CN103537105A - 一种带分布器的多相流蒸发系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多相流蒸发系统，包括设置有固体颗粒进口（15）的循环管（16）和加热室（6）、蒸发分离室（8）、颗粒过滤器（4）和分布器（19）；循环管（16）与颗粒过滤器（4）连接，颗粒过滤器与加热室（6）连接，加热室(6)与蒸发分离室（8）连接，蒸发分离室（8）的物料出口与循环管（16）连接，所述蒸发分离室（8）还设置有蒸汽出口。本发明提出的系统结构紧凑，有效地提高蒸发面积，从面大幅度提高蒸发效率，节约了蒸汽消耗。通过增加分布器，提高了换热效率，防止了换热管结垢或挂壁，延长了蒸发器清洗周期。

Description

一种带分布器的多相流蒸发系统及其应用

技术领域

本发明属于热交换领域，具体为一种应用蒸汽的热交换系统及其应用。

背景技术

蒸发浓缩及结晶技术广泛应用于石油、化工、煤化工、氯碱、医药、食品、水处理及海水淡化等领域，蒸发浓缩及结晶装置通常有降膜蒸发器、刮板薄膜蒸发器、三相流蒸发器等多种类型。传统的三相流蒸发器由于具有防垢、防挂壁、强化传热等优点，而被推广应用，尤其适合易结垢料液的蒸发。

传统的三相流蒸发器在结构上也有一定限制，具体体现在：

1.固体颗粒在加热室内分布不均，往往出现外围加热管固体颗粒分布较少的现象，长时间运行后，外围加热管容易出现结垢或挂壁现象。

2.由于传统蒸发器的物料蒸发过程主要由汽液固分离室完成，而汽液固分离室往往设计较小，从而大大影响了蒸发效果，显著降低了蒸发效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种带分布器的多相流蒸发系统。

本发明的另一目的是提出一种应用所述带分布器的多相流蒸发系统蒸发物料的方法。

实现上述目的的具体技术方案为：

一种多相流蒸发系统，包括加热室和设置有固体颗粒进口的循环管，该系统还包括蒸发分离室、颗粒过滤器和分布器；

所述循环管与颗粒过滤器连接，颗粒过滤器与加热室连接，加热室的与蒸发分离室连接，蒸发分离室与循环管连接，蒸发分离室还设置有蒸汽出口。所述加热室内设置有分布器，分布器设置有物料进口，其内部设置有多个竖直放置的旋流组件和导流板，导流板位于旋流组件下方，所述旋流组件由导流筒和螺旋板组成，螺旋板位于导流筒内。

其中，所述颗粒过滤器的浓缩物料出口与结晶罐连接。

其中，所述蒸发分离室的蒸汽出口与表面冷凝器连接。

其中，所述蒸发分离室是圆柱体下连接圆锥体的形状。

其中，所述加热室设置有蒸汽入口和冷凝液出口,所述蒸汽入口位于加热室上部，所述冷凝液出口位于加热室下部。

其中，所述固体颗粒进口是带观察口的加料装置；所述颗粒过滤器还设置有浓缩物料出口，浓缩物料出口与结晶罐连接。

其中，所述导流板是弧形弯曲的形状。

其中，所述旋流组件有5~500个。

一种用本发明所提出的多相流蒸发系统蒸发物料的方法，包括步骤：需浓缩物料通过进料口注入到蒸发分离室，再进入循环管，同时，固体颗粒通过固体颗粒进口进入循环管，经过颗粒过滤器后，需浓缩物料和固体颗粒进入加热室，通过分布器被均匀的分配到加热室的各换热管内，需浓缩物料被加热后进入蒸发分离室；当蒸发分离室内的物料浓缩后的浓度满足产品要求时，浓缩所得物料经过过滤板的过滤，进入结晶罐。

其中，所述通过分布器被均匀的分配，是需浓缩的物料和固体颗粒通过物料进口进入加热室，首先通过导流板，使物料和固体颗粒按照导流板的弯曲弧度向中间及四周流动，物料和固体颗粒被均匀的分布到各旋流组件内，按照螺旋板螺旋方向旋流。

其中，加热的蒸汽从加热室的蒸汽入口进入加热室进行换热，换热后的蒸汽冷凝液从冷凝液出口排出。

其中，所述需浓缩物料被加热后进入蒸发分离室后，汽化产生的蒸汽进入表面冷凝器。

其中，所述蒸发分离室内没有被汽化的物料和固体颗粒加上新补充的物料，进入循环管再次的蒸发分离。

本发明的有益效果在于：

本发明的整个系统结构紧凑，大大节约了建筑安装面积。通过蒸发分离室的适当设置，能够有效的提高蒸发面积，从而大幅度提高蒸发效率，节约了蒸汽消耗。通过增加分布器，提高了换热效率，使固体颗粒分布均匀，防止了换热管结垢或挂壁，大大延长了蒸发器清洗周期。通过增加丝网除沫器，从而大大提高了汽液分离效果。该系统适用于石油、化工、煤化工等行业的废水蒸发，实现零排放，也适用于烧碱以及食品等物料的蒸发浓缩。

附图说明

图1是本发明的多相流蒸发系统；

图2是分布器结构示意图。

图1和图2中，1为结晶罐，2为第四连接管线，3为过滤板，4为过滤器，5为第一连接管线，6为加热室，7为第二连接管线，8为蒸发分离室，9为丝网除沫器，10为第三连接管线，11为表面冷凝器，12为真空泵，13为排放口，14为进料口，15为固体颗粒入口，16为循环管，17为蒸汽入口，18为冷凝液出口，19为分布器，20为旋流组件，21为导流筒，22为螺旋板，24为分布器的物料进口。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中，如无特殊说明，均为本领域常见设备。

