一种自动控制的循环蒸发浓缩装置和工艺的制作方法

1.本发明属于蒸发浓缩技术领域，特别涉及一种自动控制的循环蒸发浓缩装置和工艺。


背景技术：

2.在化工、制药、饮料等生产过程中，出于延长保存期、便于储存运输、提高原料液中特定成分的含量等目的，通常需要对原料液进行蒸发浓缩，通过加热使原料液中的部分水分挥发。
3.但是现有的蒸发浓缩装置一部分热能利用率低，在蒸发浓缩过程中需要对蒸发罐进行持续加热，产生的蒸汽也未进行利用，浪费了蒸汽的能量；同时还需要大量冷却水或其他冷却液，造成水资源的大量浪费或冷却液排放污染环境，不利于环保；另一部分通过多个蒸发装置的叠加实现原料液的浓缩，但此种方式浓缩效率低，并且设备成本高，占地面积大，投资规模大、成本高，不适用于中小型企业。
4.因此，上述问题亟待解决。


技术实现要素：

5.发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种自动控制的循环蒸发浓缩装置和工艺，工艺技术投资运行成本低，自动化程度高，无有害物排放，环保，设备重量轻体积小，操作简单。
6.技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种自动控制的循环蒸发浓缩装置，包括进料泵、预热板换、蒸发罐、出料泵、分离器、蒸汽压缩机、加热板换、电加热水箱、水泵、循环泵、自动控制系统，所述进料泵的输出端连接预热板换的进料口，预热板换的出料口连接蒸发罐的第一进料口，所述出料泵连接蒸发罐底部的第一出料口，分离器连接蒸发罐的蒸汽出口和蒸汽压缩机；蒸汽压缩机的出料口连接加热板换的热源进口，加热板换的热源出口连接电加热水箱的第一进水口，电加热水箱的第一出水口连接水泵的输入端，水泵的输出端连接预热板换的热源进口；蒸发罐的第二出料口连接循环泵的输入端，循环泵的输出端连接加热板换的进料口，加热板换的出料口连接蒸发罐的第二进料口；所述自动控制系统控制设备的运行。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述进料泵的材质、功率可以根据原料性质和产能大小选型。
7.更进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述预热板换和加热板换中原料液与热源流向相反。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，原料液与热源流向相反有利于提高能效。
8.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述自动控制系统包括plc控制中心、第一温度变送器、密度计、出料开关阀、压力变送器、第一液位变送器、第二温度变送器、第三温度变送器、第二液位变送器、第四温度变送器、第五温度变送器、第六温度变送器；所述第一温度变送器设在连接预热板换的出料口和蒸发罐的第一进料口的输送管道
上，所述密度计检测蒸发罐内液体的密度，所述出料开关阀设在连接出料泵和蒸发罐底部的第一出料口的输送管道上，所述压力变送器检测蒸发罐内的压力，所述第一液位变送器和第二温度变送器分别检测蒸发罐内液体的液位高度和温度，所述第三温度变送器设在连接蒸汽压缩机的出料口和加热板换的热源进口的输送管道上，所述第二液位变送器和第四温度变送器分别检测电加热水箱内液体的液位高度和温度，所述第五温度变送器设在连接预热板换的热源出口的输送管道上，所述第六温度变送器设在连接加热板换的出料口和蒸发罐的第二进料口的输送管道上；所述plc控制中心接收第一温度变送器、密度计、压力变送器、第一液位变送器、第二温度变送器、第三温度变送器、第二液位变送器、第四温度变送器、第五温度变送器、第六温度变送器的信号，并控制电加热水箱、出料开关阀、出料泵、蒸汽压缩机、循环泵、蒸发罐。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，第一温度变送器检测和传送温度值到plc控制中心，plc控制中心根据需要的温度来调整电加热水箱里的水温。
