佛山德众制药机械有限公司开发研制的高真空热泵双效浓缩器,改变了传统浓缩的冷凝方式;改进后的热泵双效技术,真空度更高,稳定性更好,节能效果显著,特别适用于含皂苷高、含糖高、热敏性强等特点的浓缩生产。
该机组由喷雾传质式冷凝器和热泵双效浓缩器二部分组成,主要特点如下:
(1)高真空:不需要冷却塔,不需要列管冷凝器,采用喷雾传质式冷凝器,利用风机、水环泵和小水泵,耗水量、耗电量非常低,真空度非常高。3000 L以下热泵双效的冷凝系统只需要12.5 kW以下总电耗,而真空度却达到-0.085 MPa以上。该技术已获得国家发明专利。
(2)低水耗:采用喷雾传质式有相变的对流换热方式代替了传统的列管式单相流体的对流传热,耗水量特别少。每小时1000 L热泵双效Ⅱ效需要冷凝的二次蒸汽只有350 kg,理论上喷在翅片管上蒸发吸热的水也只需350 kg,即理论上热泵双效冷却水耗量:2000 L为0.7 t,3000 L为1.1左右,但考虑喷淋的有效率因素应给以一定的富余量才能达到0.04~0.05 kg/(m2· s)的喷淋密度,并且考虑雾化需要一定的压力,在实际安装时1000 L ~ 3000 L高真空热泵双效使用的喷雾水泵不超过1.5 kW就获得了足够的水量。以下是各种类型浓缩设备的冷凝系统耗水量及循环泵动力比较:
循环泵功率(kW)单效 2000L 112 11 3000L 168 15普通双效 2000L 56 5.5 3000L 84 7.5普通热泵双效 2000L 40 4 3000L 60 5.5高真空热泵双效 2000L 7.2 1.1 3000L 11.4 1.5技术指标浓缩设备循环水量(t/h)进 35℃出45℃
热泵双效浓缩器是目前国内蒸汽消耗最低的浓缩设备,是今后浓缩生产的首选设备。但国内热泵双效在中药生产的浓缩过程中,由于锅炉蒸汽压力不稳定或某些中药材皂苷高、含糖高等因素造成Ⅰ、Ⅱ效真空波动大,难操作。德众药机采用热平衡方式解决了这个难题。除此之外德众药机产生的高真空热泵双效还具有以下显著特点:
高真空热泵双效浓缩机组
(1)节能、高效技术:采用喷雾传质式冷凝器和强制循环加热,节电、节汽、节水。例如2000L高真空热泵双效浓缩器,冷凝系统总耗电9.1 kW;蒸发1t水只需耗用0.375t蒸汽;冷却循环水7.2 t。
(2)消泡技术:中药材普遍存在含糖高,含皂苷高,浓缩时易产生泡沫,常出现暴沸、跑料现象,增加了操作难度并降低了生产效率。高真空热泵双效浓缩器采用喷雾技术,成功解决了浓缩中的消泡问题。
(3) 防垢技术:采用强制外循环三管程设计,大大增加了药液在列管中的流速,达到2 m/s左右;采用蒸汽喷射泵使加热混合蒸汽温度不超过90 ℃,大大延长了强洗周期,且药垢极薄易清洗。
(4)自动控制技术:液位、蒸汽压力、进液温度、消泡等自动控制,减少跑料的同时大大减轻了操作人员劳动强度。并实现网络管理、远程监控。
该设备在2010年3月在德众药业投入使用,2010年5月经佛山市节能监测中心对德众药业改造后的3000L热泵双效进行测试,比原3000L单效节约蒸汽62.61%,节约电耗73.55%。若按2010年德众药业浓缩的产量计算,改造后的浓缩锅综合节约成本185万元,投资回收期不过半年。
德众药机的高真空热泵双效取得了明显的经济效益,目前德众药业在建的大型提取生产基地全部采用了高效、节能、全自动的高真空热泵双效,不久全新的浓缩设备将投入使用,供正准备改造的企业借鉴。
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