CN223818190U - 一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，包括蒸煮锅、蒸发器、蒸汽发生装置和冷凝水收集装置；蒸发器设置有黑液通道和蒸汽通道，黑液通道与蒸汽通道在蒸发器内间隔设置且互不连通；蒸汽发生装置通过第一蒸汽管与蒸汽通道的输入端相连通，蒸汽通道的输出端通过第一冷凝水管与冷凝水收集装置相连接；蒸煮锅的黑液输出端通过第一黑液管与黑液通道的输入端相连通，黑液通道的蒸汽输出端通过第二蒸汽管与蒸煮锅的蒸汽输入端相连接，黑液通道的黑液输出端与排黑液系统相连接。本方案中蒸煮锅在该蒸煮热源的作用下生产黑液，大大提高了蒸汽的利用率，解决了传统的黑液生产系统中蒸汽用量大的问题。

Description

一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统

技术领域

本实用新型涉及蒸煮锅技术领域，具体是一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统。

背景技术

在传统的蒸煮锅工艺中，为了有效的进行纤维素和木素的分离，通常需要大量的蒸汽作为加热和反应介质。这一过程中，蒸汽不仅负责将蒸煮锅内的物料加热至所需的高温，还参与了化学反应，促进木质素结构的解构与溶解。

由于蒸煮过程是一个持续且大规模的热量输入过程，因此，需要不断地向蒸煮锅中注入高温蒸汽，以维持反应所需的温度和压力条件。这不仅增加了能源(如煤炭、天然气或生物质燃料)的消耗，还可能对环境产生一定的负担，尤其是在能源转换过程中可能释放温室气体。

其次，传统蒸煮方法产生的黑液浓度相对较低。直接注入的大量蒸汽在参与反应的同时，也增加了黑液的总体积，从而稀释了黑液中的有效成分。低浓度的黑液不仅在后续处理(如浓缩、燃烧或化学回收)中效率较低，而且增加了处理成本和难度。

此外，直接注入蒸煮锅高压蒸汽，蒸煮锅内部压力波动较大，会导致蒸发器内黑液浓缩过程波动，进一步影响产品质量的一致性。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型提出了一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，蒸煮锅在二次蒸汽热源作用下，压力趋于更稳定，外排的黒液浓度得以增浓，减少了后工序的蒸汽消耗，降低了能源成本，解决了传统黒液生产系统中压力不稳定，外排黒液浓度低，后工序蒸汽用量大的问题。而且蒸汽通道与黑液通道间隔设置，使得蒸汽的热量能够高效地传递给黑液，黑液能够充分吸收蒸汽的热量而被浓缩，提高了整个系统的热效率，解决了传统的黑液生产系统中黑液浓度低的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，包括蒸煮锅、蒸发器、蒸汽发生装置和冷凝水收集装置；

所述蒸发器设置有黑液通道和蒸汽通道，所述黑液通道与所述蒸汽通道在所述蒸发器内间隔设置且互不连通；

所述蒸汽发生装置通过第一蒸汽管与所述蒸汽通道的输入端相连通，所述蒸汽通道的输出端通过第一冷凝水管与所述冷凝水收集装置相连接；

所述蒸煮锅的黑液输出端通过第一黑液管与所述黑液通道的输入端相连通，所述黑液通道的蒸汽输出端通过第二蒸汽管与所述蒸煮锅的蒸汽输入端相连接，所述黑液通道的黑液输出端与排黑液系统相连接。

所述第一蒸汽管的输入端与所述蒸汽发生装置相连通，所述第一蒸汽管的第一输出端与所述蒸汽通道的输入端相连接，所述第一蒸汽管的第二输出端与所述蒸煮锅的蒸汽输入端相连通。

所述第一冷凝水管的输入端与所述蒸汽通道的输出端相连接，所述第一冷凝水管的第一输出端与所述第一蒸汽管的输入端相连通，所述第一冷凝水管的第二输出端与所述冷凝水收集装置相连接。

