CN103071310A - 一种蒸发结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发结晶器，其包括：蒸发室；中心引流筒；蒸发室内锥；清液转料管；育晶沉降室折流筒；上循环管；外循环进料喷嘴；加热室；下循环管；强制循环泵；盐脚；二次蒸汽管；排汽管。该蒸发结晶器存在内外循环，外循环由蒸发室、上循环管、加热室、强制循环泵、下循环管构成；装置的内循环由中心引流筒、蒸发室内锥、育晶沉降室折流筒构成。本发明可达到在能够生产出粒度大纯度高的盐晶的同时，进一步降低单位产品的能耗，延长正常生产周期，提高综合经济效益的目的。

Description

一种蒸发结晶器

技术领域

本发明涉及蒸发结晶器，尤其一种制盐用中部进出料蒸发结晶罐。

技术背景

真空蒸发制盐中食盐产品的纯度与粒度密切相关，食盐晶粒粒度愈大，产品的纯度愈高。同时，食盐晶粒均匀性也是衡量食盐品质的重要指标。盐晶粒度较大且整齐一致，不仅感观良好，而且可以使食盐不易结块，减少食盐中松散剂的添加量。

真空蒸发制盐生产涉及到热能和电能消耗的问题。通常情况下，产品的粒度愈大，单位产品的能耗愈高。

根据相关文献资料介绍，生产大粒盐的结晶器常用的有奥斯陆蒸发结晶器、DBT型蒸发结晶器和JM型蒸发结晶器。这些类型的蒸发结晶器生产的盐粒径可达3mm以上，但单位产品的能耗极高。奥斯陆蒸发结晶器的蒸发区与育晶区分离，蒸发区内的料液过饱和度较低，否则在蒸发室内壁易形成盐垢，阻碍生产。育晶区内晶粒成长的动力主要来源于细晶体的溶解和小晶体的“粘接”，育晶区内晶粒生长缓慢，不利于提高生产强度，料液单次循环受热量小，不利于节能。DBT型蒸发结晶器采用顶部安装搅拌机，搅拌桨深入到蒸发器下部位置，带动料液内循环，延长了育晶时间。在含颗粒且有腐蚀性的溶液内部，桨底轴承寿命极难保证。搅拌桨叶片对大晶体有极强的机械硬性破碎，而且顶部安装搅拌机，在大型蒸发罐体上使用极为困难。JM型蒸发结晶器增大了育晶空间，但无法有效地让绝大部分小颗粒充分参与内循环。该型结晶器采用加热室顶部进料受热，可充分克服加热管内料液沸腾，但料液受热后产生的浮力不但没有利用，反而消耗外动力。

目前真空制盐行业常用的强制循环蒸发结晶罐有四种类型，如图1所示。总体上讲，这四种类型蒸发结晶罐的单位产品的能耗较低，可实行大型化生产，但产品的平均粒径一般小于0.7mm，并各自存在一些缺陷。

a型为外热式强制正循环切向进料蒸发结晶罐(1.蒸发室；2.加热室；3.强制循环泵；4.下循环管；5.盐脚；6.上循环管；7.二次蒸汽接管)。

该种蒸发罐制作相对简单，液面蒸发强度大；由于切向进料，形成固液偏析或分离，使需要长大的晶粒偏离过饱和溶液，沿管壁下降，盐脚中的晶体偏细，造成产品粒度小；当循环料液流速增大时，易造成部分未充分蒸发水分的料液进入下一次循环，即形成料液短路，造成温差损失；同时，液面附近易结盐垢，易造成大块盐堵塞加热管，从而导致正常生产周期短。该型蒸发罐较适用于无结晶生成的料液浓缩，在真空制盐行业正逐步被淘汰。

b型为外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶罐(1.蒸发室；2.轴向进料管；3.夹套；4.上循环管；5.加热室；6.强制循环泵；7.下循环管；8.盐脚；9.清液转料口；10.夹套排汽管；11.二次蒸汽接管)。

