高效节能型多效蒸馏水机

摘要

本发明公开的高效节能型多效蒸馏水机，涉及制药辅助设备技术领域，包括进料水控制装置44和多效蒸馏水装置1，还包括有废热回收装置62和一次凝水疏水装置66；具有节能效率较高、能够超过六效以上等特点，是“节能减排”创新产品，适合制药厂、食品饮料厂、医院和生化科研等部门用于制备蒸馏水。

权利要求

1.一种高效节能型多效蒸馏水机，包括进料水控制装置(44)和多效蒸馏水装置（1）；

其特征在于：还包括有废热回收装置（62）和一次凝水疏水装置（66）；

A、所述的废热回收装置（62）包括浓缩水热能回收器（50）和一次凝水热能回收器（60），浓缩水热能回收器（50）和一次凝水热能回收器（60）通过管道（55）连接；

B、所述的多效蒸馏水装置（1）包括多效蒸馏水装置主体（68）、工作蒸汽控制管组（75）、蒸馏水出水管组（33）、蒸馏水温度调节装置和蒸馏水冷凝装置；所述的蒸馏水温度调节装置是由蒸馏水温度调节器（15）和调节阀（14）构成；所述的蒸馏水冷凝装置是由一级蒸馏水冷凝器（9）和二级蒸馏水冷凝器（9`）构成，一级蒸馏水冷凝器（9）的外腔与二级蒸馏水冷凝器（9`）的外腔连通，一级蒸馏水冷凝器（9）的内腔与二级蒸馏水冷凝器（9`）的内腔通过管道（9``）连通；

所述工作蒸汽控制管组（75）通过管道（76）连接多效蒸馏水装置主体（68）的第一效蒸发器（77），多效蒸馏水装置主体（68）的第一效预热器（73）连接一次凝水疏水装置（66），多效蒸馏水装置主体（68）的第末效预热器（40）分别通过管道（30）和管道（29）连接一级蒸馏水冷凝器（9），多效蒸馏水装置主体（68）的第末效蒸发器（35）通过管道（28）连接一级蒸馏水冷凝器（9），多效蒸馏水装置主体（68）的第末效蒸发器（35）通过管道（51）连接废热回收装置（62）中的浓缩水热能回收器（50）；管道（32）的一端连接废热回收装置（62）中的一次凝水热能回收器（60），另一端分别连接蒸馏水温度调节器（15）和调节阀（14）的一端；管道（13）的一端分别连接二级蒸馏水冷凝器（9`）和调节阀（14）的另一端，管道（13）的另一端连接二级蒸馏水冷凝器（9`）；

C、所述的进料水控制装置(44)通过管道（46）连接废热回收装置（62）中的浓缩水热能回收器（50），所述的一次凝水疏水装置（66）通过管道（65）连接废热回收装置（62）中的一次凝水热能回收器（60）。

2.根据权利要求1所述的高效节能型多效蒸馏水机，其特征在于：在所述管道（32）中还安装有由止回阀和流量计构成的单向计量装置（38）。

3.根据权利要求1或2所述的高效节能型多效蒸馏水机，其特征在于：所述的浓缩水热能回收器（50）、一次凝水热能回收器（60）、蒸馏水温度调节器（15）和多效蒸馏水装置主体（68）为列管式或盘管式。

4.根据权利要求3所述的高效节能型多效蒸馏水机，其特征在于：所述的多效蒸馏水装置主体（68）为七至十效蒸馏水装置。

5.根据权利要求4所述的高效节能型多效蒸馏水机，其特征在于：所述浓缩水热能回收器（50）的浓缩水排放口（49）和一次凝水热能回收器（60）的一次凝水排放口（58）各自独立。

