CN102921179B - 全自动除垢多效蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动除垢蒸发器，该装置包括加热器和蒸发室，所述加热器的底部设置有能够使流体均匀分布到所述加热器列管中的颗粒分布器；所述加热器和蒸发室之间还设置有颗粒分离器。采用本发明技术方案的全自动除垢蒸发器，其产生的有益效果是能够简化除垢工艺，加强传热，增加传热系数，使得蒸发器能够在线清理除垢，实现连续生产。本发明优选的技术方案是所述颗粒分离器内设有加速环，还设有颗粒分离室和颗粒存储室，使液体在加速环所形成的离心力的作用下在经过圆柱形的颗粒分离室时产生高速旋转的涡流，做循环的旋转运动，实现颗粒固体和液体的快速分离。

Description

全自动除垢多效蒸发器

技术领域

本发明涉及蒸发器加热器列管内壁污垢消除技术领域，尤其是涉及一种采用固体颗粒自动除垢的蒸发器装置。

技术背景

蒸发器结垢是蒸发浓缩过程中普遍存在的问题，蒸发器结垢主要分为以下几类：硬性结垢，水溶性结垢，纤维和皂化物结垢，硅酸铝结垢，结垢现象主要是发生在加热器列管中，垢层大大的削弱了传热，降低传热系数，增加能耗，影响产品的产量和质量，严重时会影响生产，甚至造成停产。现有的除去污垢的方法主要是停车拆卸后采用人工、机械或化学方法清洗，从而造成减产损失。

因此从上世纪，国内外对这一领域进行了广泛而又深入的研究。但抑制结垢方面多为改变工艺条件，降低传热效率为代价，提高能耗和工业投资成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够简化除垢工艺，加强传热，增加传热系数，使得蒸发器在除垢的过程中连续生产的全自动除垢蒸发器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全自动除垢蒸发器，该蒸发器包括加热器和蒸发室，所述加热器的底部设置有能够使流体均匀分布到所述加热器列管中的颗粒分布器；所述加热器和蒸发室之间还设置有颗粒分离器。

采用上述结构的全自动除垢蒸发器，由于在加热器的底部设置有能够使流体均匀分布到所述加热器列管中的颗粒分布器，其产生的有益效果是使得进入加热器的含有颗粒的液体均匀分布进入加热器列管中，实现匀速平推流的理想状态，防止中间列管内流体流速过快，而周边列管因流速过慢，固体颗粒无法顺利通过列管，造成部分列管结垢的现象。由于有固体颗粒的杂乱运动，增大了流体对加热壁面的剪应力，使壁面附近溶液的过饱和度降低，延缓了溶液中溶质的析出，有效地防止污垢的形成。同时，颗粒破坏了边界层，导致沸腾传热系数增大。流体从加热器上端出料，进入颗粒分离器。分离器内流体流速减慢，固体颗粒下沉，实现汽液固分离。此外，在所述加热器和蒸发室之间还设置有颗粒分离器，分离器内流体流速减慢，固体颗粒下沉，实现气液固分离，气液流体进入蒸发室进行蒸发，一部分液体进行再循环。

作为本发明的进一步改进，所述颗粒分离器内设有加速环，还设有颗粒分离室和颗粒存储室，其产生的有益效果是：三相混合流体从侧向进入颗粒分离室，由于内置加速环的存在，让液体流速加快，从而使液体在加速环所形成的离心力的作用下在经过圆柱形的颗粒分离室时产生高速旋转的涡流，做循环的旋转运动，比流体重的颗粒被甩到分离室的外壁，颗粒顺着外壁滑落到收集室，气液体流经位于中心位置的涡流管，然后从出口流出。

作为本发明的进一步改进，所述颗粒存储室还设有颗粒进口，其产生的有益效果是有利于初次加入除垢颗粒，该颗粒进口还可以设置成以45℃斜角安装。

作为本发明的进一步改进，所述颗粒分离器与颗粒循环器的第一进口通过下降管相连接，所述第一进口位于颗粒循环器的第二进口上方偏后位置处，所述颗粒循环器的出口与所述加热器相连。采用这样的结构设置，其产生的有益效果是，由于颗粒从第一进口进入，循环液体从第二进口进入，将第一进口位于颗粒循环器的第二进口上方偏后位置处，这样，第二进口进入的液体由于有一定的速度，会在进口后面的一定范围内形成负压液流，这样，从第一进口进入的颗粒可以根据第二进口进入的液体的流速从而与液体混合后，再从出口处进入加热器中。

