本實(shí)用新型涉及蒸發(fā)器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器。

背景技術(shù)：

在食品、制藥及化工生產(chǎn)中原料液的濃縮工藝廣泛使用以生蒸汽為熱源的蒸發(fā)器。為節(jié)能、降低生蒸汽的消耗量，通常用多個(gè)單效蒸發(fā)器輔以抽真空裝置構(gòu)成多效蒸發(fā)器，如常見(jiàn)的三效蒸發(fā)器，一、二效蒸發(fā)器的二次蒸汽用于其后的蒸發(fā)器。

單效蒸發(fā)器是多效蒸發(fā)器的基本單元。在加工濃度高、粘性大的原料液時(shí)，因原料液的流動(dòng)性差，使用傳統(tǒng)的單效蒸發(fā)器不易達(dá)到產(chǎn)品濃度要求。同時(shí)由于原料的粘性大、傳統(tǒng)的液位傳感器易失效，故只能夠通過(guò)人工觀察、人工操作的方法控制液位，使得蒸發(fā)器內(nèi)的液位不能連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。特別是傳統(tǒng)的單效蒸發(fā)器二次蒸汽的流量上下波動(dòng)大，呈現(xiàn)非恒流量狀態(tài)，用其構(gòu)建多效蒸發(fā)器時(shí)將會(huì)使各級(jí)單效蒸發(fā)器難以控制，效率變低、產(chǎn)量下降，能耗增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器，包括儲(chǔ)料罐、加熱器、分離器、輸料泵、循環(huán)泵、出料泵以及相應(yīng)的傳送管道，在生蒸汽的輸入管道上安裝有生蒸汽流量測(cè)量送變器、生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、生蒸汽壓力測(cè)量送變器和生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥；在二次蒸汽輸出管道上安裝有二次蒸汽流量測(cè)量送變器；分離器頂部安裝有二次蒸汽溫度測(cè)量送變器和二次蒸汽壓力測(cè)量送變器；分離器底部安裝有料液溫度測(cè)量送變器，各調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，各測(cè)量送變器和各調(diào)節(jié)閥連接控制中心。所述控制中心根據(jù)進(jìn)入加熱器的生蒸汽壓力值、二次蒸汽流量值以及分離器底部料液的溫度值自動(dòng)調(diào)節(jié)生蒸汽輸入管道上的生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥和生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，以保證進(jìn)入加熱器的生蒸汽壓力恒定，且其流量保證分離器的二次蒸汽輸出管道的二次蒸汽流量恒定在設(shè)定的范圍內(nèi)。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器，包括儲(chǔ)料罐、加熱器、分離器、輸料泵、循環(huán)泵、出料泵以及相應(yīng)的傳送管道。所述分離器為單層結(jié)構(gòu)的罐體，罐體上部連接有二次蒸汽輸出管道，下部通過(guò)循環(huán)泵與加熱器底部的殼程進(jìn)口相連，分離器底部連接有出料管和出料泵。輸料泵安裝于儲(chǔ)料罐和分離器之間的管道上，將來(lái)自于儲(chǔ)料罐的待濃縮的料液送入分離器下部，保持分離器的液位在設(shè)定值范圍內(nèi)。所述加熱器為立式列管式換熱器，以生蒸氣為加熱介質(zhì)，加熱器管程為生蒸氣通道，殼程為料液通道。本蒸發(fā)器工作時(shí)，經(jīng)壓力和流量調(diào)節(jié)的生蒸氣進(jìn)入加熱器管程，加熱器底部的殼程進(jìn)口經(jīng)循環(huán)泵連接分離器，分離器內(nèi)濃度未達(dá)要求料液不斷經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入加熱器，加熱器頂部的殼程出口連接分離器上部，料液在加熱器內(nèi)被生蒸氣加熱蒸發(fā)后生成液氣混合物并上升至加熱器頂部，通過(guò)加熱器上部殼程出口連接分離器的管道返回分離器進(jìn)行液氣分離，料液被濃縮，蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)液氣分離后由分離器頂部二次蒸汽輸出管道送出。二次蒸汽輸出管道可根據(jù)需要連接到冷凝系統(tǒng)、液氣分離器及真空系統(tǒng)，或者多效蒸發(fā)器的下一效蒸發(fā)器。與此同時(shí)出料泵定時(shí)啟動(dòng)，將濃度達(dá)到要求的料液輸往成品罐，濃度末達(dá)到要求的料液送返分離器繼續(xù)濃縮直至達(dá)到要求。