9.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述蒸发罐上设有搅拌电机，所述搅拌电机的主轴连接搅拌叶轮，所述搅拌叶轮伸入蒸发罐内的料液中，所述蒸发罐内还设有吸附带；蒸发罐的第一进料口处设有蒸发罐进料电磁阀，所述蒸发罐进料电磁阀由plc控制中心控制。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，蒸发罐进料电磁阀开闭控制蒸发罐内液位高度；搅拌电机带动搅拌叶轮对原料液进行搅拌，使各组分混合均匀，促进水分蒸发，还可以控制原料液的运行方向和运行速度；吸附带可以吸附色素和气味，隔离泡沫。
10.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述分离器下方设有通回蒸发罐的冷凝水回流管道，所述冷凝水回流管道的入口设在吸附带下方；所述冷凝水回流管道中段为u型管道，u型管道最低处设有手动阀，连接分离器和蒸发罐的蒸汽出口的蒸汽管道上还设有除沫器。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，除沫器可以出去蒸发过程中产生的泡沫，避免混入蒸汽中；分离器可以分离蒸汽中出现的冷凝水，冷凝水可以通过手动阀排出或流回蒸发器调节料液浓度。
11.更进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述蒸发罐侧面设有观察镜。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，通过观察镜可直接观察蒸发罐内原料液的液位高度和运行状态。
12.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，还包括过滤器、进料流量计和进料泵电磁阀，所述过滤器设在进料泵输入端的输送管道上，所述进料流量计和进料泵电磁阀依次设在连接进料泵的输出端和预热板换的进料口的输送管道上。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述过滤器可以过滤原料液中的颗粒杂质，并且过滤器中过滤网的滤孔大小可选，适合不同原料液的过滤需求；进料流量计可以记录总体流量和瞬时流量；进料泵电磁阀可以防止进料泵停机时原料液回流，同时使设备维修方便。
13.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，还包括出料流量计，所述出料流量计设在连接出料泵输出端的输送管道上。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，出料流量计可以记录产品量，通过与进料流量计的数据对比可以计算水的蒸发量和产品浓度。
14.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，还包括冷凝水流量计，所述冷凝
水流量计设在连接预热板换的热源出口的输送管道上。
15.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，所述电加热水箱中设有电加热器，电加热器由plc控制中心控制，电加热水箱上方还设有第二进水口，电加热水箱下方还设有第二出水口。本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置，电加热水箱用于冷却蒸汽和水温并储存纯净水，电加热器可以在开始生产时加热电加热水箱里的水，为预热板换提供热源；第二进水口用于在开始生产时向电加热水箱中注水，第二出水口可用于放出电加热水箱中的水。
16.进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置的工艺，包括以下步骤：
①
通过第二进水口向电加热水箱中注入水，plc控制中心控制电加热器，对电加热水箱中的水加热，加热后的热水通过水泵流经预热板换；
②
原料液经过过滤器过滤，通过进料泵输入，经过预热板换加热后，进入蒸发罐中；第一液位变送器提供蒸发罐内液位高度信号给plc控制中心，plc控制中心根据液位高度控制蒸发罐进料电磁阀的开启和关闭；
③
