蒸發(fā)器系統(tǒng)及其組合和相關(guān)操作方法【專利說明】[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年5月14日、申請(qǐng)?zhí)枮?01280023781.5且發(fā)明名稱為"蒸發(fā)器系統(tǒng)及其組合和相關(guān)操作方法"的發(fā)明專利申請(qǐng)（對(duì)應(yīng)的國(guó)際申請(qǐng)為PCT/化2012/050331)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域：
[0002]本發(fā)明設(shè)及一種機(jī)械蒸汽再壓縮型的蒸發(fā)器系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明設(shè)及一種蒸發(fā)器系統(tǒng)，其包括:殼體和彼此平行地定位的多個(gè)蒸發(fā)器管;產(chǎn)品入口，與連接至所述多個(gè)蒸發(fā)器管的分配元件流體連通;次級(jí)通道，形成于所述殼體的內(nèi)表面與所述多個(gè)蒸發(fā)器管的外表面之間；水蒸氣液體分離器，定位于所述多個(gè)蒸發(fā)器管和所述次級(jí)通道的底側(cè);壓縮器，與所述水蒸氣液體分離器的水蒸氣出口流體連通；W及第二傳輸管，連接至所述壓縮器及次級(jí)通道的入口?！?br>背景技術(shù)：
】[0003]英國(guó)專利公開GB-A-1458492公開了一種用于使鹽水脫鹽的熱壓縮型的設(shè)備。設(shè)置了許多蒸發(fā)器管，管40的公稱直徑被規(guī)定為在50-100mm之間。此設(shè)備的重要特征是，其在低于大氣壓的壓力下工作降低鹽水的沸點(diǎn)）。[0004]美國(guó)專利公開US-A-3244601公開了一種使用波紋管42的有凹槽管狀蒸饋設(shè)備。被公開的管道42的直徑是2.5至6英寸。[0005]英國(guó)專利公開GB-A-967929公開了一種蒸發(fā)器系統(tǒng)，具有類似于MVR型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第5頁(yè)，第71-79行的一段討論了圖8的圖表，并提到從1英寸開始W及更高（1.5,2和4英寸）的管徑。此文獻(xiàn)指出，在該系統(tǒng)中使用更高的蒸汽速度是有利的。此文獻(xiàn)還公開了其中多個(gè)蒸發(fā)器系統(tǒng)被串聯(lián)的實(shí)施方式。[0006]國(guó)際專利公開W02010/079148公開了一種用于在流體之間進(jìn)行熱交換的熱虹吸管蒸發(fā)器，包括用于為第一流體形成流徑的多個(gè)平行定位的空屯、管。[0007]歐洲專利公開EP-A-1767257公開了一種用于處理液體的裝置，包括具有主蒸發(fā)器和壓縮器裝置的機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)型的蒸發(fā)器。【
發(fā)明內(nèi)容】[000引本發(fā)明尋求提供一種改進(jìn)的蒸發(fā)器系統(tǒng)，其具有比現(xiàn)在的蒸發(fā)器系統(tǒng)更高的效率。[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種根據(jù)W上前序闡述的蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中，多個(gè)蒸發(fā)器管中的每個(gè)蒸發(fā)器管具有至少50mm的內(nèi)徑。運(yùn)將相當(dāng)大地減小蒸發(fā)器系統(tǒng)中的壓降，從而提高蒸發(fā)器系統(tǒng)的效率。[0010]在另一實(shí)施方式中，第二傳輸管具有至少900mm的內(nèi)徑，例如，1000mm。運(yùn)將減小蒸發(fā)器系統(tǒng)的另一部分中的壓降，再次使得效率增加。[0011]在又一實(shí)施方式中，兩個(gè)相鄰的蒸發(fā)器管之間的距離是蒸發(fā)器管的直徑的至少1.4倍。再次，運(yùn)將使得在蒸發(fā)器系統(tǒng)中產(chǎn)生更小的阻力，W及因此產(chǎn)生更低的壓降。[0012]在又一實(shí)施方式中，殼體具有比多個(gè)平行定位的蒸發(fā)器管的組合直徑更大的內(nèi)徑。結(jié)果，可提供給水蒸汽流更大的可用的體積，再次，使得在蒸發(fā)器系統(tǒng)中產(chǎn)生更低的壓降，并使得效率增加。