本實(shí)用新型的二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器在生蒸汽的輸入管道上安裝有生蒸汽流量測(cè)量送變器、生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、生蒸汽壓力測(cè)量送變器和生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥；在二次蒸汽輸出管道上安裝有二次蒸汽流量測(cè)量送變器；分離器頂部安裝有二次蒸汽溫度測(cè)量送變器和二次蒸汽壓力測(cè)量送變器；分離器底部安裝有料液溫度測(cè)量送變器，各調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，各測(cè)量送變器連接控制中心的信號(hào)輸入端，各調(diào)節(jié)閥連接控制中心的控制信號(hào)輸出端。

所述控制中心包括中心處理器、可編程邏輯控制器(PLC)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路。

所述循環(huán)泵與控制中心的信號(hào)輸出端相連接，控制中心控制循環(huán)泵工作，以將分離器內(nèi)濃度未達(dá)要求料液不斷送入加熱器。

所述生蒸汽輸入管道上的生蒸汽流量測(cè)量送變器、生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、生蒸汽壓力測(cè)量送變器和生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥沿蒸汽流向依次安裝。

所述控制中心根據(jù)生蒸汽壓力測(cè)量送變器的輸入信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)生蒸汽輸入管道上的生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥，以保證進(jìn)入加熱器的生蒸氣的壓力恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)。同時(shí)所述控制中心根據(jù)二次蒸汽流量值以及分離器底部料液的溫度值自動(dòng)調(diào)節(jié)生蒸汽輸入管道上的生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，以保證分離器的二次蒸汽輸出管道的二次蒸汽流量恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)。進(jìn)入加熱器的生蒸氣的壓力設(shè)定值及二次蒸汽的流量設(shè)定值由控制中心根據(jù)工藝需求設(shè)置。

所述分離器底部相連的出料泵的出口安裝有與控制中心連接的濃度檢測(cè)送變器，其后分兩個(gè)支管,其中一根支管安裝有出料閥，出料閥連接通往成品罐的管道，另一根支管安裝有回料閥，回料閥連接分離器下部。出料閥和回料閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，與控制中心的控制信號(hào)輸出端連接?？刂浦行目刂瞥隽媳枚〞r(shí)啟動(dòng)，出料泵啟動(dòng)，控制中心檢測(cè)當(dāng)前出料濃度，當(dāng)濃度達(dá)到設(shè)定要求則開(kāi)通出料閥，關(guān)斷回料閥，濃度達(dá)到要求的濃縮料液經(jīng)出料閥送往成品罐；反之，關(guān)斷出料閥，開(kāi)通回料閥，濃度未達(dá)要求的料液返回分離器，進(jìn)一步濃縮以使料液的濃度符合要求。

本實(shí)用新型還配有預(yù)熱器，所述預(yù)熱器為臥式列管式換熱器，預(yù)熱器管程為料液通道，殼程為加熱介質(zhì)通道。儲(chǔ)料罐的輸出管道連接預(yù)熱器的管程進(jìn)口，將料液送入預(yù)熱器，預(yù)熱器的管程出口經(jīng)輸料泵連接分離器，通過(guò)輸料泵將預(yù)熱后的料液輸入分離器。加熱器管程中的生蒸汽加熱料液后產(chǎn)生的冷凝水，經(jīng)加熱器底部的管程出口進(jìn)入疏水器，疏水器的出口端接入預(yù)熱器的殼程入口，加熱器的冷凝水作為預(yù)熱器的加熱介質(zhì)，預(yù)熱器底部的殼程出口為排水口，完成熱傳遞后的冷凝水殘液由排水口排出。為便于維護(hù)疏水器，疏水器管道安裝與之并聯(lián)的旁路管道，旁路管道上有手動(dòng)旁路閥；疏水器管道在疏水器的前和/或后配有手動(dòng)截止閥。