所述第二蒸汽管的输入端与所述黑液通道的蒸汽输出端相连通，所述第二蒸汽管的输出端与所述第一蒸汽管的第二输出端相连通。

所述第一黑液管的第一输入端与所述蒸煮锅的黑液输出端相连通，所述第一黑液管的第二输入端与所述黑液通道的黑液输出端相连通，所述第一黑液管道的第一输出端与所述黑液通道的黑液输入端相连通，所述第一黑液管的第二输出端与排黑液系统相连通。

所述第一黑液管设有循环泵。

所述蒸发器包括多个相互拼接的散热片组，任意相邻两个所述散热片组之间的间隙为所述黑液通道，所述散热片组的内部空间为所述蒸汽通道。

所述散热片组包括两个相互贴合且相对设置的散热片，所述散热片包括多个规则排布的焊接部和凸起部，相邻两个所述散热片的所述焊接部固定连接；相邻两个所述散热片的所述凸起部形成所述蒸汽通道。

所述蒸煮锅的黑液输出端设置有黑液排放管，所述黑液排放管的输出端与所述排黑液系统相连通。

本实用新型的技术方案可以包括以下有益效果：

1、蒸煮锅在该蒸煮热源的作用下生产黑液，大大提高了蒸煮锅的操作压力，对系统稳定有益；大幅提高了外排黒液的浓度，高效的降低了后续工段浓缩需要的蒸汽量；回收的高温清洁冷凝水有效的节约了锅炉水处理成本。

2、蒸汽通道与黑液通道间隔设置，使得蒸汽的热量能够高效地传递给黑液，黑液能够充分吸收蒸汽的热量而被浓缩，提高了整个系统的热效率，解决了传统的黑液生产系统中黑液浓度低的问题。

附图说明

图1是本实用新型其中一实施例黑液的生产浓缩系统的示意图；

图2是本实用新型其中一实施例散热片组的剖视图；

其中，1、蒸煮锅；2、蒸发器；21、散热片组；22、散热片；23、焊接部；24、凸起部；3、蒸汽发生装置；4、冷凝水收集装置；5、排黑液系统；01、第一蒸汽管；02、第一冷凝水管；03、第一黑液管；04、第二蒸汽管；05、循环泵；06、黑液排放管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“拼接”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合图1至图2，描述本实用新型实施例的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统。

一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，包括蒸煮锅1、蒸发器2、蒸汽发生装置3和冷凝水收集装置4；

所述蒸发器2设置有黑液通道和蒸汽通道，所述黑液通道与所述蒸汽通道在所述蒸发器2内间隔设置且互不连通；

所述蒸汽发生装置3通过第一蒸汽管01与所述蒸汽通道的输入端相连通，所述蒸汽通道的输出端通过第一冷凝水管02与所述冷凝水收集装置4相连接；

所述蒸煮锅1的黑液输出端通过第一黑液管03与所述黑液通道的输入端相连通，所述黑液通道的蒸汽输出端通过第二蒸汽管04与所述蒸煮锅1的蒸汽输入端相连接，所述黑液通道的黑液输出端与排黑液系统5相连接。

蒸汽发生装置3产生的蒸汽通过第一蒸汽管01进入蒸发器2的蒸汽通道，在蒸汽通道内释放热量后，蒸汽变成冷凝水通过第一冷凝水管02流入冷凝水收集装置4。而此时，蒸发器2中黑液通道内的黑液与蒸汽通道中蒸汽进行热交换，使得黑液通道内的黑液被加热形成二次蒸汽和浓缩黑液。黑液通道中产生的二次蒸汽通过第二蒸汽管04回流到蒸煮锅1作为蒸煮热源。蒸煮锅1在该蒸煮热源的作用下生产黑液，大大提高了外排黒液的浓度，减少了系统综合蒸汽消耗，增大了蒸汽的缓冲空间，极高的稳定了蒸煮锅内的压力，稳定的回收了洁净冷凝水，降低了能源成本，解决了传统的黑液生产系统中蒸汽用量大的问题。