[0013]在又一實(shí)施方式中，在殼體中提供有多個(gè)水平定向的擋板，每個(gè)擋板在結(jié)構(gòu)上支撐所述多個(gè)蒸發(fā)器管的至少部分。在又一實(shí)施方式中，在殼體的縱向方向上看，擋板被定位為部分地重疊，其結(jié)果是，產(chǎn)生出曲折的流徑。在又一實(shí)施方式中，擋板在蒸發(fā)器管與殼體之間的區(qū)域中被設(shè)置有通路，進(jìn)一步降低了壓降。在又一實(shí)施方式中，擋板在相鄰的蒸發(fā)器管之間的區(qū)域中被設(shè)置有次級(jí)通路，其結(jié)果是，水蒸汽流的阻力甚至可W被進(jìn)一步減小。[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，擋板被設(shè)置成隨著距入口的距離增加而彼此間的距離減小。結(jié)果，在蒸發(fā)器系統(tǒng)中形成更有效的蒸汽路徑。[0015]在一個(gè)特定實(shí)施方式中，殼體具有與蒸發(fā)器管的長(zhǎng)度基本上對(duì)應(yīng)的高度，其中，入口部分被定位在殼體的頂部中。作為替代實(shí)施方式，殼體具有與蒸發(fā)器管的長(zhǎng)度基本上對(duì)應(yīng)的高度，其中，入口部分被定位在殼體的高度的1作與2/^3之間，例如，定位在殼體的高度的一半處。因而改進(jìn)了蒸汽在殼體內(nèi)的循環(huán)。[0016]在又一實(shí)施方式中，殼體在殼體的頂部和/或底部中包括排氣管。運(yùn)允許排出被限制在蒸發(fā)器系統(tǒng)中的空氣，從而進(jìn)一步提高蒸發(fā)器系統(tǒng)運(yùn)行中的效率。[0017]在又一實(shí)施方式中，蒸發(fā)器管由節(jié)約型雙相鋼（leanduplexsteel)制成，其對(duì)應(yīng)用在蒸發(fā)器系統(tǒng)中的長(zhǎng)管提供足夠的強(qiáng)度和硬度。[0018]在又一實(shí)施方式中，蒸發(fā)器系統(tǒng)進(jìn)一步包括反饋通道，該反饋通道用于在殼體的底側(cè)中收集第一流體，并將第一流體重新引入在分配元件中。使用多通技術(shù)可增加達(dá)到高濃縮度產(chǎn)品的蒸發(fā)器系統(tǒng)的效率。[0019]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)及根據(jù)任何一個(gè)本發(fā)明實(shí)施方式的至少兩個(gè)蒸發(fā)器系統(tǒng)的組合，其中，該至少兩個(gè)蒸發(fā)器系統(tǒng)W串聯(lián)構(gòu)造連接。[0020]在另一方面中，本發(fā)明設(shè)及一種操作根據(jù)任何一個(gè)本發(fā)明實(shí)施方式的蒸發(fā)器系統(tǒng)的方法，其中，該多個(gè)蒸發(fā)器管內(nèi)的水蒸氣的水蒸氣速度被限制為小于25m/S，例如，小于20m/s。運(yùn)具有減小系統(tǒng)中的內(nèi)部阻力（internaldrag)的效果，結(jié)果是效率被提高。[0021]在又一實(shí)施方式中，第二傳輸管內(nèi)的水蒸氣的水蒸氣速度被限制為小于60m/s。運(yùn)在系統(tǒng)中的內(nèi)部阻力和內(nèi)部損耗上也具有有利的效果，使得效率提高。【附圖說明】[0022]下面將參考附圖，使用許多示例性實(shí)施方式，更詳細(xì)地討論本發(fā)明，其中：[0023]圖1示出了被用在本發(fā)明實(shí)施方式中的單個(gè)蒸發(fā)器管的橫截面圖；[0024]圖2示出了其中本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式被執(zhí)行的蒸發(fā)器系統(tǒng)的橫截面圖；[0025]圖3示出了本發(fā)明的蒸發(fā)器系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的橫截面圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0026]蒸發(fā)器系統(tǒng)在許多應(yīng)用中被廣泛地使用，所述應(yīng)用例如，乳清（奶酪制造的副產(chǎn)品）的干燥。機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)型的蒸發(fā)器系統(tǒng)的引入已經(jīng)通過使用機(jī)械壓縮器有效地再利用熱量，而提高了水提取過程的效率。