所述分離器側(cè)面設(shè)有觀察用的視窗，視窗中心高度為所設(shè)定分離器液位的高度，視窗外側(cè)安裝有攝像頭，攝像頭視角范圍覆蓋整個(gè)視窗，攝像頭與控制中心相連?？刂浦行耐ㄟ^(guò)攝像頭采集的圖像測(cè)定分離器液位的高低。當(dāng)檢測(cè)到液位低至所設(shè)定的最低液位時(shí)，控制中心啟動(dòng)輸料泵，對(duì)分離器加料，直至其達(dá)到設(shè)定的最高液位，控制中心關(guān)斷輸料泵。

本實(shí)用新型的儲(chǔ)料罐經(jīng)清洗液閥連接清洗液管道，經(jīng)加料閥連接料液管道，清洗液閥和加料閥為與控制中心相連的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，儲(chǔ)料罐設(shè)有與控制中心相連接的液位測(cè)量送變器。正常作業(yè)時(shí)，控制中心設(shè)定儲(chǔ)料罐液位，控制中心對(duì)加料閥的控制使其儲(chǔ)料罐液位保持在設(shè)定高度內(nèi)，清洗液閥保持關(guān)斷。進(jìn)行清洗作業(yè)時(shí)控制中心關(guān)斷加料閥，開(kāi)啟清洗液閥，并控制使注入儲(chǔ)料罐的清洗液達(dá)到指定的液位。

所述加熱器底部還經(jīng)手動(dòng)殘液放出閥連接殘液出口，供設(shè)備維護(hù)檢修時(shí)放出加熱器內(nèi)的殘液。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一種二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)在于：1、有干擾影響，二次蒸汽流量產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，自動(dòng)改變生蒸汽的流量，保證蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽流量恒定；用于構(gòu)建多效蒸發(fā)器時(shí)能有效穩(wěn)定各效蒸發(fā)器的工作狀態(tài)，提高蒸發(fā)效率，節(jié)省生蒸汽的消耗量；2、通過(guò)分離器出料泵出口安裝的濃度檢測(cè)送變器，定時(shí)檢測(cè)出料液的濃度，當(dāng)濃度達(dá)到要求時(shí)出料，不符合濃度要求時(shí)返回分離器進(jìn)一步分離直至符合濃度要求，產(chǎn)品濃度可精確控制；3、分離器與加熱器間采用循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制液體循環(huán)，在液體濃度高、粘度大的情況下仍可使料液的循環(huán)流暢，保持較好的蒸發(fā)分離效果，特別適用于逆流三效蒸發(fā)器的一效蒸發(fā)器；4、采用攝像頭采集觀察視窗的圖像的方法來(lái)檢測(cè)分離器的液位，由控制中心自動(dòng)控制分離器內(nèi)的料液液位高度，由于攝像頭與料液不直接接觸，不會(huì)受其濃度、粘度影響失效，檢測(cè)準(zhǔn)確可靠；5、預(yù)熱器利用生蒸汽在加熱器管程中產(chǎn)生的冷凝水的熱量，對(duì)進(jìn)入分離器的待濃縮料液進(jìn)行預(yù)熱，提高蒸發(fā)效率，降低能耗；6、關(guān)鍵參數(shù)均通過(guò)各測(cè)量送變器進(jìn)行檢測(cè)，各測(cè)量送變器均與控制中心相連，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中在線(xiàn)控制；7、儲(chǔ)料罐連接清洗液管道和料液管道，且分別有清洗液閥和加料閥控制選擇輸入清洗液或料液，方便地滿(mǎn)足不同的作業(yè)要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)如下：

1、視窗，2、攝像頭，3、二次蒸汽輸出管道，4、分離器，5、生蒸汽輸入管道，6、儲(chǔ)料罐，7、加熱器，8、手動(dòng)截止閥，9、疏水器，10、手動(dòng)旁路閥，11、冷凝水入口，12、預(yù)熱器，13、排水口，14、殘液出口，15、手動(dòng)殘液放出閥，16、濃縮液出口；