说明书

高效节能型多效蒸馏水机

技术领域

[0001] 本发明涉及制药辅助设备技术领域，特别是一种制备医用蒸馏水的高效节能型多效蒸馏水机。

背景技术

[0002] 目前，国内外生产医用蒸馏水的设备大多采用六效蒸馏水机，在实际生产过程中，温度100℃的浓缩水（即经蒸发后剩余的水）和温度≥130℃的工作蒸汽（即：作功的锅炉蒸汽或称一次蒸汽）凝水（经过检测，在第一效预热器内的出口温度）被直接排放，这些水中含有的大量热能被白白浪费掉了。然而，迄今为止，国内外的多效蒸馏水机，都没有设计将其排放的废热回收到多效蒸馏水机内重新加以利用。以目前节能性最好的六效蒸馏水机为例，每生产1000kg蒸馏水，需用1150kg纯化水（也称料水，温度≤20℃时）和230kg工作蒸汽（GB20030-2004《多效蒸馏水机》国家标准中的规定），浓缩水的排放温度为100℃，工作蒸汽凝水的排放温度（实际检测温度≥130℃）取130℃。

[0003] 当进料水温度为20℃时，用进料水依次冷却浓缩水、工作蒸汽凝水，浓缩水的排放温度可控制在30℃以内，工作蒸汽凝水排放温度可控制在40℃以内。排放温度浓缩水取30℃、工作蒸汽凝水取40℃，即浓缩水的回收温度为70℃时，工作蒸汽凝水可回收温度为
90℃，根据水的比热近似1kcal/（kg·℃），浓缩水排量为1150－1000=150kg，在浓缩水中可回收的热量为：

[0004] Q1=150kg×1kcal/（kg·℃）×70℃=10500kcal

[0005] 230kg工作蒸汽凝水可回收的热量为：

[0006] Q2=230kg×1kcal/（kg·℃）×90℃=20700kcal；

[0007] 总回收热量为：Q=Q1+Q2＝31200kcal；

[0008] 折合标准煤（热值7000kcal/kg）量：G1＝Q/7000＝4.46kg；

[0009] 目前六效蒸馏水机每生产1000kg蒸馏水时，工作蒸汽耗量为230kg,在最低工作2
表压力3kgf/cm 时，工作蒸汽的汽化潜热为511.1kcal/kg,那么，230kg工作蒸汽折合标准煤：

[0010] W=511.1×230/7000=16.79kg；

[0011] 节能效率可提高（4.46/16.79）×100%＝26.56％。

[0012] 另一方面，在多效蒸发设备中，效数愈多愈节能。目前，多效蒸馏水机的效数只能设计为六效，其原因在于JB20030-2004《多效蒸馏水机》标准中规定了“蒸馏水机的注射用水温度应为92℃－99℃”、原料水用量是蒸馏水产量的1.15倍（即每生产1000kg蒸馏水需用原料水1150kg），而多效蒸馏水机的效数只有不大于六效时才能保证这一条件,而且只有六效蒸馏水机不用冷却水，冷凝器内的纯蒸汽（即第六效蒸发器的蒸发量）是用原料水冷凝成蒸馏水的。

[0013] 如果设计蒸馏水产量为1000kg的七效蒸馏水机，那么，冷凝器内的热量为Q＝539.4kcal/kg×1000kg/7＝77057.14kcal,常压下的饱和水蒸汽100℃时汽化潜热为539.4kcal/kg，假定原料水初始温度20℃（事实上，我国北方的自来水温度一般为10-18℃），由水的比热近似1kcal/（kg.℃），可得出蒸馏水出口温度（换热管壁厚1mm,可忽略换热管的管壁热阻）：

[0014] T＝Q/（1150kg×1kcal/(kg.℃)）＋20℃＝87.01℃，与标准中规定的蒸馏水最低温度相差92-87.01＝4.99℃。

[0015] 同理可计算出：

[0016] 八效机与标准中的规定的蒸馏水最低温度相差92-78.63＝13.37℃。

[0017] 九效机与标准中的规定的蒸馏水最低温度相差92-72.12＝19.88℃。

[0018] 十效机与标准中的规定的蒸馏水最低温度相差92-66.90＝25.10℃。

[0019] 基于此，到目前为止，还没有六效以上的蒸馏水机应用于生产中。

发明内容

[0020] 针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种节能效率较高、能够超过六效以上的蒸馏水机。

[0021] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是发明一种高效节能型多效蒸馏水机：包括进料水控制装置44和多效蒸馏水装置1；还包括有废热回收装置62和一次凝水疏水装置66；

