技术领域
[0001] 本
发明涉及蒸发系统，具体为一种间接式热循环蒸发系统。
背景技术
[0002] 节能环保已成为全人类发展方向。目前在我国制药行业中，药企如何减少运行
费用降低药品生产成本，提升产品市场竞争
力，成为首要目标同时也关系到企业的长远发展。目前药厂对易燃易爆类
有机溶剂的蒸发浓缩主要使用传统单效浓缩器设备，其能耗大，溶媒损耗率高。如何研发一台能耗低、可以浓缩易燃易爆溶液、溶媒回收率高并且安全可靠、运行稳定的蒸发系统显得尤为重要。现有单效MVR蒸发装置可以解决传统以
蒸汽作为热源，其蒸发
停留时间长，浓缩比低，蒸发能耗及成本均高等问题，但对含有易燃易爆类溶剂的蒸发浓缩如果使用单效MVR蒸发装置的话，由于易燃易爆溶剂蒸汽与高速运转的
压缩机叶轮接触，会有不安全因素的存在。
[0003] 综上所述，针对现有的单效MVR蒸发装置的不足和
缺陷，特别需要一种能耗低、浓缩比高、可以浓缩易燃易爆溶液并且安全可靠、运行稳定的蒸发系统，该蒸发系统还适用于热敏性强的物料蒸发浓缩，以解决上述问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了提供一种间接式热循环蒸发系统，用于药企的易燃易爆类
有机溶剂蒸发浓缩，与药企传统有机溶剂浓缩设备相比具有节能环保、溶媒回收率高并且安全可靠、运行稳定、操作简单。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种间接式热循环蒸发系统，包括料液罐、蒸发室、料液加热器、热
水加热器、
冷凝器、分离器、进料
泵、出料泵和压缩机；
[0006] -所述料液罐与蒸发室连通，进料泵连接在料液罐和蒸发室之间，进料泵用于料液向蒸发室流动；
[0007] -料液加热器底部连接蒸发室，料液加热器从蒸发室虹吸料液，料液加热器加热料液并将料液通入蒸发室内蒸发为蒸汽，料液加热器底部设有用于浓缩液流出的出液口，所述出液口外接有出料泵；
[0008] -所述热水加热器和冷凝器连接压缩机，所述压缩机内制冷剂由冷凝器内吸收热量并输送至热水加热器中；
[0009] -所述热水加热器中包含有另一加热介质，所述加热介质吸收制冷剂热量，加热介质通入料液加热器中加热料液，所述热水加热器和料液加热器之间设有用于加热介质流动的热
水循环泵，热水加热器的加热介质在流出时
温度恒定；
[0010] -所述蒸发室包括有蒸汽出口，所述蒸汽出口连接冷凝器；
[0011] -冷凝器连接分离器，分离器用于将冷凝器内同出的料液分为气相和液相，分离器连接有用于
抽取尾气的
真空泵，分离器还连接有用于抽取冷凝液的凝液泵。优选的，热水加热器与冷凝器之间设有膨胀
阀。
[0012] 优选的，所述热水加热器包括换
热管、进液腔、出液腔和换热腔，所述换热管连接进液腔和出液腔，换热管穿设换热腔，所述换热腔内持续通有流动的
流体，其特征在于：所述换热管端部设有温驱控流装置，温驱控流装置位于出液腔中，所述温驱控流装置包括挡流板、热
变形件、套筒和
固定板，所述挡流板翻转连接于固定板底部，所述热变形件一端固定于固定板，热变形件另一端设有滑
块，固定板固定于套筒内壁，套筒与换热管连通，所述挡流板表面设有滑槽，所述滑块置于滑槽内；所述热变形件遇热展开变长，热变形件撑起固定板和滑块，滑块向出液腔所在的外侧移动，挡流板向外侧翻转并逐渐贴合套筒内壁，套筒内流动通道截面变大；所述热变形件遇冷展开变短，热变形件收缩向内拉扯固定板和滑块，滑块向进液腔所在的内侧移动，挡流板向内侧翻转并逐渐封闭套筒，套筒内流动通道截面变小。