作为本发明的进一步改进，所述蒸发室设有泡沫捕集器，所述泡沫捕集器上设置有捕集器丝网，其产生的有益效果是：汽液相进入蒸发室，大量液体形成二次蒸汽从二次蒸汽出口排出，对于因浓度升高而易形成泡沫的液体，蒸发时形成的泡沫遇到泡沫捕集器的捕集器丝网后破裂。

作为本发明的进一步改进，所述颗粒分布器安装在距离所述加热器的下管板5~10mm处。经过发明人多次创造性的劳动，发现将颗粒分布器安装在距离所述加热器的下管板5~10mm处可以更好的实现匀速平推流，防止中间列管内流体流速过快，而周边列管因流速过慢的现象产生。

本发明要要解决的另一个问题是提供一种降低能耗，节约资源，蒸发速度快，循环度大的全自动除垢多效蒸发器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，将前述的全自动除垢蒸发器至少两个单元组合排列起来，其产生的有益效果是，节约了能源，提高了物料的浓缩比，提高了循环度，蒸发速度快。

附图说明

下面结合附图和本发明的实施方式进一步详细说明：

图1是全自动除垢蒸发器的结构示意图；

图2是颗粒分离器结构示意图；

图3是颗粒团在列管内流动示意图；

图4是颗粒分布器结构示意图；

图5是颗粒循环器结构示意图；

图6是全自动除垢多效蒸发器的结构示意图；

图中：1、进液口，2、下管箱，3、颗粒分布器，4、下管板，5、加热器，6、列管，7、上管板，8、上管箱，9、颗粒分离器，10、汽液相出口，11、颗粒分离室，12、颗粒进口，13、颗粒存储室，14、颗粒循环器，15、二次蒸汽出口，16、泡沫捕集器，17、蒸发室，18、浓缩液出料口，19、循环泵，20、颗粒分布器内环，21颗粒分布器外环，22、捕集器丝网，23、蒸汽进口，24、蒸汽喷射泵，25、生蒸汽进口，26、颗粒循环器的第一进口，27、颗粒循环器的第二进口，28、颗粒循环器的出口，29、第二进液口，30、开口圆孔盘。

具体实施方式

如图1所示，进液口1安装在加热器5的最底端，与下管箱2连接，颗粒分布器3安装在下管箱2上方约100mm处，在这个位置处最有利于颗粒液体混合物有足够的距离进入颗粒分布器内，使的颗粒均匀的分布，流体速度也得到合理划分，使其以大致均匀的速度分别进入安装在上管板7和下管板4之间的列管6内，进液口1的流体通过颗粒分布器3后，将中间流速较快的流体均匀分散至周边列管中，下管箱2与下管板4通过法兰连接，下管板4与上管板7中间焊接列管6，列管6以内抛光为佳，一方面光滑内壁可以抑制污垢的形成，另一方面防止因流速过快而破坏颗粒，上管箱8与上管板7也是通过法兰连接。

从附图3可以看出颗粒或颗粒团在列管6内的流动情况。

在附图4中，位于下侧的是颗粒分布器的俯视图，上侧是横截面示意图，看明显的看出，分布器内环、外环将分布器划分为两部分，且开口呈分散式，开口角度大约为120度，这样的结构设置避免使得中间部分流体速度过快，而两侧进入列管6的流体速度过慢。

如图1中所示，蒸汽则从蒸汽进口23进入加热器5，蒸汽进口管道上还设置有蒸汽喷射泵24，用于调节蒸汽的喷射速度以及蒸汽压强，在蒸汽喷射泵24与生蒸汽进口25的管道之间连接有一管道，该管道与蒸汽室相连，并设置有二次蒸汽出口15。

经过加热器的颗粒液体混合物从加热器5的顶部上管箱出口处进入颗粒分离器9，颗粒分离器9安装在加热器5与蒸发室17中间，如图1。

如图2所示，汽液固三相流体从D方向进入颗粒分离器9内，颗粒分离器与蒸发室17相连接的出口处还设置有孔径为1.5mm的开口圆孔盘30，用以阻止颗粒固体直接从出口处进入蒸发室17内。图1中，三相混合流体从侧向进入颗粒分离室11，颗粒分离器内置有加速环（未示出），该加速环置于颗粒分离室11中，流体在颗粒分离室11形成离心力，由于颗粒比重较大，沿壁下降进入颗粒存储室13，汽液相出口10位于颗粒分离器9上端，如图1所示，比重较轻的汽液相则从流汽液相出口10，E方向进入蒸发室17。颗粒分离室11下端与颗粒存储室13连接。颗粒通过下降管进入颗粒循环器14后与再循环的液体混合进入加热器，图2中的F方向。