SMV、加料閥，SWV、清洗液閥，SHT、液位測(cè)量送變器；

EPV生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥，EFV、生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，EPT、生蒸汽壓力測(cè)量送變器，EFT、生蒸汽流量測(cè)量送變器；

DPT、二次蒸汽壓力測(cè)量送變器，DTT、二次蒸汽溫度測(cè)量送變器，DFT、二次蒸汽流量測(cè)量變送器；

MCT、濃度檢測(cè)送變器，MTT、料液溫度測(cè)量送變器；MSA、輸料泵，MCA、循環(huán)泵，MBV、回料閥，MOV、出料閥，MOA、出料泵。

具體實(shí)施方式

本二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

本二次蒸汽流量恒定的單效蒸發(fā)器實(shí)施例包括儲(chǔ)料罐6、預(yù)熱器12、加熱器7、分離器4、輸料泵MSA、循環(huán)泵MCA以及出料泵MOA，均穩(wěn)定安裝在地基上。

本例儲(chǔ)料罐6經(jīng)清洗液閥SWV連接清洗液管道，經(jīng)加料閥SMV連接料液管道，清洗液閥SWV和加料閥SMV為與控制中心相連的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，儲(chǔ)料罐6設(shè)有與控制中心相連接的液位測(cè)量送變器SHT。正常作業(yè)時(shí)，控制中心設(shè)定儲(chǔ)料罐6液位，控制中心對(duì)加料閥SMV的控制使儲(chǔ)料罐6內(nèi)液位保持在設(shè)定高度內(nèi)，清洗液閥SWV保持關(guān)斷。進(jìn)行清洗作業(yè)時(shí)控制中心關(guān)斷加料閥SMV，開(kāi)啟并控制清洗液閥SWV，使注入儲(chǔ)料罐6的清洗液達(dá)到指定的液位。

本例預(yù)熱器12為臥式列管式換熱器，儲(chǔ)料罐6的輸出管道連接預(yù)熱器12的管程進(jìn)口，將料液送入預(yù)熱器12，預(yù)熱器12的管程出口經(jīng)輸料泵MSA接入分離器4，預(yù)熱后的料液送入分離器4。加熱器7管程中的生蒸汽加熱料液后產(chǎn)生冷凝水，經(jīng)加熱器7管程的出口，進(jìn)入疏水器9，再接入預(yù)熱器12 的殼程入口，用作加熱介質(zhì)。預(yù)熱器12底部殼程出口為排水口13，完成熱傳遞的冷凝水由排水口13排出。疏水器9管道安裝與之并聯(lián)的旁路管道，旁路管道上有手動(dòng)旁路閥10；本例疏水器管道在疏水器9的前和后均配有手動(dòng)截止閥8。

本例分離器4為單層結(jié)構(gòu)的罐體，罐體上部連接二次蒸汽輸出管道3，下部通過(guò)循環(huán)泵MCA與加熱器7下部的殼程進(jìn)口相連，在加熱器7內(nèi)被加熱的料液生成的液氣混合物向上運(yùn)動(dòng)通過(guò)加熱器7上部殼程出口連接分離器4的管道返送回分離器4；輸料泵MSA將來(lái)自?xún)?chǔ)料罐6并經(jīng)預(yù)熱器12預(yù)熱的待濃縮的料液送入分離器4下部，分離器4底部接出料管和出料泵MOA。本例分離器4側(cè)面設(shè)有觀察用的視窗1，視窗1中心高度為所設(shè)定分離器4液位的高度，視窗1外側(cè)安裝有攝像頭2，攝像頭2視角范圍覆蓋整個(gè)視窗，攝像頭2與控制中心相連?？刂浦行耐ㄟ^(guò)攝像頭2采集的圖像測(cè)定分離器4液位的高低。當(dāng)檢測(cè)到液位低至所設(shè)定的最低液位時(shí)，控制中心啟動(dòng)輸料泵MSA，對(duì)分離器4加料，直至其達(dá)到所設(shè)定的最高液位，控制中心關(guān)斷輸料泵MSA，保證分離器4內(nèi)的液位始終保持在設(shè)定的高度范圍內(nèi)。