值得说明的是，蒸汽通道与黑液通道间隔设置，使得蒸汽的热量能够高效地传递给黑液，黑液能够充分吸收蒸汽的热量而被浓缩，提高了整个系统的热效率，解决了传统的黑液生产系统中黑液浓度低的问题。而且蒸汽通道与黑液通道互不连通，可以避免蒸汽与黑液直接混合而可能带来的杂质混入问题。

所述第一蒸汽管01的输入端与所述蒸汽发生装置3相连通，所述第一蒸汽管01的第一输出端与所述蒸汽通道的输入端相连接，所述第一蒸汽管01的第二输出端与所述蒸煮锅1的蒸汽输入端相连通。

在黑液生产浓缩的初始阶段，当蒸煮锅1需要大量蒸汽来启动黑液的初步加热与反应过程时，可将较多蒸汽直接分配至蒸煮锅1，确保其快速达到适宜的工作温度与压力条件，使黑液能够高效生产。而当蒸煮锅1内部反应稳定后，随着黑液向蒸发器2的输送，更多蒸汽可通过第一输出端导向蒸汽通道，用于黑液的浓缩工序。这种根据不同生产阶段需求的动态蒸汽分配方式，避免了蒸汽的过度供应与浪费，提高了蒸汽的整体利用效率，相较于固定蒸汽分配模式，可节省大量的蒸汽能耗，显著降低了生产成本。

传统的高压蒸汽输送，蒸煮锅面临蒸汽压力以及物料波动双重压力冲击，新的系统因二次蒸汽更接近使用需求，蒸发器2增大了蒸汽的缓冲空间，使压力更稳定，结果蒸煮锅压力操作也更稳定。

所述第一冷凝水管02的输入端与所述蒸汽通道的输出端相连接，所述第一冷凝水管02的第一输出端与所述第一蒸汽管01的输入端相连通，所述第一冷凝水管02的第二输出端与所述冷凝水收集装置4相连接。

当蒸汽在蒸汽通道中释放热量后，通过第一冷凝水管02的分流设计，一部分冷凝水被回送至第一蒸汽管01的输入端。这部分冷凝水与新鲜蒸汽混合，能够有效吸收新鲜蒸汽的多余热量，使新鲜蒸汽的过热度逐渐降低并趋近于饱和状态。

过热蒸汽的压力和流量受温度变化影响较大，在黑液生产浓缩系统中，如果蒸汽压力和流量不稳定，会导致蒸发器2内黑液浓缩过程波动，影响产品质量的一致性。因此，在黑液浓缩过程中，饱和蒸汽相比过热蒸汽具有更好的热交换性能。饱和蒸汽在冷凝时会释放出大量的潜热，这部分潜热能够更高效地传递给黑液，促进黑液中水分的蒸发，从而提高浓缩效率。

此外，过热蒸汽在与设备表面接触时，容易因高温导致设备结垢和腐蚀，尤其是在蒸汽通道和蒸发器2等关键设备中。当蒸汽过热度降低并转变为饱和状态后，蒸汽中的水分含量相对稳定，减少了因高温水分快速蒸发而留下杂质导致结垢的情况。

所述第二蒸汽管04的输入端与所述黑液通道的蒸汽输出端相连通，所述第二蒸汽管04的输出端与所述第一蒸汽管01的第二输出端相连通。

第二蒸汽管04连接黑液通道产生的蒸汽输出端与第一蒸汽管01的第二输出端，使得黑液在蒸发器2的黑液通道中受热浓缩时产生的二次蒸汽能够被有效收集并重新引入到系统的蒸汽循环当中。原本这些二次蒸汽如果直接排放会造成热量浪费，而现在它们可以再次参与到蒸煮锅1的加热过程中，作为补充蒸汽使用，减少了对蒸汽发生装置3所产生新鲜蒸汽的依赖。

