料B達(dá)到設(shè)定的濃度后，自蒸發(fā)冷凝器中排出進(jìn)入高溫濃縮液罐，冷凝水進(jìn)入冷凝水罐，其中部分冷凝水自冷凝水罐進(jìn)入冷凝換熱器中吸收高溫制冷劑的熱量，重新進(jìn)入閃蒸罐，剩余冷凝水進(jìn)入預(yù)熱器與進(jìn)料換熱后排出，在冷凝換熱器中換熱后得到的高溫水部分進(jìn)入閃蒸罐，還有部分進(jìn)入冰融換熱器，在其中將熱量傳遞給冰晶使之融化，換熱之后得到的低溫水排出系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選地，所述的蒸發(fā)換熱器與壓縮機(jī)連接，在蒸發(fā)換熱器中制冷劑與物料A換熱后，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝換熱器，在冷凝換熱器中將熱量釋放給水，使之溫度升高，制冷劑經(jīng)節(jié)流閥減壓后，再次進(jìn)入蒸發(fā)換熱器開(kāi)始新的低溫物料濃縮循環(huán);在冷凝換熱器中得到熱量的水進(jìn)入閃蒸罐，在其中蒸發(fā)為水蒸汽開(kāi)始新的高溫物料濃縮循環(huán)。
[0014](三)有益效果
[0015]本發(fā)明熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩種不同蒸發(fā)溫度物料的濃縮，尤其適用于其中一種是熱敏性物料的濃縮。將在低溫冷凍濃縮中的熱量應(yīng)用于高溫物料的濃縮過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用，提高了能量利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖中標(biāo)記:1、低溫原料罐，2、蒸發(fā)換熱器，3、晶體成熟罐，4、冰晶洗凈塔，5、冰融換熱器，6、低溫濃縮液罐，7、高溫原料罐，8、預(yù)熱器，9、蒸發(fā)冷凝器，10、水蒸汽壓縮機(jī)，11、氣液分離器，12、冷凝水罐，13、高溫濃縮液罐，14、壓縮機(jī)，15、冷凝換熱器，16、節(jié)流閥，17、閃蒸罐
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0020]在食品、制藥、化工等領(lǐng)域，存在著大量的熱敏性物質(zhì)，冷凍濃縮是實(shí)現(xiàn)這類(lèi)物質(zhì)濃縮的有效手段，可以最大程度上保持物質(zhì)原有的品質(zhì)。在冷凍濃縮工藝中，冷媒在對(duì)物質(zhì)進(jìn)行冷卻后，其熱量直接釋放到空氣中。本發(fā)明提供一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，將低溫濃縮過(guò)程中的熱量收集后用于高溫物料濃縮過(guò)程。
[0021 ]實(shí)施例
[0022]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明系統(tǒng)包括低溫物料濃縮部分、高溫物料濃縮部分以及連接兩部分的熱量回收部分。其中低溫物料濃縮部分包括低溫原料罐、蒸發(fā)換熱器、晶體成熟罐、冰晶洗凈塔、冰融換熱器、低溫濃縮液罐;高溫物料濃縮部分包括高溫原料罐、蒸發(fā)冷凝器、水蒸汽壓縮機(jī)、氣液分離器、冷凝水罐、高溫濃縮液罐;熱量回收部分包括壓縮機(jī)、冷凝換熱器、節(jié)流閥、閃蒸罐以及低溫物料濃縮部分中的蒸發(fā)換熱器；
[0023]本發(fā)明處理系統(tǒng)可同時(shí)處理兩種物料，一種是適合于低溫蒸發(fā)的物料A，如熱敏性物質(zhì)，另一種是適合高溫蒸發(fā)的物料B。
[0024]物料在該系統(tǒng)中的處理過(guò)程如下:儲(chǔ)存在低溫原料罐中的物料A從低溫原料罐中進(jìn)入蒸發(fā)換熱器，與制冷劑在蒸發(fā)換熱器中蒸發(fā)換熱，在該過(guò)程中被分為兩部分，一部分是微小的冰晶，另一部分是濃縮液，該濃縮液和冰晶進(jìn)入晶體成熟罐中冰晶成熟長(zhǎng)大，經(jīng)過(guò)濾后，濃縮液進(jìn)入低溫濃縮液罐，冰晶進(jìn)入冰晶洗凈塔中，用清洗液沖洗冰晶表面攜帶的濃縮液，清洗過(guò)后的清洗液回流至低溫原料罐，冰晶進(jìn)入冰融換熱器，在其中吸熱融化，成為冰融解液，冰融解液可用于沖洗新進(jìn)入冰晶洗凈塔的冰晶。
[0025]儲(chǔ)存在高溫原料罐中的物料B經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器，在其中物料中的水分被蒸發(fā)出來(lái)，與閃蒸罐中流出的水蒸汽混合后進(jìn)入氣液分離器，除去其攜帶的水分后進(jìn)入水蒸汽壓縮機(jī)，在其中被壓縮成為高溫高壓的水蒸汽，之后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器中做為熱源加熱其中的物料使之蒸發(fā)，水蒸汽自身在其中冷凝成為冷凝水，物料B達(dá)到設(shè)定的濃度后，自蒸發(fā)冷凝器中排出進(jìn)入高溫濃縮液罐，部分冷凝水進(jìn)入冷凝換熱器中吸收高溫制冷劑的熱量，重新進(jìn)入閃蒸罐，剩余冷凝水與進(jìn)料換熱后排出。在冷凝換熱器中換熱后的高溫水部分進(jìn)入閃蒸罐，還有部分進(jìn)入冰融換熱器，在其中將熱量傳遞給冰晶使之融化，換熱之后的低溫水排出系統(tǒng)。