[0013] 优选的，所述热变形件呈“Z”形，热变形件包括两处形变段和三处连接段，形变段与连接段交替连接，所述形变段由遇热形变的记忆金属制成。
[0014] 优选的，所述挡流板与固定板的连接处设有弹性复位件，所述弹性复位件使挡流板向内侧撑起封闭套筒内的流动通道。
[0015] 优选的，所述弹性复位件为V形
弹簧，所述V形弹簧两端压靠于套筒内壁和挡流板壁上，所述热水加热器竖直摆放，进液腔位于出液腔上方。
[0016] 优选的，所述热变形件还包括固定套，固定套与连接段连接，所述固定板顶部设有固定轴，所述固定轴穿设于固定套内，所述固定轴外端还设有防止固定套脱出的限位块，所述固定套于限位块和固定板之间的固定轴上自由滑动。
[0017] 优选的，所述滑槽为圆柱形滑槽，滑块呈球形，所述滑块与热变形件之间还设有滑轴，所述滑轴呈圆柱形，滑轴直径小于滑块直径，滑槽开口处还设有仅用于滑轴进入的
槽口，槽口的间距小于滑槽的直径。
[0018] 与
现有技术相比，采用了上述技术方案的间接式热循环蒸发系统，具有如下有益效果：
[0019] 一、采用本发明的间接式热循环蒸发系统，通过在冷凝器和料液加热器之间增设一个热水加热器，通
过热水加热器中的加热介质，对料液加热器进行间接加热，避免压缩机内制冷剂直接接触料液加热器，使得料液加热器内的料液在加热时更为柔和。
[0020] 二、热水间接加热从而避免了制冷剂泄露对料液造成的污染
风险；
[0021] 三、本发明中，料液加热器中的热量来自于冷凝器内，即料液加热所需的热量，是来自冷凝器内蒸汽冷凝
液化所产生的
能量，整个热量的在料液的处理过程中被循环利用，节省能量。
[0022] 四、蒸发有机溶剂能耗约为传统单效浓缩器的30～40％，溶媒回收率高；
[0023] 五、过程仅少量的
锅炉蒸汽及工业
冷却水，响应国家节能减排。
附图说明
[0024] 图1为本发明间接式热循环蒸发系统
实施例的工作
流程图；
[0025] 图2为本发明热水加热器实施例的结构示意图；
[0026] 图3为本实施例热水加热器中出液腔剖视图；
[0027] 图4为本实施例中温驱控流装置的结构示意图；
[0028] 图5为本实施例中温驱控流装置的结构示意图；
[0029] 图6为本实施例中热变形件的结构示意图；
[0030] 图7为本实施例中挡流板的结构示意图；
[0031] 图8为本实施例中温驱控流装置的结构示意图(正常状态)；
[0032] 图9为本实施例中温驱控流装置的结构示意图(温度过低状态)；
[0033] 图10为本实施例中热变形件的形变示意图。
[0034] 附图标记：10、固定套；11、形变段；12、连接段；13、滑轴；14、滑块；2、挡流板；20、凸起；21、滑槽；22、槽口；23、泄流孔；3、固定板；30、固定轴；31、限位块；4、套筒；5、换热管；61、进液腔；62、出液腔；71、进液口；72、出液口；81、余热入口；82、余热出口；9、V形弹簧。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0036] 参见图1所示，间接式热循环蒸发系统包含了料液罐、蒸发室、料液加热器、热水加热器、冷凝器、分离器、
螺杆压缩机、真空系统和相关过程泵，间接式热循环蒸发系统通过PLC系统控制连接，PLC系统还包括自动报警装置、自动记录装置以及提供报表功能，实现本发明的多功能操作和全自动化操作。
[0037] 料液通过管路101进入料液罐中，料液罐底部出液口通过管路102与进料泵的进口相连，进料泵的出口通过管路103与蒸发室的料液进口相连，管路102上具有
气动开关阀