[0027]運(yùn)些年來，蒸發(fā)器系統(tǒng)在效率方面已得到改進(jìn)，但是，目前的蒸發(fā)器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式看起來功能仍未達(dá)最佳水平。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在蒸發(fā)器系統(tǒng)的并不期望的部分中存在壓力差（其是用于使待處理的流體和其他被用在蒸發(fā)器系統(tǒng)中的流體循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力），或者，某些部分中的壓力差比預(yù)期的高。[0028]在圖1中，示出了在MVR型蒸發(fā)器系統(tǒng)(使用多個(gè)基本上彼此平行定位的蒸發(fā)器管2,進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)見下面）中使用的蒸發(fā)器管2的簡(jiǎn)化橫截面圖。蒸發(fā)器管2提供了限制，將產(chǎn)品/水蒸氣側(cè)2a限制在蒸發(fā)器管2內(nèi)，并將蒸汽側(cè)化限制在蒸發(fā)器管2外。待經(jīng)受蒸發(fā)工藝的產(chǎn)品(進(jìn)料20,例如，流體產(chǎn)品，例如，乳清或濃縮的乳清)進(jìn)入系統(tǒng)，并用分配元件4(在所示實(shí)施方式中，另外設(shè)置有可選的水蒸氣管4a)分配在多個(gè)蒸發(fā)器管2上。產(chǎn)品在蒸發(fā)器管2中像薄膜一樣沿著蒸發(fā)器管2的內(nèi)表面向下流動(dòng)。蒸發(fā)器管材料在蒸汽側(cè)化被輸入的水蒸氣24從外表面加熱。運(yùn)導(dǎo)致流體的部分蒸發(fā)，并且由于壓力差使得水蒸氣向下流動(dòng)。在蒸發(fā)器管2的底部處，在產(chǎn)品/水蒸氣側(cè)2a中，產(chǎn)品的處理過的部分Γ濃縮物"21)可被收集(例如，使用底側(cè)處的簡(jiǎn)單的出口結(jié)構(gòu)），并且被蒸發(fā)的成分Γ水蒸氣"22)還可W被提取(并在MVR系統(tǒng)中作為蒸汽被重新使用）。蒸汽側(cè)中的部分蒸汽將冷凝在蒸發(fā)器管2的外表面上，并且也可在蒸汽側(cè)部分化的底部處被收集Γ冷凝物"23)。[0029]此蒸發(fā)工藝的效率取決于許多因素。水蒸氣在蒸發(fā)器管2中由于壓力差而向下流動(dòng)。水蒸氣速度越高，壓力差將越大(dp~v2)。根據(jù)眾所周知的蒸汽表(steamtable)，在飽和水蒸氣中的壓力差還與溫度差直接相關(guān)。[0030]在代表性的現(xiàn)有MVR系統(tǒng)中，在蒸發(fā)器管的底部中蒸汽速度>25m/s，并且測(cè)得的壓力差(在蒸發(fā)器管2的頂部(位置化0)與底部(位置化1)之間，也見圖2)是15毫己(mbar)，其相當(dāng)于1.5°C的溫度差。因此，如果Tpi=60°C，那么Τρο=61.5°C。如果蒸汽溫度Ts=65°C，那么蒸汽與產(chǎn)品之間的平均溫度差僅是4.2°C，而不是5°C，運(yùn)就導(dǎo)致15%的效率損失。[0031]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，在MVR型的蒸發(fā)器系統(tǒng)的此部分中提供了改進(jìn)，但是在其他部分中也提供了改進(jìn)，如參考圖2所示的MVR型的蒸發(fā)器系統(tǒng)10的示意圖將要被說明的。對(duì)本發(fā)明的蒸發(fā)器系統(tǒng)的至少一些創(chuàng)新改進(jìn)的結(jié)果是，水蒸氣速度被減小至小于25m/s，優(yōu)選地，小于20m/s，更優(yōu)選地在15-20m/s之間，優(yōu)選地，10-15m/s。運(yùn)使得在水蒸氣管2中具有更小的溫度差，在0.05和0.2°C之間。[0032]通常，MVR型蒸發(fā)器系統(tǒng)包括殼體1，所述殼體容納多個(gè)基本上彼此平行地定位的蒸發(fā)器管2。待處理的產(chǎn)品(流體，例如乳清)通過產(chǎn)品入口3被引入，所述產(chǎn)品入口與連接至該多個(gè)蒸發(fā)器管2的分配元件4流體連通。結(jié)果當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3