该种蒸发罐有较多优点，由于被加热后的料液从蒸发室中心管进入，并输至液面附近，蒸发室中心位置的液面蒸发强度大，筒壁附近蒸发强度相对较小，筒壁相对不易结盐巴；蒸发室内料液与结晶体同向轴向流动，固液混合均匀；蒸发室内加装夹套后，便于固液分离，清液从清液转料口排至下一效，更适用于盐硝联产。

该型蒸发罐缺点是被加热后料液仍在蒸发室内溶液的最上部沸腾，此处溶液的过饱和度最大，而晶粒却最细，不利于过饱和度被较大晶体快速吸收，同时晶体在蒸发室内的停留时间难以被延长，不利于获得较大晶体；已成形的大晶体被吸入下循环管，进入强制循环泵后会被破碎，尤其在为提高加热室传热系数而提高循环流速时，这种破碎更加强烈，从而导致过多晶核生成。

c型为外热式强制逆循环径向出料蒸发结晶罐(1.蒸发室；2.上循环管；3.加热室；4.强制循环泵；5.下循环管；6.盐脚；7.二次蒸汽接管)。

该型蒸发罐基本上克服了b型罐的缺点。在同等的加热强度、蒸发室截面积和容积的情况下，该型蒸发罐的正常周期要长于b型罐；所产生的晶体粒度要高于b型罐。但该型蒸发罐仍存在自身缺点。为了减少下循环管内流体阻力，循环管的横截面积一般为加热室内加热管总横截面积的1.5倍，循环管管径较大，与蒸发室相接的下口距液面较大，导致有部分未经充分闪发的料液直接进入下一循环，即有部分料液短路，不利于节能；被加热后的料液从蒸发室下锥体底部切向进入，易造成固液偏析；因为蒸发室液面附近溶液的过饱度最高，故该型蒸发罐还造成一部分已生成的过饱度的浪费。同时，下循环管易吸入气泡，易引起强制循环泵气蚀；长时期运行后，下循环管口易结盐垢。

d型为外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶罐(1.蒸发室；2.轴向出料管；3.上循环管；4.加热室；5.强制循环泵；6.下循环管；7.盐脚；8.二次蒸汽接管)。

该型蒸发罐为c型罐的改进型。由于轴向出料管口水平，管口可最大限度地接近液面，热料液短路的现象被最大限度地克服；由于轴向出料管进口段为较长的垂直的喇叭状锥形管，循环管吸入气泡的缺陷得到缓解。c型罐依然存在一部分已生成的过饱度浪费现象。

中国专利CN201055705Y(专利号：200720078713.5)公开了一种强制循环轴向出料蒸发器。如图2，该强制循环轴向出料蒸发器属于外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶罐和外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶罐的综合改进型，在下循环管上设置了带夹套的沉降室，但清液排管上方没有设排蒸汽管，易导致清液排管排液不畅；该专利蒸发器仍存在固液偏析的缺点；蒸发室液面附近溶液的过饱度最高，未被充分吸收便进入下一次循环，故而造成一部分已生成的过饱度的浪费。

中国专利CN201257309Y公开了一种轴向进料育晶蒸发罐，该罐在现行轴向进料蒸发罐的基础上，将下循环管从蒸发室的下锥形封头中段进入中心后上弯，沿轴线伸入蒸发室的直筒下段；上循环管在下循环管的料液进口的上段进入蒸发室。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸发结晶器，利用该蒸发结晶器，让真空制盐企业在能够生产出粒度大纯度高的盐晶的同时，进一步降低单位产品的能耗，延长正常生产周期，提高综合经济效益。

该发明装置(或蒸发结晶器或设备)包括：

蒸发室；优选，该蒸发室包括上部封头、中间圆筒和下部锥体(即下锥)；

中心引流筒，其容纳于蒸发室中，优选的是该中心引流筒处于蒸发室的中间圆筒部分之内；

蒸发室内锥，其设置在蒸发室中部且位于中心引流筒下方，蒸发室内锥的上端与蒸发室的内壁连接，中心引流筒的下部(优选带有锯齿)靠近蒸发室内锥或承载于蒸发室内锥上；其中蒸发室内锥上部区域或空间称为A区，和蒸发室内锥下部区域或空间称为B区；