[0022] A、所述的废热回收装置62包括浓缩水热能回收器50和一次凝水热能回收器60，浓缩水热能回收器50和一次凝水热能回收器60通过管道55连接；

[0023] B、所述的多效蒸馏水装置1包括多效蒸馏水装置主体68、工作蒸汽控制管组75、蒸馏水出水管组33、蒸馏水温度调节装置和蒸馏水冷凝装置；所述的蒸馏水温度调节装置是由蒸馏水温度调节器15和调节阀14构成；所述的蒸馏水冷凝装置是由一级蒸馏水冷凝器9和二级蒸馏水冷凝器9`构成，一级蒸馏水冷凝器9的外腔（即壳程）与二级蒸馏水冷凝器9`的外腔连通，一级蒸馏水冷凝器9的内腔（即管程）与二级蒸馏水冷凝器9`的内腔通过管道9``连通；

[0024] 所述工作蒸汽控制管组75通过管道76连接多效蒸馏水装置主体68的第一效蒸发器77，多效蒸馏水装置主体68的第一效预热器73连接一次凝水疏水装置66，多效蒸馏水装置主体68的第末效预热器40分别通过管道30和管道29连接一级蒸馏水冷凝器9，多效蒸馏水装置主体68的第末效蒸发器35通过管道28连接一级蒸馏水冷凝器9，多效蒸馏水装置主体68的第末效蒸发器35通过管道51连接废热回收装置62中的浓缩水热能回收器50；管道32的一端连接废热回收装置62中的一次凝水热能回收器60，另一端分别连接蒸馏水温度调节器15和调节阀14的一端；管道13的一端分别连接二级蒸馏水冷凝器9`和调节阀14的另一端，管道13的另一端连接二级蒸馏水冷凝器9`；

[0025] C、所述的进料水控制装置44通过管道46连接废热回收装置62中的浓缩水热能回收器50，所述的一次凝水疏水装置66通过管道65连接废热回收装置62中的一次凝水热能回收器60。

[0026] 在所述管道32中还安装有由止回阀和流量计构成的单向计量装置38。

[0027] 所述的浓缩水热能回收器50、一次凝水热能回收器60、蒸馏水温度调节器15和多效蒸馏水装置主体68为列管式或盘管式。

[0028] 所述的多效蒸馏水装置主体68为七至十效蒸馏水装置。

[0029] 所述浓缩水热能回收器50的浓缩水排放口49和一次凝水热能回收器60的一次凝水排放口58各自独立。

[0030] 本发明的高效节能型多效蒸馏水机，采用了一次凝水热能回收器，部分回收了一次蒸汽凝水中所含的热量；并采用了浓缩水热能回收器，又部分回收了浓缩水中所含的热量，并将热量回收在进料水中，使进料水温度有较大的提高，从而保证了蒸馏水出口温度符合JB20030-2004《多效蒸馏水机》标准中的规定，因而，不仅回收了废热，而且还提高了蒸馏水机的效数，使其可达到七至十效，从而产生了双项节能效果,可为国家节省大量的能源。同时，将一次凝水疏水装置安装在第一效预热器和一次凝水热能回收器之间，可防止因一次蒸汽泄漏进入一次凝水热能回收器中，而增加不必要的能量流失；因此，具有较好的节能效果。此外，将浓缩水热能回收器的浓缩水排放口和一次凝水热能回收器的凝水排放口设置成各自独立，可防止因一次凝水压力高而流入第末效蒸发器中，导致污染蒸馏水现象的发生。