门、管路103上具有流量计进行实时计量进料量，进料泵通过
变频器进行变频控制料液进料量。
[0038] 料液由蒸发室底部通过虹吸效应进入加热器列管中，料液吸收加热器壳程中热水的热量在一定真空度下蒸发，蒸发产生的大量二次蒸汽由蒸发室顶部的二次蒸汽出口通过管路201进入冷凝器壳程上的二次蒸汽进口，二次蒸汽与冷凝器管程中的液态
低温制冷剂进行热交换放热后自身冷凝下，冷凝器壳程的冷凝液出口通过管路202与分离器的冷凝液顶部进口相连。
[0039] 冷凝液在真空状态下由管路202流入分离器中，分离器底部的冷凝液出口通过管路203与凝液泵的进口相连，凝液泵通过管路204把冷凝液排出界外。
[0040] 分离器顶部具有抽真空口，抽真空口通过管路401与
真空泵相连，真空泵通过管路402把系统中的尾气不凝气抽出界外，管路401上面具有手动破空阀及真
空调节阀对系统的真空度进行调节。
[0041] 料液加热器底部具有出料口，出料口通过管路104与出料泵进口相连，出料泵通过105把合格的浓缩液收集起来，管路105上具有在线
密度计和流量计，能够实时的检测控制浓缩液出料密度和流量。
[0042] 螺杆压缩机的排气口通过管路301与热水加热器壳程上的制冷剂进口相连，压缩机排出的高温高压气态制冷剂与热水加热器列管中的热水进行热交换后自身冷凝下来成为高温高压液态制冷剂，热水加热器壳程上的制冷剂出口通过管路302与膨胀阀的进液端相连，膨胀阀的出液端通过管路303与冷凝器管程上的制冷剂进口相连，高温高压液态制冷剂通过膨胀阀节流减压作用变为低温低压液态制冷剂进入冷凝器管程中。
[0043] 低温低压液态制冷剂进入冷凝器管程中吸收壳程中料液二次蒸汽的热量
汽化，然后从冷凝器管程上的制冷剂出口通过管路304进入压缩机的吸气口。
[0044] 热水加热器管程上的热水出口通过管路501与热水
循环泵进口相连，热水循环泵出口通过管路502把热水泵入料液加热器壳程上的热水进口，热水与管程中的料液进行热交换后降温，降温后的热水由料液加热器壳程上部的热水出口通过管路503与流入热水加热器管程上的热水进口。然后热水再次被高温高压的态制冷剂加热，如此往复循环。
[0045] 本发明的工作原理如下：
[0046] 易燃易爆的料液经料液罐由进料泵泵入蒸发室，料液进入料液加热器管程中吸收壳程热水的热量然后在一定的真空度下蒸发，料液蒸发产生大量二次蒸汽进入冷凝器壳程用于加热冷凝器管程低温低压液态制冷剂，二次蒸汽放热后变成冷凝液进入分离器中收集起来，然后由凝液泵排出界外，分离器顶部连接真空泵。螺杆压缩机排出高温高压气态制冷剂进入热水加热器壳程用于加热器管程中的热水，热水再作为热源通过热水循环泵加热料液加热器管程中的料液，高温高压气态制冷剂放热后冷凝下来变成高温高压液态制冷剂，然后再通过膨胀阀节流减压变为低温低压液态制冷剂，低温低压液态制冷剂进入冷凝器管程中吸收壳程料液二次蒸汽的热量，然后汽化进入压缩机吸气口。整个加热系统是闭合的，能量流失极少，只需要提供低温低压气态制冷剂汽由压缩机压缩后变为高温高压气态制冷剂所需的那部分能量。
[0047] 如图2至10所示的热水加热器，包括换热管5、进液腔61、出液腔62和换热腔，换热管5连接进液腔61和出液腔62，换热管5穿设换热腔，换热腔内持续通有流动的热流体，换热管5端部设有温驱控流装置，温驱控流装置位于出液腔62中，温驱控流装置包括挡流板2、热变形件、套筒4和固定板3，挡流板2翻转连接于固定板3底部，热变形件一端固定于固定板3，热变形件另一端设有滑块14，固定板3固定于套筒4内壁，套筒4与换热管5连通，挡流板2表面设有滑槽21，滑块14置于滑槽21内。