清液转料管，其在蒸发室外壁上设置、位于蒸发室内锥下侧与蒸发室圆筒之间的空间(即B区)的上端或上部，

育晶沉降室折流筒，其在蒸发室内锥下方且偏心安装，优选地，蒸发室内锥的下端伸入育晶沉降室折流筒的上端内；

上循环管，其上端穿过蒸发室的下部(或下锥)，进入蒸发室内，并伸入到育晶沉降室折流筒内；

外循环进料喷嘴，其安装在上循环管的上端管口的上方、自育晶沉降室折流筒内插入中心引流筒的下部内；

加热室，其上端与上循环管的下端连接；

下循环管，其上端连接到蒸发室内锥下侧与蒸发室圆筒之间的空间(即B区)的上端或上部，其下端连接到加热室的下端；

强制循环泵，其安装在下循环管与加热室之间；

盐脚，其安装在蒸发室的底部；

二次蒸汽管，其位于蒸发室的上封头的顶端；排汽管，其下端安装在蒸发室圆筒壁上并且排汽管与蒸发室圆筒之间的接口位于蒸发室内锥下侧与蒸发室圆筒之间的空间的上端或上部。优选地，排汽管的上端接入二次蒸汽管。

在本申请中“任选”表示有或没有。

在绝大部分情况下，为了多次重复利用蒸汽热能，制盐类蒸发结晶器采用三到六台联合生产。第一台蒸发结晶器内料液蒸发产生的蒸汽通过管道输入第二台蒸发结晶器的加热室内作为热源，加热第二台蒸发结晶器内料液。通常，加热室为管壳式，热源蒸汽在管外向管内料液传热，二者不混合。第二台蒸发结晶器内料液蒸发产生的蒸汽通过管道输入第三台蒸发结晶器的加热室。依次类推，可达第六台蒸发结晶器的加热室。在本领域中，第一台蒸发结晶器简称为首效，第二台蒸发结晶器简称为二效，依次类推，最后一台蒸发结晶器简称为末效。第一台蒸发结晶器的加热室的进汽管道称为生蒸汽管。上一台蒸发结晶器(即上一效)内料液蒸发产生的蒸汽通过管道输入下一台(即下一效)蒸发结晶器的加热室所用的管道称为二次蒸汽管。末效二次蒸汽管接入冷凝系统内，使末效二次蒸汽与循环水混合。该蒸汽冷却为水，体积急剧缩小，使冷凝系统内形成高度真空。真空的联动效应，使各效工作介质压力、温度依次降低，是整个系统的传热推动力，也是上一效部分清液转入下一效的动力。末效二次蒸汽的热量最终散入大气。本发明蒸发结晶器既适合单台生产，也适合多台联合生产。

蒸发室的上部封头也可以称作顶盖。更优选，蒸发室的上部封头或顶盖呈现为锥体形式，因此称作上锥或上锥部。

一般，从水平面高度考虑，排汽管与蒸发室圆筒之间的接口高于在清液转料管与蒸发室圆筒之间的接口。虽然是一高一低的设计，但一般来说，前者不是在后者的正上方，例如两者(所述两个接口)可以在蒸发室圆筒上相对设置。

下循环管的上端管口在排汽管的下端管口的下方。

优选的是，中心引流筒上部为锥状出料管(上粗下细型，即上端内径大于下端内径)，中部为圆筒，下部为锥状吸料管(上细下粗型，即上端内径小于下端内径)，外循环进料喷嘴插入中心引流筒的锥状吸料管内。

本发明的装置(或蒸发结晶器或设备)存在内、外循环。装置(或设备)的外循环主体由蒸发室、上循环管、加热室、强制循环泵、下循环管构成。装置(或设备)的内循环主体由中心引流筒、蒸发室内锥、育晶沉降室折流筒构成。

该发明装置的外部循环的进入口(即：外循环进料喷嘴)在蒸发室的中部位置，排出口(即：下循环管的上端口)也在蒸发室的中部位置，进出料口由蒸发室内锥及内锥的出口管隔开。蒸发室内锥上部区域(或空间)为蒸发及过饱和度快速吸收区(以下简称A区)，蒸发室内锥下部区域(或空间)为育晶及固液分离区(以下简称B区)；A区的料液存在内部循环；B区内的料液存在内部循环。

