[發(fā)明專利]一種熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610362125.8
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105854336B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊俊玲;張振濤;楊魯偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: B01D9/00
• 分類號: B01D9/00;B01D1/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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)，其顯著的特點是蒸汽消耗量大、能源利用率低。而且，對于熱敏性物質(zhì)，由于蒸發(fā)溫度高、物料停留時間長等問題，極易造成物質(zhì)變性，尤其是對于食品、制藥等行業(yè)，將會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

冷凍濃縮由于其濃縮溫度低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到破壞物料品質(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。因此需要開發(fā)一種熱量回收的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是如何將熱敏物料冷凍濃縮過程中的熱量應(yīng)用于非熱敏物料的蒸發(fā)濃縮中，實現(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)。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，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。

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。

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、氣液分離器、冷凝水罐、高溫濃縮液罐。

優(yōu)選地，所述的熱量回收部分包括壓縮機、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。

優(yōu)選地，所述的低溫原料罐與蒸發(fā)換熱器連接，儲存在低溫原料罐中的物料A從低溫原料罐中進入蒸發(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，該冰晶和濃縮液進入晶體成熟罐中，冰晶在其中成熟長大，經(jīng)過濾后，濃縮液進入低溫濃縮液罐，冰晶進入冰晶洗凈塔中，用清洗液沖洗冰晶表面攜帶的濃縮液，清洗過后的清洗液回流至低溫原料罐，冰晶進入冰融換熱器，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入冰晶洗凈塔的冰晶。

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，儲存在高溫原料罐中的物料B經(jīng)預(yù)熱器進入蒸發(fā)冷凝器，在其中物料B中的水分被蒸發(fā)出來，與閃蒸罐中流出的水蒸汽混合后進入氣液分離器，除去其攜帶的水分后進入水蒸汽壓縮機，在其中被壓縮成為高溫高壓的水蒸汽，之后進入蒸發(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達到設(shè)定的濃度后，自蒸發(fā)冷凝器中排出進入高溫濃縮液罐，冷凝水進入冷凝水罐，其中部分冷凝水自冷凝水罐進入冷凝換熱器中吸收高溫制冷劑的熱量，重新進入閃蒸罐，剩余冷凝水進入預(yù)熱器與進料換熱后排出，在冷凝換熱器中換熱后得到的高溫水部分進入閃蒸罐，還有部分進入冰融換熱器，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)。

優(yōu)選地，所述的蒸發(fā)換熱器與壓縮機連接，在蒸發(fā)換熱器中制冷劑與物料A換熱后，經(jīng)壓縮機壓縮后進入冷凝換熱器，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，再次進入蒸發(fā)換熱器開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入閃蒸罐，在其中蒸發(fā)為水蒸汽開始新的高溫物料濃縮循環(huán)。

(三)有益效果

本發(fā)明熱量回收的高低溫耦合濃縮系統(tǒng)可以實現(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程中，實現(xiàn)了熱量的回收利用，提高了能量利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

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；

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，11、氣液分離器，12、冷凝水罐，13、高溫濃縮液罐，14、壓縮機，15、冷凝換熱器，16、節(jié)流閥，17、閃蒸罐

具體實施方式