[0026]在熱量回收部分，制冷劑在蒸發(fā)換熱器中與物料A換熱后，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝換熱器，在冷凝換熱器中將熱量釋放給水，使之溫度升高，制冷劑經(jīng)節(jié)流閥減壓后，再次進(jìn)入蒸發(fā)換熱器開(kāi)始新的循環(huán)。在冷凝換熱器中得到熱量的水進(jìn)入閃蒸罐，在其中蒸發(fā)為水蒸汽開(kāi)始新的循環(huán)。
[0027]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:低溫物料濃縮部分、高溫物料濃縮部分以及連接兩部分的熱量回收部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的低溫物料濃縮部分包括低溫原料罐、蒸發(fā)換熱器、晶體成熟罐、冰晶洗凈塔、冰融換熱器、低溫濃縮液罐。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的高溫物料濃縮部分包括高溫原料罐、預(yù)熱器、蒸發(fā)冷凝器、水蒸汽壓縮機(jī)、氣液分離器、冷凝水罐、高溫濃縮液罐。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱量回收部分包括壓縮機(jī)、冷凝換熱器、節(jié)流閥、閃蒸罐以及低溫物料濃縮部分中的蒸發(fā)換熱器。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的低溫原料罐與蒸發(fā)換熱器連接，儲(chǔ)存在低溫原料罐中的物料A從低溫原料罐中進(jìn)入蒸發(fā)換熱器，與制冷劑在蒸發(fā)換熱器中蒸發(fā)換熱，物料A中的部分水被凍結(jié)成微小的冰晶而與溶液分離，其余部分成為濃縮液，該冰晶和濃縮液進(jìn)入晶體成熟罐中，冰晶在其中成熟長(zhǎng)大，經(jīng)過(guò)濾后，濃縮液進(jìn)入低溫濃縮液罐，冰晶進(jìn)入冰晶洗凈塔中，用清洗液沖洗冰晶表面攜帶的濃縮液，清洗過(guò)后的清洗液回流至低溫原料罐，冰晶進(jìn)入冰融換熱器，在其中吸熱融化，成為冰晶融解液，冰晶融解液用于沖洗新進(jìn)入冰晶洗凈塔的冰晶。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的高溫原料罐與預(yù)熱器連接，所述的預(yù)熱器與蒸發(fā)冷凝器連接，儲(chǔ)存在高溫原料罐中的物料B經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器，在其中物料B中的水分被蒸發(fā)出來(lái)，與閃蒸罐中流出的水蒸汽混合后進(jìn)入氣液分離器，除去其攜帶的水分后進(jìn)入水蒸汽壓縮機(jī)，在其中被壓縮成為高溫高壓的水蒸汽，之后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器中做為熱源加熱其中的物料B使之蒸發(fā)，水蒸汽自身在其中冷凝成為冷凝水，物料B達(dá)到設(shè)定的濃度后，自蒸發(fā)冷凝器中排出進(jìn)入高溫濃縮液罐，冷凝水進(jìn)入冷凝水罐，其中部分冷凝水自冷凝水罐進(jìn)入冷凝換熱器中吸收高溫制冷劑的熱量，重新進(jìn)入閃蒸罐，剩余冷凝水進(jìn)入預(yù)熱器與進(jìn)料換熱后排出，在冷凝換熱器中換熱后得到的高溫水部分進(jìn)入閃蒸罐，還有部分進(jìn)入冰融換熱器，在其中將熱量傳遞給冰晶使之融化，換熱之后得到的低溫水排出系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸發(fā)換熱器與壓縮機(jī)連接，在蒸發(fā)換熱器中制冷劑與物料A換熱后，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝換熱器，在冷凝換熱器中將熱量釋放給水，使之溫度升高，制冷劑經(jīng)節(jié)流閥減壓后，再次進(jìn)入蒸發(fā)換熱器開(kāi)始新的低溫物料濃縮循環(huán);在冷凝換熱器中得到熱量的水進(jìn)入閃蒸罐，在其中蒸發(fā)為水蒸汽開(kāi)始新的高溫物料濃縮循環(huán)。
【文檔編號(hào)】B01D9/00GK105854336SQ201610362125
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】楊俊玲, 張振濤, 楊魯偉
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所