中心引流筒在A区内，上部接近正常工作液面，下部(优选具有锯齿状的下边缘)靠近蒸发室内锥和/或承载于内锥上(优选地，中心引流筒的下部有锯齿并且该下部承载于内锥上)。中心引流筒上部为锥状出料管，中部为圆筒，下部为锥状吸料管。锥状吸料管的下部优选带有锯齿。设有锯齿可促使料液紊流，减少颗粒下沉，提高小颗粒被吸进中心引流筒的概率，并防止喘振。一定粒度的且较高浓度的颗粒存在，有助于过饱度得到快速有效的吸收。外循环进料喷嘴安装在上循环管上方，插入中心引流筒的锥状吸料管内。上循环管穿过蒸发室的下锥，进入蒸发室内，并穿过育晶沉降室折流筒与外循环进料喷嘴相连。

育晶沉降室折流筒在蒸发室内锥下方，偏心安装，偏向上循环管的进口的相反方向，为外循环提供更大的沉降横截面积；该折流筒下部为斜切口，斜口的长边偏向上循环管的进口的同向方向，以阻止盐粒接近上循环管的进口，并延长溶液的折流路线。

上循环管和清液转料管的进口均设置在B区的上部，接近蒸发室内锥的上端，处于蒸发室的中部。该处的料液会释放少量蒸汽，积于B区的最上部，对料液循环和清液转料都有负面影响，故通常设置排汽管。排汽管进口安装在上循环管的上方，紧贴蒸发室内锥的上缘或上端。排汽管出口接入二次蒸汽管，保证最大限度地集气和排气。

盐脚安装在蒸发室下锥的底部，有集盐、淘洗盐晶、进料及排盐的作用。

优选的是，在蒸发室内锥与蒸发室圆筒之间的连接处上下侧设置平衡管(例如一个或两个平衡管)，平衡管直径等同盐脚进料管直径。平衡管的作用是缓解A、B区的压差，在盐脚进料时，液面能得到快速反应，能更好地促进液位恒定控制。

本发明的效果

1.本发明主要在外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶罐的基础上改进，在外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶罐的蒸发室筒体高度小幅增加的情况下，通过本发明的独特的结构设计，可大幅延长晶体在罐的运行路线，延长其停留时间；

2.本发明可克服外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶罐存在的一部分已生成的过饱度的浪费现象；

3.本发明可延长真空制盐蒸发结晶罐的正常生产周期；

4.在生产大粒盐的情况下，该发明为提高强制外循环流速创造工艺许可条件，让生产大粒盐的真空制盐蒸发结晶器的产能得到进一步提高，总体能耗进一步降低；

5.本发明装置可用于大型化生产大粒盐。

附图说明

图1为现有技术中常用的强制循环蒸发结晶罐的结构示意图。

图2为本发明外热式轴向进料蒸发结晶器的整体结构示意图。

图3为本发明外热式轴向进料蒸发结晶器蒸发室的局部放大图。

图4为本发明外热式轴向进料蒸发结晶器蒸发室沿C-C、E-E方向切面图。

图5为NaCl溶液溶解度与温度关系曲线图。

具体实施方式

以下参照附图来说明本发明。如图2所示，该真空制盐用中部进出料蒸发结晶罐由蒸发室1、中心引流筒2、平衡管3、清液转料管4、蒸发室内锥5、外循环进料喷嘴6、上循环管7、加热室8、强制循环泵9、下循环管10、盐脚11、育晶沉降室折流筒12、排汽管13、二次蒸汽管14组成。