搅拌电机启动，搅拌叶轮对蒸发罐内原料液进行搅拌，原料液中的水蒸发形成蒸汽，蒸发罐内压力达到设定值时压力变送器将信息输送到plc控制中心，plc控制中心启动蒸汽压缩机，蒸发罐内的蒸汽经过除沫器和分离器，进入蒸汽压缩机；
④
蒸汽压缩机开始工作，plc控制中心控制电加热器停止加热，同时启动循环泵，原料液通过循环泵流经加热板换；蒸发罐的蒸汽在蒸汽压缩机内进行压缩，得到高温蒸汽；高温蒸汽进入加热板换，将流经加热板换的原料液加热；原料液经加热板换加热后流回蒸发罐内，继续蒸发形成蒸汽，蒸汽经过除沫器和分离器，进入蒸汽压缩机；
⑤
不断循环步骤
④
，密度计提供蒸发罐内原料液的密度值信号给plc控制系统，plc控制系统收到密度值信号达到浓度要求后，控制出料阀和出料泵启动，将浓缩后的原料液排出，进入包装。
17.更进一步的，上述的自动控制的循环蒸发浓缩装置的工艺，所述步骤
④
还包括：高温蒸汽在加热板换与原料液进行热交换后，变成冷凝水进入电加热水箱，第二液位变送器提供电加热水箱内液位高度信号给plc控制中心，plc控制中心根据电加热水箱内液位高度控制水泵的开启和关闭；冷凝水通过水泵进入预热板换，经过预热板换冷却后，变成纯净水作他用。
18.上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的自动控制的循环蒸发浓缩装置和工艺，通过自动控制系统，原料液经过预热板换预热后进入蒸发罐，蒸汽通过蒸汽压缩机形成高温蒸汽流经加热板换，对通过循环泵流经加热板换的原料液进行加热，随着蒸发罐内原料液中的液体不断蒸发，原料液不断循环加热，从而实现原料液的循环蒸发浓缩，工艺技术投资运行成本低，自动化程度高，无有害物排放，环保，设备重量轻体积小，操作简单。
附图说明
19.图1为本发明所述自动控制的循环蒸发浓缩装置的结构示意图；图2为本发明所述蒸发罐的结构示意图；图中：1、进料泵；2、预热板换；3、蒸发罐；301、第一进料口；302、第一出料口；303、
蒸汽出口；304、第二出料口；305、第二进料口；4、出料泵；5、分离器；6、蒸汽压缩机；7、加热板换；8、电加热水箱；801、第一进水口；802、第一出水口；803、第二进水口；804、第二出水口；9、水泵；10、循环泵；11、第一温度变送器；12、密度计；13、出料开关阀；14、压力变送器；15、第一液位变送器；16、第二温度变送器；17、第三温度变送器；18、第二液位变送器；19、第四温度变送器；20、第五温度变送器；21、第六温度变送器；22、搅拌电机；23、搅拌叶轮；24、吸附带；25、蒸发罐进料电磁阀；26、冷凝水回流管道；27、手动阀；28、除沫器；29、过滤器；30、进料流量计；31、进料泵电磁阀；32、出料流量计；33、冷凝水流量计；34、电加热器；35、观察镜。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
25.实施例1如图1-2所示的自动控制的循环蒸发浓缩装置，包括进料泵1、预热板换2、蒸发罐3、出料泵4、分离器5、蒸汽压缩机6、加热板换7、电加热水箱8、水泵9、循环泵10、自动控制系统，所述进料泵1的输出端连接预热板换2的进料口，预热板换2的出料口连接蒸发罐3的第一进料口301，所述出料泵4连接蒸发罐3底部的第一出料口302，分离器5连接蒸发罐3的蒸汽出口303和蒸汽压缩机6；蒸汽压缩机6的出料口连接加热板换7的热源进口，加热板换7的
热源出口连接电加热水箱8的第一进水口801，电加热水箱8的第一出水口802连接水泵9的输入端，水泵9的输出端连接预热板换2的热源进口；蒸发罐3的第二出料口304连接循环泵10的输入端，循环泵10的输出端连接加热板换7的进料口，加热板换7的出料口连接蒸发罐3的第二进料口305；所述自动控制系统控制设备的运行。