本例加熱器7為立式列管式換熱器，底部的殼程進(jìn)口經(jīng)循環(huán)泵MCA連接分離器4，分離器4內(nèi)濃度未達(dá)要求料液送入加熱器7加熱，加熱器7頂部的殼程出口經(jīng)管道連接分離器4上部，在加熱器7內(nèi)被加熱的料液生成的液氣混合物向上運(yùn)動(dòng)通過(guò)加熱器7上部殼程出口連接分離器的管道返送回分離器4進(jìn)行汽液分離，加熱器7管程進(jìn)口連接生蒸汽輸入管道，加熱器7下方的管程出口為冷凝水出口。分離器4內(nèi)的料液不斷經(jīng)循環(huán)泵MCA進(jìn)入加熱器7，隨后料液在加熱器7內(nèi)被加熱蒸發(fā)后生成液氣混合物，再進(jìn)入分離器4進(jìn)行分離，料液被濃縮，蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)液氣分離后由頂部二次蒸汽輸出管道3送出。

本例在生蒸汽輸入管道5上沿蒸汽流向依次安裝生蒸汽流量測(cè)量送變器EFT、生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥EPV、生蒸汽壓力測(cè)量送變器EPT和生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥EFV；在二次蒸汽輸出管道3上安裝有二次蒸汽流量測(cè)量送變器DFT；分離器4頂部安裝有二次蒸汽溫度測(cè)量送變器DTT和二次蒸汽壓力測(cè)量送變器DPT；分離器4底部安裝有料液溫度測(cè)量送變器MTT，各調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，各測(cè)量送變器連接控制中心的信號(hào)輸入端，各調(diào)節(jié)閥連接控制中心的控制信號(hào)輸出端。

本例控制中心包括中心處理器、可編程邏輯控制器(PLC)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路。

本例循環(huán)泵MCA與控制中心的信號(hào)輸出端相連接，控制中心控制循環(huán)泵MCA工作。

本例控制中心根據(jù)生蒸汽輸入管道5上的壓力測(cè)量送變器EPT的輸入信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)生蒸汽輸入管道上的生蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥EPV以保證進(jìn)入加熱器的生蒸氣的壓力恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)，根據(jù)二次蒸汽流量值以及分離器4底部料液的溫度值自動(dòng)調(diào)節(jié)生蒸汽輸入管道5上的生蒸汽流量調(diào)節(jié)閥EFV，以保證分離器4的二次蒸汽輸出管道3的二次蒸汽流量恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)，二次蒸汽的流量設(shè)定值由控制中心設(shè)置。

本例與分離器4底部相連的出料泵MOA的出口安裝有與控制中心連接的濃度檢測(cè)送變器MCT，其后分兩個(gè)支管,其中一根支管安裝有出料閥MOV，出料閥MOV連接通往成品罐的管道，另一根支管安裝有回料閥MBV，回料閥MBV連接分離器4下部。出料閥MOV和回料閥MBV為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，與控制中心的控制信號(hào)輸出端連接。控制中心控制出料泵MOA定時(shí)啟動(dòng)，當(dāng)出料泵MOA啟動(dòng)時(shí)，控制中心檢測(cè)當(dāng)前出料濃度，當(dāng)濃度達(dá)到設(shè)定要求則開(kāi)通出料閥MOV，關(guān)斷回料閥MBV，濃度達(dá)到要求的濃縮料液經(jīng)出料閥MOV送往成品罐；反之，關(guān)斷出料閥MOV，開(kāi)通回料閥MBV，濃度未達(dá)要求的料液返回分離器4，進(jìn)一步濃縮以使料液的濃度符合要求。

本例加熱器7底部還經(jīng)手動(dòng)殘液放出閥15連接殘液出口14，以供維護(hù)時(shí)放出加熱器7內(nèi)的殘液。

上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開(kāi)的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。