装置的外循环主体由蒸发室1、上循环管7、加热室8、强制循环泵9、下循环管10构成。

装置的内循环主体由中心引流筒2、蒸发室内锥5、育晶沉降室折流筒12构成。

蒸发室包括上锥、中间圆筒和下部锥体(即下锥)。优选，盐脚安装在蒸发室下锥的底部。

蒸发室内锥5设置在蒸发室1中部，起分隔A、B区的作用。A区为蒸发及过饱和度快速吸收区，B区为育晶及固液分离区。中心引流筒2在A区内，上部接近正常工作液面，上部与液面之间的垂直距离为0.3～1.2m，优选为0.5～1.0m，更优选0.7～0.8m，下部靠近蒸发室内锥5距离为0.05～0.5m，优选为0.1～0.3m，更优选0.1～0.15m。中心引流筒上部为锥状出料管，中部为圆筒，下部为锥状吸料管；锥状吸料管的下部带有锯齿。优选锯齿的形状为三角型，进一步优选锯齿的形状为等腰三角形，顶角角度为10°～45°，优选15°～30°，更优选20°～25°。设有锯齿可促使料液紊流，减少颗粒下沉，提高小颗粒被吸进中心引流筒的概率，并防止喘振。外循环进料喷嘴6安装在上循环管7上方，插入中心引流筒2的锥状吸料管内，外循环进料喷嘴6的喷嘴锥角度为0°～60°，优选为5°～20°，进一步优选为10°～15°。上循环管穿过蒸发室1的下锥，进入蒸发室内，并穿过育晶沉降室折流筒12与外循环进料喷嘴6相连。

育晶沉降室折流筒12在蒸发室5内锥下方，偏心安装，偏向上循环管7的进口的相反方向，为外循环提供更大的沉降横截面积；该折流筒下部为斜切口，斜口的长边偏向上循环管7的进口的同向方向，以阻止盐粒接近上循环管的进口，并延长溶液的折流路线。所述育晶沉降室折流筒的上端口靠近蒸发室内锥下端，其距离为0.05～2m，优选为0.1～1.5m，进一步优选为0.4～1.2m或者0.6～1.0m。

上循环管7和清液转料管4的进口均设置在B区的上部，接近蒸发室内锥5的上端，处于蒸发室1的中部，上循环管的管口上缘距蒸发室内锥5的上端口的距离为0.1～2.0m，优选为0.4～1.7m或0.6～1.5m，进一步优选为0.9～1.2m。排汽管进口13安装在上循环管7的上端口上方，紧贴蒸发室内锥5；排汽管出口接入二次蒸汽管，保证最大限度地集气和排气。

盐脚11安装在蒸发室下锥1的底部，有集盐、淘洗盐晶、进料及排盐的作用。

在蒸发室内锥5的上缘(或蒸发室内锥5与蒸发室圆筒的连接处)的上下侧设置平衡管3，平衡管直径等同盐脚进料管直径。平衡管的作用是缓解A、B区的压差，在盐脚进料时，液面能得到快速反应，能更好地促进液位恒定控制。

排汽管13进口安装在B区的上部，接近蒸发室内锥5的上端；管口上缘距内锥上端口的距离为0.05～1.0m，优选为0.1～0.8m，更优选为0.2～0.5m；排汽管出口接入二次蒸汽管14内。

如图5所示，根据NaCl在水中的溶解度及相对极限过饱和度绘制NaCl溶液溶解度与温度关系曲线图，。图中曲线AB为饱和溶解度曲线，OD为超溶解度曲线；曲线AB下侧为稳定区，区内溶液不结晶；OD上侧为不稳区，区内溶液在不受任何扰动和刺激下都会析出晶核；AB与OD间为亚稳区(或称介稳区)，工业结晶器的工作区在亚稳区内。假定制盐工业结晶器在H点进料(对应温度t*)，溶剂不蒸发，只是冷却，并冷却到温度t，那么它获得的过饱和度为ΔC；假定在H点进料，溶剂蒸发，并及时均匀地补充热量，使温度始终恒定在t*，然后冷却到温度t，那么它获得的过饱和度总量为ΔC”。可见对于溶解度随温度上升的食盐溶液来说，通过蒸发获得成核和晶体成长的动力远大于冷却。绝大部分情况下，制盐蒸发结晶器中的料液离开加热室后，在蒸发室内不再受热，料液边蒸发水份，边降低温度，所形成的过饱度最大值ΔC’应在液面附近；在产生晶核、推动晶体成长的同时，过饱和度逐渐降低。强制外循环蒸发器的工作过程可近似地用封闭曲线EM’F’表示，EM’F’所围成的面积愈接近曲边梯形FEMN的面积，就表明单次循环得到的产量愈高。