图5所示的是颗粒循环器14的结构示意图，从下降管出来的颗粒固体，B箭头方向，经过颗粒循环器的第一进口26进入颗粒循环器，由循环泵19处过来的液体，A箭头方向，经颗粒循环器的第二进口27进入颗粒循环器，在此混合的液体和颗粒固体流经颗粒循环器的出口28，C箭头方向，进入到加热器5中。优选的，可以将颗粒循环器的第一进口26设置在颗粒循环器的第二进口27上方偏后位置处，如图5所示，这样，从颗粒循环器的第二进口27进入颗粒循环器的液体由于有一定的速度，会在液体周边形成一定的负压，从而带动颗粒固体，进而混合在一起；且颗粒固体会根据流体的速度而形成的负压大小调整与流体的混合度，流体速度大，负压就大，就会有更多的颗粒固体与液体混合，反之，流体速度小，负压就小，就会有比较少的颗粒固体与液体混合，从而达到颗粒固体与液体较均匀的混合度。

可在颗粒存储室13上以45度斜角安装设置颗粒进口12，便于初次使用时，固体颗粒由此口加入，如图1中所示。

汽液相进入蒸发室17，大量液体形成二次蒸汽从二次蒸汽出口15排出。对于浓度升高而易形成泡沫的液体，蒸发时形成的泡沫遇到泡沫捕集器16的捕集器丝网22后破裂。由于蒸发而形成的高浓度液体，一部分从浓缩液出料口18出料。另一部分通过循环泵19继续循环。

    在图6中，三个全自动除垢蒸发器组合在一起，左侧蒸发器的蒸发室的浓缩液出料口与中间蒸发器的第二进液口相连，左侧蒸发器的蒸发室的二次蒸汽出口与中间蒸发器的蒸汽进口相连；同样的，中间蒸发器的蒸发室的浓缩液出料口与右侧蒸发器的第二进液口相连，中间蒸发器的蒸发室的二次蒸汽出口与右侧蒸发器的蒸汽进口相连，这样就组成了一个全自动除垢多效蒸发器，其产生的有益效果是，节约了能源，提高了物料的浓缩比，提高了循环度，蒸发速度快。

本发明的全自动除垢蒸发器能有效地抑制污垢的形成，根据不同的物料和工况，选择适合的颗粒材质和形态，能大幅降低蒸发器中污垢带来的经济损失。并对形成的污垢进行在线清洗，可使换热器列管的热阻控制在较低的水平，增强传热效率，使加热器的热效率显著提高，降低能耗。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种全自动除垢蒸发器，该全自动除垢蒸发器包括加热器（5）和蒸发室（17），其特征在于：所述加热器（5）的底部设置有能够使流体均匀分布到所述加热器（5）列管中的颗粒分布器（3）；所述加热器（5）和蒸发室（17）之间还设置有颗粒分离器（9）；

所述颗粒分离器（9）内设有加速环，还设有颗粒分离室（11）和颗粒存储室（13）；

所述颗粒存储室（13）还设有颗粒进口（12）；

所述颗粒分离器（9）与蒸发室（17）相连接的出口处还设置有圆孔盘（30），所述颗粒分离器（9）与颗粒循环器（14）的第一进口（26）通过下降管相连接，所述第一进口（26）位于颗粒循环器（14）的第二进口（27）上方偏后位置处，所述颗粒循环器（14）的出口（28）与所述加热器（5）相连。

2.根据权利要求1所述的全自动除垢蒸发器，其特征在于：所述蒸发室（17）设有泡沫捕集器（16），所述泡沫捕集器（16）上设置有捕集器丝网（22）。

3.根据权利要求1或2所述的全自动除垢蒸发器，其特征在于：所述颗粒分布器（3）安装在距离所述加热器（5）的下管板（4）5~10mm处。

4.一种全自动除垢多效蒸发器，其特征在于：该多效蒸发器由至少两个如权利要求1~3任一项所述的全自动除垢蒸发器排列组成。