[0031] 据样机（八效蒸馏水机）测试，本发明的高效节能型多效蒸馏水机,与现有的六效蒸馏水机相比，其节能效率提高了28%以上。

附图说明

[0032] 图1是本发明的结构原理示意图。

[0033] 图中：

[0034] 1是多效蒸馏水装置，2是第二效预热器，3是管道，4是管道，5是第二效蒸发器，6是管道，7是第三效预热器，8是管道，9是一级蒸馏水冷凝器，9`是二级蒸馏水冷凝器，9``是管道，9```是呼吸器，10是管道，11是管道，12是管道，13是管道，14是调节阀，15是蒸馏水温度调节器，16是管道，17是管道，18是第四效预热器，19是管道，20是管道，21是第四效蒸发器，22是管道，23是管道，24是第五效蒸发器，25是管道，26是管道，27是第六效蒸发器，28是管道，29是管道，30是管道，31是管道，32是管道，33是蒸馏水出水管组，34是管道，35是第末效蒸发器，36是管道，37是管道，38是单向计量装置，39是管道，40是第末效预热器，41是管道，42是管道，43是第七效蒸发器，44是进料水控制装置，45是管道，46是管道，47是第七效预热器，48是管道，49是浓缩水排放口，50是浓缩水热能回收器，51是管道，52是管道，53是管道，54是第六效预热器，55是管道，56是管道，57是管道，58是一次凝水排放口，59是第五效预热器，60是一次凝水热能回收器，61是管道，62是废热回收装置，63是管道，64是管道，65是管道，66是一次凝水疏水装置，67是管道，68是多效蒸馏水装置主体，69是管道，70是第三效蒸发器，71是管道，72是管道，73是第一效预热器，74是管道，
75是工作蒸汽控制管组，76是管道，77是第一效蒸发器，78是管道，79是管道，80是管道。

具体实施方式

[0035] 以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。

[0036] 本实施例为八效蒸馏水机，是由进料水控制装置44、多效蒸馏水装置1、废热回收装置62和一次凝水疏水装置66构成，见附图1所示。

[0037] 进料水控制装置44包括水泵和水阀（可采用手动阀或气动阀或电动阀，或手动阀和气动阀或电动阀双套备用）。

[0038] 废热回收装置62是由浓缩水热能回收器50和一次凝水热能回收器60构成，浓缩水热能回收器50和一次凝水热能回收器60之间通过管道55连接；浓缩水热能回收器50上设置有浓缩水排放口49，一次凝水热能回收器60上也设置有一次凝水排放口58，两个排放口各自独立；浓缩水热能回收器50和一次凝水热能回收器60可为列管式换热器，也可为盘管式换热器。

[0039] 一次凝水疏水装置66是常见的疏水装置，是由疏水器、止回阀和手动阀构成。

[0040] 多效蒸馏水装置1是由多效蒸馏水装置主体68、工作蒸汽控制管组75、蒸馏水出水管组33、蒸馏水温度调节装置和蒸馏水冷凝装置构成，蒸馏水温度调节装置是由蒸馏水温度调节器15和调节阀14构成，蒸馏水冷凝装置是由一级蒸馏水冷凝器9和二级蒸馏水冷凝器9`以及呼吸器9```构成，多效蒸馏水装置主体68、蒸馏水温度调节器15和一级蒸馏水冷凝器9以及二级蒸馏水冷凝器9`可为列管式换热器，也可为盘管式换热器。