如果尽可能地提高强制循环蒸发结晶罐的单次循环的温升和过饱和度，并有能力全部吸收该过饱和度，减少已生成的过饱和度的溶液参与循环，减少已生成的大颗粒参与循环，减少成核数量，让成核速率与晶体成长速率保持平衡，那么就可以提高单次循环的能量利用效率，提高真空制盐的产量、粒度，并降低单位产品的能耗。

根据胡修慈、周卓霖、冯义琨等人的研究，在加热室蒸汽压力为3.23kgf/cm²、蒸发室二次蒸汽压力为1.423kgf/cm²，含晶体料液密度为1453kg/cm³(为四效真空蒸发制盐首效的基本参数)的情况下，蒸发罐内起始沸腾点距液面约3.3～4.1米。(参考文献：胡修慈.制盐蒸发器中的合理液面高度，井矿盐技术，1984(3)，16；周卓霖.关于真空制盐生产最佳液面计算高度的探讨，井矿盐技术，1983(3)，23；冯义琨.真空制盐蒸发器最佳液面高度的探索，井矿盐技术，1982(5))

过饱度是成核和晶体成长的动力，在制盐蒸发结晶器中过饱度来源于溶剂蒸发。饱和溶液被加热后，距液面下方约3.3～4.1米处开始溶液才开始沸腾，同时产生过饱和度；距离液面越近，沸腾越剧烈，过饱和度的产生速率愈高，过饱和度的累积程度也愈高。如果有办法在液面下方约3.3～4.1米处产生负压，那么该处沸腾将更加剧烈，起始沸腾点也会下移。该处负压程度愈高，立体沸腾的空间愈大；此处距液面间的过饱和度生成速率的梯度就会愈小，甚至过饱和度的生成速率最高点会移至该处。

如果有足够数量和足够大的晶粒在起始沸腾处与液面之间吸收过饱和度，那么不仅会使晶粒得到良好的成长，也会使液面附近累积的过饱和度得到大幅降低，使得液面附近的罐壁结盐巴的难度大幅增加。同时，加速液面附近溶液向下的流速，也会增加罐壁结盐巴的难度。

根据水力喷射泵的原理，在制盐蒸发结晶器中部喷射进料，喷嘴附近产生负压，吸引周围的流体一起同向运动。

食盐晶体生长速率较小，延长其在过饱和溶液中的停留时间可促使晶粒长大。

根据本发明的设计，接近饱和的卤水从盐脚11底部进料管进入盐脚，淘洗盐脚内大颗粒盐后进入蒸发室1内，作为蒸发结晶器的料液来源，并控制着蒸发室1内的液面恒定；原料液连同B区内的清液进入下循环管10再进入强制循环泵9接受动力；强制循环泵将料液输入加热室8进行加热；加热后的料液经上循环管7进入外循环进料喷嘴6，从喷嘴以较高的速度喷入中心引流筒2进口，吸引中心引流筒下部的溶液及颗粒进入引流筒；此处距常规起始汽化点较近，加之负压，热料液开始汽化，形成过饱和度，同时由于颗粒的引入，产生的过饱和度开始被吸收；在中心引流筒2中，存在一面产生过饱和度，一面过饱和度又被晶粒吸收的现象；由于引流向上，细小颗粒在中心引流筒内外随液不断循环，颗粒只有在达到一定粒度时才能降落到蒸发室内锥5向下的入口中。中心引流筒2内外料形成循环促使大部分过饱和度被晶粒吸收，使得蒸发室1的液面附近的料液过饱和度较同等换热面积和蒸发面积的“外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶罐”要低得多；同时蒸发室筒壁向下的流速也比后者高1倍多，使得液面附近的筒壁结盐巴的难度大幅增加，从而使得正常有效生产时间得以大幅延长。

过饱和度被大部分吸收的溶液连同达到一定粒度的颗粒从蒸发室内锥5出口向下流，吸引育晶沉降室折流筒12外侧的料液加入二次内部循环，让长到一定粒度的颗粒与溶液充分接触，获得更多的成长动力。达到粒度要求的颗粒与溶液分离，落入盐脚11，接受原料卤水淘洗，最终排出蒸发结晶器。