通过第二蒸汽管04实现蒸汽循环利用，减少了系统对新鲜蒸汽大量、频繁的输入需求，从而可以避免因新鲜蒸汽频繁通入带来的设备热应力急剧变化情况。

所述第一黑液管03的第一输入端与所述蒸煮锅1的黑液输出端相连通，所述第一黑液管03的第二输入端与所述黑液通道的黑液输出端相连通，所述第一黑液管03道的第一输出端与所述黑液通道的黑液输入端相连通，所述第一黑液管03的第二输出端与排黑液系统5相连通。

其中，一部分黑液能够从黑液通道的黑液输出端再次回流至黑液通道的输入端，形成了一个黑液的内部循环路径。这种循环机制可让黑液多次经过蒸发器2中的浓缩处理，充分利用蒸发器2中的热量资源以及蒸汽与黑液之间的热交换条件，最大程度地提取黑液中的有用成分并去除其中的水分，实现更高效的浓缩效果。

在传统的黑液生产浓缩系统中，若黑液未能充分浓缩就直接排入排黑液系统5，会造成黑液中大量可利用成分的浪费，并且后续处理这些未充分浓缩黑液的成本也相对较高。而本系统中，通过第一黑液管03对黑液流向的合理调控，让黑液有机会在系统内循环起来，尽可能发挥黒液中的热能，减少了直接排入排黑液系统5的黑液量，降低了黑液资源的浪费情况，提高了黑液的整体利用率，有助于企业从黑液中获取更多有价值的产物，提升了经济效益。

所述第一黑液管03设有循环泵05。

循环泵05安装在第一黑液管03上，能够为黑液的流动提供额外的动力。在黑液的循环利用过程中，尤其是将黑液通道输出的黑液再次回流至黑液通道输入端进行多次浓缩时，仅依靠自然重力或常规的输送压力往往难以保证黑液形成稳定且高效的循环流动。循环泵05的存在克服了管道阻力以及黑液自身重力等因素的影响，使黑液可以顺畅地在系统内循环起来，确保黑液能够多次经过蒸发器2进行充分的热交换，最大程度地去除其中的水分，实现更高效的浓缩效果。

所述蒸发器2包括多个相互拼接的散热片组21，任意相邻两个所述散热片组21之间的间隙为所述黑液通道，所述散热片组21的内部空间为所述蒸汽通道。

相较于传统蒸发器2较为简单的管道式或腔体式结构，本方案的散热片组21自身拥有较大的表面积，蒸汽在散热片组21内部的蒸汽通道中流动时，能够与散热片22大面积接触；而黑液在相邻散热片组21之间的间隙(即黑液通道)流动，同样与散热片22有着充分的接触面积，有效提高散热效率。

散热片22通常由具有良好热传导性能的材料制成，其能够迅速地将蒸汽通道内蒸汽携带的热量传导至黑液通道中的黑液。而且，相邻散热片组21之间紧密的拼接方式，保证了热量在整个蒸发器2结构中的均匀传导，避免了局部热量积聚或传导不畅的问题。这使得黑液在流经各个部位的黑液通道时，都能均匀地接收到来自蒸汽的热量，实现更稳定且高效的热交换过程，进一步提升了黑液的浓缩质量和整体浓缩效果。

所述散热片组21包括两个相互贴合且相对设置的散热片22，所述散热片22包括多个规则排布的焊接部23和凸起部24，相邻两个所述散热片22的所述焊接部23固定连接；相邻两个所述散热片22的所述凸起部24形成所述蒸汽通道。

参照图2，两个凸起部24之间形成蒸汽通道，蓝色箭头为冷凝水的流动方向；两个散热片22之间形成黑液通道，其中红色箭头为二次蒸汽的流动方向，黑色箭头为浓缩黑液的流动方向。

由于凸起部24的存在，在蒸汽通道内形成了局部的狭小空间和流速变化区域。当蒸汽流经这些区域时，会产生强烈的热对流现象。热对流能够使蒸汽内部的热量更加均匀地分布，避免了局部过热或过冷区域的形成，确保了热量能够更全面、稳定地传递到整个散热片22表面。同时，这种热对流还能进一步增强蒸汽与散热片22之间的热交换，使黑液能够在更短的时间内吸收到足够的热量，提高了黑液的蒸发速率，有利于提升黑液的浓缩效率，减少浓缩所需的时间和能源消耗。