[0041] 工作蒸汽控制管组75是常见的工作蒸汽引入装置，包括有过滤器、手动阀或气动阀或电动阀、压力传感器、流量调节阀和压力表等。

[0042] 蒸馏水出水管组33是常见的蒸馏水引出装置，包括有取样阀、气动隔膜阀或电动阀或手动阀等。

[0043] 呼吸器9```是常见的蒸馏水冷凝装置用的换气装置，用于排出冷凝器中的不凝气体。

[0044] 多效蒸馏水装置主体68是一个八效蒸馏水装置（也可采用七效或九效或十效蒸馏水装置），可为列管式，也可为盘管式。

[0045] 使用时，纯化水由进料水控制装置44通过管道46引入浓缩水热能回收器50的管程（也可采用壳程，本例采用管程）中，吸收浓缩水热能回收器50壳程中浓缩水的热量，进行第一次预热；其后，通过管道55进入一次凝水热能回收器60的管程（也可采用壳程，本例采用管程）中吸收一次凝水的热量，进行第二次预热；接着，通过管道61、单向计量装置38（是由止回阀和流量计构成）和管道32（注：管道61实际上是管道32的一部分，是由单向计量装置38将管道32分隔后形成的）引入蒸馏水温度调节器15的预热腔中，再经管道13引入二级蒸馏水冷凝器9`的预热腔中，分别吸收蒸馏水温度调节器15和二级蒸馏水冷凝器9`中的热量（即：进行第三、四次预热），然后，由管道9``引入一级蒸馏水冷凝器9中进行预热，再经管道30引入第末效预热器40中进行预热，其后，依次经管道36、第七效预热器47、管道26、第六效预热器54、管道23、第五效预热器59、管道16、第四效预热器18、管道10、第三效预热器7、管道6、第二效预热器2、管道78、第一效预热器73中依次预热，再由管道
79引入第一效蒸发器77进行蒸发；工作蒸汽（即一次蒸汽）由工作蒸汽控制管组75经管道
76引入第一效蒸发器77中进行加热作功，之后，自身凝结成一次凝水和部分加热蒸汽，成为混合流，由管道74引至第一效预热器73中给纯化水预热，其后，混合流被引至一次凝水疏水装置66进行疏水处理，流出的一次凝水由管道65引入一次凝水热能回收器60的壳程中，加热流经一次凝水热能回收器60管程中的纯化水，然后，由一次凝水排放口58排出，此时，一次凝水的温度不大于40℃。由第一效蒸发器77产生的新蒸汽经管道4引向第二效蒸发器5中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道3引至第二效预热器2中给纯化水预热，再由管道71引至第三效预热器7中；在第一效蒸发器77中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道72被引至第二效蒸发器5中进行蒸发。第二效蒸发器5产生的新蒸汽由管道8引至第三效蒸发器70中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道80引至第三效预热器7中给纯化水预热，再由管道67引至第四效预热器18中；在第二效蒸发器5中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道11被引至第三效蒸发器70中进行蒸发。
第三效蒸发器70产生的新蒸汽由管道17引至第四效蒸发器21中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道19引至第四效预热器18中给纯化水预热，再由管道64引至第五效预热器59中；在第三效蒸发器70中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道69被引至第四效蒸发器21中进行蒸发。第四效蒸发器21产生的新蒸汽由管道20引至第五效蒸发器24中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道57引至第五效预热器59中给纯化水预热，再由管道56引至第六效预热器54中；在第四效蒸发器21中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道63被引至第五效蒸发器24中进行蒸发。第五效蒸发器24产生的新蒸汽由管道25引至第六效蒸发器27中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道
53引至第六效预热器54中给纯化水预热，再由管道48引至第七效预热器47中；在第五效蒸发器24中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道22被引至第六效蒸发器27中进行蒸发。第六效蒸发器27产生的新蒸汽由管道45引至第七效蒸发器43中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道42引至第七效预热器47中给纯化水预热，再由管道41引至第末效预热器40中；在第六效蒸发器27中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道52被引至第七效蒸发器43中进行蒸发。第七效蒸发器43产生的新蒸汽由管道37引至第末效蒸发器35中进行加热作功，之后，自身凝结成蒸馏水由管道39引至第末效预热器
40中给纯化水预热，再由管道29引至一级蒸馏水冷凝器9中；在第七效蒸发器43中未被蒸发的纯化水，在效间压差作用下，经管道34被引至第末效蒸发器35中进行蒸发。第末效蒸发器35产生的新蒸汽由管道28引至一级蒸馏水冷凝器9中。

[0046] 在第末效蒸发器35中未被蒸发的纯化水，成为浓缩水，由管道51引入浓缩水热能回收器50的壳程中，加热流经浓缩水热能回收器50管程中的纯化水，然后，由浓缩水排放口49排出，此时，一次凝水的温度不大于30℃。被引至一级蒸馏水冷凝器9中的蒸馏水以及由第末效蒸发器35产生、并被引入一级蒸馏水冷凝器9中的蒸汽，在一级蒸馏水冷凝器9进行一级冷凝，其中的不凝气体通过呼吸器9排出；经过冷凝的蒸馏水，进入二级蒸馏水冷凝器9`中，进行二级冷凝，然后，经过蒸馏水温度调节器15冷凝，进行温度调节，最后，由管道31被引至蒸馏水出水管组33，进而引出。

[0047] 控制调节阀14的开启程度，可让一部分预热水直接通过调节阀14进入二级蒸馏水冷凝器9`的预热腔中，从而可调节由蒸馏水温度调节器15输出的蒸馏水的温度。

[0048] 本发明的高效节能型多效蒸馏水机，适合制药厂、食品饮料厂、医院和生化科研等部门用于制备蒸馏水。