26.其中，所述自动控制系统包括plc控制中心（图未视）、第一温度变送器11、密度计12、出料开关阀13、压力变送器14、第一液位变送器15、第二温度变送器16、第三温度变送器17、第二液位变送器18、第四温度变送器19、第五温度变送器20、第六温度变送器21；所述第一温度变送器11设在连接预热板换2的出料口和蒸发罐3的第一进料口301的输送管道上，所述密度计12检测蒸发罐3内液体的密度，所述出料开关阀13设在连接出料泵4和蒸发罐3底部的第一出料口302的输送管道上，所述压力变送器14检测蒸发罐3内的压力，所述第一液位变送器15和第二温度变送器16分别检测蒸发罐3内液体的液位高度和温度，所述第三温度变送器17设在连接蒸汽压缩机6的出料口和加热板换7的热源进口的输送管道上，所述第二液位变送器18和第四温度变送器19分别检测电加热水箱8内液体的液位高度和温度，所述第五温度变送器20设在连接预热板换2的热源出口的输送管道上，所述第六温度变送器21设在连接加热板换7的出料口和蒸发罐3的第二进料口305的输送管道上；所述plc控制中心接收第一温度变送器11、密度计12、压力变送器14、第一液位变送器15、第二温度变送器16、第三温度变送器17、第二液位变送器18、第四温度变送器19、第五温度变送器20、第六温度变送器21的信号，并控制电加热水箱8、出料开关阀13、出料泵4、蒸汽压缩机6、循环泵10、蒸发罐3。
27.并且，所述蒸发罐3上设有搅拌电机22，所述搅拌电机22的主轴连接搅拌叶轮23，所述搅拌叶轮23伸入蒸发罐3内的料液中，所述蒸发罐3内还设有吸附带24；蒸发罐3的第一进料口301处设有蒸发罐进料电磁阀25，所述蒸发罐进料电磁阀25由plc控制中心控制。
28.又，所述分离器5下方设有通回蒸发罐3的冷凝水回流管道26，所述冷凝水回流管道26的入口设在吸附带24下方；所述冷凝水回流管道26中段为u型管道，u型管道最低处设有手动阀27，连接分离器5和蒸发罐3的蒸汽出口303的蒸汽管道上还设有除沫器28。
29.更进一步的，所述蒸发罐3侧面设有观察镜35。
30.并且，还包括过滤器29、进料流量计30和进料泵电磁阀31，所述过滤器29设在进料泵1输入端的输送管道上，所述进料流量计30和进料泵电磁阀31依次设在连接进料泵1的输出端和预热板换2的进料口的输送管道上。
31.进一步的，还包括出料流量计32，所述出料流量计32设在连接出料泵4输出端的输送管道上。
32.此外，还包括冷凝水流量计33，所述冷凝水流量计33设在连接预热板换2的热源出口的输送管道上。
33.并且，所述电加热水箱8中设有电加热器34，电加热器34由plc控制中心控制，电加热水箱上方还设有第二进水口803，电加热水箱8下方还设有第二出水口804。
34.上述自动控制的循环蒸发浓缩装置的工艺包括以下步骤：
①
通过第二进水口803向电加热水箱8中注入水，plc控制中心控制电加热器34，对电加热水箱8中的水加热，加热后的热水通过水泵9流经预热板换2；
②
原料液经过过滤器29过滤，通过进料泵1输入，经过预热板换2加热后，进入蒸发
罐3中；第一液位变送器15提供蒸发罐3内液位高度信号给plc控制中心，plc控制中心根据液位高度控制蒸发罐进料电磁阀25的开启和关闭；
③
搅拌电机22启动，搅拌叶轮23对蒸发罐3内原料液进行搅拌，原料液中的水蒸发形成蒸汽，蒸发罐3内压力达到设定值时压力变送器14将信息输送到plc控制中心，plc控制中心启动蒸汽压缩机6，蒸发罐3内的蒸汽经过除沫器28和分离器5，进入蒸汽压缩机6；
④
蒸汽压缩机6开始工作，plc控制中心控制电加热器34停止加热，同时启动循环泵10，原料液通过循环泵10流经加热板换7；蒸发罐3的蒸汽在蒸汽压缩机6内进行压缩，得到高温蒸汽；高温蒸汽进入加热板换7，将流经加热板换7的原料液加热；原料液经加热板换7加热后流回蒸发罐3内，继续蒸发形成蒸汽，蒸汽经过除沫器28和分离器5，进入蒸汽压缩机6；
⑤
不断循环步骤
④
，密度计12提供蒸发罐3内原料液的密度值信号给plc控制系统，plc控制系统收到密度值信号达到浓度要求后，控制出料阀和出料泵4启动，将浓缩后的原料液排出，进入包装。
35.更进一步的，上述自动控制的循环蒸发浓缩装置的工艺，所述步骤
④
还包括：高温蒸汽在加热板换7与原料液进行热交换后，变成冷凝水进入电加热水箱8，第二液位变送器18提供电加热水箱8内液位高度信号给plc控制中心，plc控制中心根据电加热水箱8内液位高度控制水泵9的开启和关闭；冷凝水通过水泵9进入预热板换2，经过预热板换2冷却后，变成纯净水作他用。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。