[0048] 如图5和图6所示，热变形件呈“Z”形，热变形件包括两处形变段11和三处连接段12，形变段11与连接段12交替连接，本实施例中形变段11由遇热形变的记忆金属制成，连接段12则有普通的
铜板或者其他防
腐蚀的
钢材制成。
[0049] 目的在于通过增加形变段11的数量，增加形变的
节点，使得两处形变段11由弧形变为直线状，即可使得整个热变形件的形变增大，产生较大长度的形变。如图5所示，由于形变过程中，滑块14在滑槽21内移动，若是热变形件顶部固定则会容易使得其发生扭曲，而产生内部
应力，造成热变形件永久性形变(无法恢复)，因此为了降低热变形件的扭曲，热变形件还包括固定套10，固定套10与连接段12连接，固定板3顶部设有固定轴30，固定轴30穿设于固定套10内，固定轴30外端还设有防止固定套10脱出的限位块31，固定套10于限位块31和固定板3之间的固定轴30上自由滑动，在滑块14活动时，整个热变形件处于可活动的状态，其顶部和底部可以前后移动以配合挡流板2的翻转需要。如图6和图7所示，滑槽21为圆柱形滑槽21，滑块14呈球形，滑块14与热变形件之间还设有滑轴13，滑轴13呈圆柱形，滑轴13直径小于滑块14直径，滑槽21开口处还设有仅用于滑轴13进入的槽口22，槽口22的间距小于滑槽21的直径。槽口22将滑块14夹紧，使得热变形件在伸长和缩短的过程中，可以带动挡流板2翻转，有效避免滑块14脱出滑槽21。
[0050] 本实施例中，挡流板2上设有用于流体持续流通的泄流孔23，避免挡流板2封闭套筒4内壁，导致套筒内流速过低，因此开设泄流孔23保证换热管5内的冷流体流动，挡流板2闭合时仅起到降低流速的作用，而非关闭冷流体流动。
[0051] 如图4所示，套筒4与换热管5通过
螺纹可拆卸连接，温驱控流装置整体组装可以在外部完成，组装更为方便，组装完毕后通过螺纹即可将其安装在换热管底部，同时维修和更换也更为方便。
[0052] 如图3所示，换热管5超出换热腔并进入出液腔62内，温驱控流装置位于出液腔62中部，温驱控流装置与换热腔之间留有10cm以上的间距，通过控制10cm以上的距离，避免换热腔内温度通过换热管5导热到套筒4上，保证热变形件所接触的温度为加热后冷流体的问题，而不是换热腔中余热入口81处通过管壁传递过来的温度，保证控制的准确性。
[0053] 如图8和图9所示，挡流板2与固定板3的连接处设有V形弹簧，弹性复位件使挡流板2向内侧撑起封闭套筒4内的流动通道，V形弹簧两端压靠于套筒4内壁和挡流板2壁上。
[0054] 如图2所示，本实施例中的热水加热器竖直摆放，换热管5上方具有一定的水压，进液腔61位于出液腔62上方，本实施例的目的在于尽可能多的利用到换热腔内余热，因此正常情况下挡流板2处于图8的样子，下压的水流迫使挡流板2正常情况下处于被打开的状态；热变形件未处于工作状态，热变形件伸直，由于水压的自然下压力，使V形弹簧9处于自然的被压缩状态，热变形件仅需提供少许的形变弹力即可使得V形弹簧9被压缩，记忆金属仅提供少许弹力，热变形件正常情况下为图10的(b)伸长状态。
[0055] 而当冷流体温度降低，形变段11向内收缩，由(b)变为(a)的收缩状态，滑块14不再向下顶出滑槽21，挡流板2在V形弹簧9的作用下向上撑起，将套筒4内流通通道封闭，仅留下部分间隙和泄流孔23让水流缓慢通过，使其在换热管5内停留时间增加，加热时间提高，使得水流温度得以提高，最大化利用余热中的热量。
[0056] 以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