此外，相邻两个散热片22通过多个规则排布的焊接部23进行固定连接，这种多焊点的连接方式使得散热片组21的结构更加稳固。与传统的单一连续焊接或简单的连接方式相比，多个分散的焊接部23能够更好地承受蒸汽压力、黑液流动冲击以及设备运行过程中的振动等外力作用。在长期的高温、高压和高流速的工作环境下，散热片组21不容易出现松动、变形或开裂等问题，保证了蒸发器2的结构完整性和稳定性，延长了设备的使用寿命，减少了因设备故障导致的生产中断次数，提高了生产的连续性和可靠性。

黒液在两个换热器之间经过，黒液成平面薄膜式降膜流动，结垢几率低，如长期运行结垢容易自行脱落，由于黒液流道为平面式结构，清理非常便捷。

所述蒸煮锅1的黑液输出端设置有黑液排放管06，所述黑液排放管06的输出端与所述排黑液系统5相连通。

一方面，可按需取用蒸煮锅1排出的黑液，保障生产工序连续有序，利于黑液后续处理操作。另一方面，蒸发器2能随时按需清理，清理时不影响蒸煮锅1运行，可维持其内部生产环境稳定，减少系统间干扰，提升黑液生产系统的可靠性与经济性。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，包括蒸煮锅、蒸发器、蒸汽发生装置和冷凝水收集装置；

所述蒸发器设置有黑液通道和蒸汽通道，所述黑液通道与所述蒸汽通道在所述蒸发器内间隔设置且互不连通；

所述蒸汽发生装置通过第一蒸汽管与所述蒸汽通道的输入端相连通，所述蒸汽通道的输出端通过第一冷凝水管与所述冷凝水收集装置相连接；

所述蒸煮锅的黑液输出端通过第一黑液管与所述黑液通道的输入端相连通，所述黑液通道的蒸汽输出端通过第二蒸汽管与所述蒸煮锅的蒸汽输入端相连接，所述黑液通道的黑液输出端与排黑液系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述第一蒸汽管的输入端与所述蒸汽发生装置相连通，所述第一蒸汽管的第一输出端与所述蒸汽通道的输入端相连接，所述第一蒸汽管的第二输出端与所述蒸煮锅的蒸汽输入端相连通。

3.根据权利要求1所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述第一冷凝水管的输入端与所述蒸汽通道的输出端相连接，所述第一冷凝水管的第一输出端与所述第一蒸汽管的输入端相连通，所述第一冷凝水管的第二输出端与所述冷凝水收集装置相连接。

4.根据权利要求1所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述第二蒸汽管的输入端与所述黑液通道的蒸汽输出端相连通，所述第二蒸汽管的输出端与所述第一蒸汽管的第二输出端相连通。

5.根据权利要求1所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述第一黑液管的第一输入端与所述蒸煮锅的黑液输出端相连通，所述第一黑液管的第二输入端与所述黑液通道的黑液输出端相连通，所述第一黑液管道的第一输出端与所述黑液通道的黑液输入端相连通，所述第一黑液管的第二输出端与排黑液系统相连通。

6.根据权利要求1所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述第一黑液管设有循环泵。

7.根据权利要求1所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述蒸发器包括多个相互拼接的散热片组，任意相邻两个所述散热片组之间的间隙为所述黑液通道，所述散热片组的内部空间为所述蒸汽通道。

8.根据权利要求7所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述散热片组包括两个相互贴合且相对设置的散热片，所述散热片包括多个规则排布的焊接部和凸起部，相邻两个所述散热片的所述焊接部固定连接；相邻两个所述散热片的所述凸起部形成所述蒸汽通道。

9.根据权利要求5所述的一种黒液的二次蒸汽挥发、黒液浓缩和冷凝水回收的系统，其特征在于，所述蒸煮锅的黑液输出端设置有黑液排放管，所述黑液排放管的输出端与所述排黑液系统相连通。