残存极少过饱度的溶液与大颗粒分离后，沿育晶沉降室折流筒12外侧向下循环管10进口移动，进行下一轮外循环。少部分清液由清液转料管4转入下一效，大部分清液连同原料卤水从育晶沉降室折流筒12短边侧折流进入下循环管10中，进行外循环。

该蒸发结晶的下循环管10进口处溶液中含有的过饱和度要比同等换热面积和蒸发面积的“外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶罐”在下循环管入口处溶液的过饱和度低；含有的大粒径的固体颗粒量要比“外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶罐”在下循环入口处溶液要少。

B区中蒸发室内锥5与蒸发室1的下夹角内积存的气体由排汽管13直接排入二次蒸汽管14内，由于二次蒸汽管内压力低，排气效果更好。

在蒸发室内锥5上下侧设置平衡管。平衡管可是缓解A、B区的动压差，在盐脚11进料时，液面能得到快速反应，可促进液位恒定控制。

在本申请中的每一“效”是指多台联合生产时的每一台蒸发结晶器。因此，也可以称作每一“级”。

实施例：

在4效真空制盐蒸发的首效中应用中部进出料内外循环蒸发结晶罐。该罐由蒸发室1、中心引流筒2、平衡管3、清液转料管4、蒸发室内锥5、外循环进料喷嘴6、上循环管7、加热室8、强制循环泵9、下循环管10、盐脚11、育晶沉降室折流筒12、排汽管13、二次蒸汽管14及其它常规附属部件组成。

蒸发室筒体高度为11米，内径为7米，在距筒体上口5.3米处安装内锥(锥角60°)；内锥的出口管直径2.5米，高1.3米；中心引流筒(总高约5.1米)安装在内锥上侧，其上部距工作液面0.7米，下部靠近内锥0.15米；中心引流筒上部为锥状出料管，中部为圆筒(直径为2.2米)，下部为锥状吸料管；锥状吸料管的下部带有等腰三角形锯齿(顶角为20°，高0.85米)；锥状设有锯齿可促使料液紊流，减少颗粒下沉，提高小颗粒被吸进中心引流筒的概率，并防止喘振；上下循环管内径为1.4米；喷嘴锥角为9°，喷嘴出口直径0.95米；喷嘴插入内锥3米，进入中心引流筒0.85米；内锥的出口管插在育晶沉降室折流筒内，内锥与其出口管接缘比育晶沉降室折流筒高约0.1米。

育晶沉降室折流筒为内径3.3米；育晶沉降室折流筒偏心安装，中轴线偏向上循环管的进口的相反方向；育晶沉降室折流筒上部平口，下部的一半为平口，总高5.4米，另一半为斜切口，从直径处切到对边距其上口2.5米处，斜口的长边偏向上循环管的进口的同向方向。育晶沉降室折流筒的偏心安装目的在于让近下循环口处的溶液中的颗粒有最大的沉降空间和沉降面积；育晶沉降室折流筒的斜切口是含颗粒溶液的出口，其长边可阻止盐粒接近上循环管的进口，并延长溶液的折流路线；育晶沉降室折流筒的下部平口处距蒸发室底锥0.1米。上循环管从育晶沉降室折流筒的斜切口处通过，然后其中轴线延伸、圆弧弯曲，再与蒸发室同中轴线。

上循环管进口和清液转料管的进口上缘接近蒸发室内锥的上端；上循环管进口管口上缘距内锥上端口的距离为0.5米，清液转料管的进口上缘距内锥上端口的距离为0.25米。蒸发室内锥下侧接排汽管(内径0.2米)，管口上缘距内锥上端口的0.15米；排汽管出口接入二次蒸汽管内。

在蒸发室内锥上下侧设置2处平衡管(内径0.3米)，缓解蒸发室内锥的动压差，在盐脚进料时，液面能得到快速反应。

工作时，蒸发室内料液温度105℃，加热管内流速约2.2米/秒，喷嘴出口流约5米/秒，中心引流筒引流量约7.2米³/秒；强制循环泵流量约4.17米³/秒，扬程约3.8米；下循环管进口处溶液过饱和度未消除分量为0.1；下循环管进口处溶液带入的颗粒的最大粒径为0.85mm；产量约40t/h，产品颗粒范围0.85～1.1mm，平均粒径1.0mm，正常连续生产周期约30天。

Claims (12)

1.一种蒸发结晶器，其特征在于，其包括：

蒸发室；

中心引流筒，其容纳于蒸发室中；

蒸发室内锥，其设置在蒸发室中部且位于中心引流筒下方，蒸发室内锥的上端与蒸发室的内壁连接，中心引流筒的下部靠近蒸发室内锥或承载于蒸发室内锥上；

清液转料管，其在蒸发室外壁上设置、位于蒸发室内锥下侧与蒸发室圆筒之间的空间的上端或上部，

育晶沉降室折流筒，其在蒸发室内锥下方且偏心安装；

上循环管，其上端穿过蒸发室的下部，进入蒸发室内，并伸入到育晶沉降室折流筒内；

外循环进料喷嘴，其安装在上循环管的上端管口的上方、自育晶沉降室折流筒内插入中心引流筒的下部内；

加热室，其上端与上循环管的下端连接；

下循环管，其上端连接到蒸发室内锥下侧与蒸发室圆筒之间的空间的上部，其下端连接到加热室的下端；

强制循环泵，其安装在下循环管与加热室之间；

盐脚，其安装在蒸发室的底部；

二次蒸汽管，其位于蒸发室的上封头的顶端；

排汽管，其下端安装在蒸发室圆筒壁上并且排汽管与蒸发室圆筒之间的接口位于蒸发室内锥下侧与蒸发室圆筒之间的空间的上端或上部。

2.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，其存在装置内、外循环，外循环由蒸发室、上循环管、加热室、强制循环泵、下循环管构成；和/或，装置的内循环由中心引流筒、蒸发室内锥、育晶沉降室折流筒构成。

3.根据权利要求1或2所述的蒸发结晶器，其特征在于，外部循环的进入口即外循环进料喷嘴在蒸发室的中部位置，排出口即下循环管的上端口也在蒸发室的中部位置，该进、出料口由蒸发室内锥及蒸发室内锥的出口管隔开，蒸发室内锥上部区域为蒸发及过饱和度快速吸收区即A区，蒸发室内锥下部区域为育晶及固液分离区即B区；其中，A区的料液存在内部循环；B区内的料液存在内部循环。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的蒸发结晶器，其特征在于，在蒸发室内锥与蒸发室圆筒之间的连接处上下侧设置平衡管。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的蒸发结晶器，其特征在于，中心引流筒在A区内，上部接近正常工作液面，中心引流筒的下部靠近蒸发室内锥和/或承载于蒸发室内锥上，或者中心引流筒的下部有锯齿并且该下部承载于内锥上。

6.根据权利要求5所述的蒸发结晶器，其中，中心引流筒上部为锥状出料管，中部为圆筒，下部为锥状吸料管。

7.根据权利要求6所述的蒸发结晶器，其特征在于，锥状吸料管的下部带有锯齿；优选锯齿的形状为三角型；进一步优选锯齿的形状为等腰三角形，顶角角度为10°～45°，优选15°～30°，更优选20°～25°。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的蒸发结晶器，其特征在于，育晶沉降室折流筒在蒸发室内锥下方，偏心安装，偏向上循环管的进口的相反方向。

9.根据权利要求8所述的蒸发结晶器，其特征在于，育晶沉降室折流筒下部为斜切口，斜口的长边偏向上循环管的进口的同向方向。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的蒸发结晶器，其特征在于，育晶沉降室折流筒在B区，上端口靠近蒸发室内锥；蒸发室内锥出料口插在育晶沉降室折流筒内；

和/或

育晶沉降室折流筒偏心安装，中轴线偏向上循环管的进口的相反方向；以及，育晶沉降室折流筒下部为斜切口，斜口的长边偏向上循环管的进口的同向方向。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的蒸发结晶器，其特征在于，上循环管进口和清液转料管的进口均设置在B区的上部，接近蒸发室内锥的上端。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的蒸发结晶器，其特征在于，排汽管进口安装在B区的上部，接近蒸发室内锥的上端或上缘。

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