实施例1：带分布器的多相流蒸发系统

参见图1和图2。

一种多相流蒸发系统，包括布置有加料装置的固体颗粒进口15的循环管16、加热室6、蒸发分离室8、颗粒过滤器4、分布器19、丝网除沫器9、表面冷凝器11、和结晶罐1。加料装置设置有观察口。

颗粒过滤器4包括物料入口和物料出口，其内部设置有过滤板3。加热室6包括物料入口和物料出口，其内部设置有分布器19和换热管，分布器位于加热室下部。换热管的布置和现有设备的布置相同。分布器19包括物料进口24，其内部设置有10个均匀分布的竖直放置的旋流组件20和弧形的导流板23，导流板23位于旋流组件20下方，旋流组件20由导流筒21和螺旋板22组成。

蒸发分离室8包括其底部的物料出口、下部的进料口14和顶部的蒸汽出口，蒸发分离室8上部设置有丝网除沫器9，表面冷凝器11包括蒸汽入口和冷凝液排放口13，表面冷凝器11连接有真空泵12，所述颗粒过滤器4包括物料进口、液体出口和浓缩液出口。

循环管16与颗粒过滤器4的物料入口连接，颗粒过滤器的物料出口通过第一连接管线5与加热室6物料入口连接，加热室6的物料出口通过第二连接管线7与蒸发分离室8连接，蒸发分离室8的物料出口与循环管16连接，蒸发分离室8的蒸汽出口通过第三连接管线10与表面冷凝器11连接，颗粒过滤器4的浓缩物料出口通过第四连接管线2与结晶罐1连接；

加热室为圆柱体，蒸发分离室是圆柱体下连接圆锥体的形状。

加热室6设置有蒸汽入口17和冷凝液出口18,蒸汽入口17位于加热室6上部，冷凝汽出口18位于加热室下部。实施例2：使用实施例1的多相流蒸发系统蒸发物料

需浓缩液体为12wt%NaOH+15wt%NaCl混合溶液，通过进料口14注入到蒸发分离室8，再进入循环管16，需浓缩液体的进料速度为3000Kg/h。蒸发分离室的体积为15m³。同时，惰性的刚玉固体颗粒通过固体颗粒进口15进入循环管16，经过颗粒过滤器4后，需浓缩物料和惰性固体颗粒（混合的物料）经过第一连接管线5进入加热室6，通过分布器19物料被均匀的分配到加热室6的各换热管内，被加热后通过第二连接管线7进入蒸发分离室8，汽化产生的蒸汽向上经过丝网除沫器9，通过第三连接管线10进入表面冷凝器11，冷凝液通过排放口13排出回收，不凝汽通过真空泵12抽出。

用于加热的蒸汽从加热室6的蒸汽入口17进入加热室进行换热，换热后的蒸汽冷凝液从冷凝液出口18排出。用于加热的蒸汽的温度为200℃。

没有被汽化的混合溶液和固体颗粒加上新补充的物料，进入循环管16再次的蒸发分离；当物料的浓缩倍数满足要求时，即物料的浓度符合产品要求，物料经过过滤板3的过滤，通过第四连接管线2进入结晶罐。

混合的物料进入加热室6，通过分布器19物料被均匀的分配，使物料通过物料进口24进入加热室，首先通过导流板23，使物料按照导流板23的弯曲弧度向中间及四周流动，在物料进入旋流组件20前，打乱物料的分布规则，对物料进行第一次分布，物料被均匀的分布到各旋流组件20内，经过螺旋板22，使物料按照螺旋方向旋流，固体颗粒在物料内均匀分布。

混合溶液经蒸发浓缩后，在结晶罐1中析出NaCl晶粒，并得到30wt%NaOH溶液。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多相流蒸发系统，包括加热室（6）和设置有固体颗粒进口（15）的循环管（16），其特征在于，该系统还包括蒸发分离室（8）、颗粒过滤器（4）和分布器（19）；

所述循环管（16）与颗粒过滤器（4）连接，颗粒过滤器（4）与加热室（6）连接，加热室（6）与蒸发分离室（8）连接，蒸发分离室（8）与循环管（16）连接，所述蒸发分离室（8）还设置有蒸汽出口；

所述加热室（6）内设置有分布器（19），分布器（19）设置有物料进口（24），其内部设置有多个竖直放置的旋流组件（20）和导流板（23），导流板（23）位于旋流组件（20）下方，所述旋流组件（20）由导流筒（21）和螺旋板（22）组成，螺旋板（22）位于导流筒（21）内。

2.如权利要求1所述的多相流蒸发系统，其特征在于，所述蒸发分离室（8）是圆柱体下连接圆锥体的形状，蒸发分离室（8）的蒸汽出口与表面冷凝器（11）连接。

3.如权利要求1所述的多相流蒸发系统，其特征在于，所述加热室（6）还包括蒸汽入口（17）和冷凝液出口（18）,所述蒸汽入口（17）位于加热室（6）上部，所述冷凝汽出口（18）位于加热室下部。

4.如权利要求1所述的多相流蒸发系统，其特征在于，所述固体颗粒进口（15）是带观察口的加料装置；所述颗粒过滤器（4）还设置有浓缩物料出口，浓缩物料出口与结晶罐（1）连接。

5.如权利要求1所述的多相流蒸发系统，其特征在于，所述导流板（23）是弧形弯曲的形状；分布器内的旋流组件有5~500个。

6.一种用权利要求1~5任一所述的多相流蒸发系统蒸发物料的方法，包括步骤：需浓缩物料注入到蒸发分离室（8），再进入循环管（16），同时，固体颗粒进入循环管（16），经过颗粒过滤器（4），需浓缩物料和固体颗粒进入加热室（6），通过分布器（19）被均匀的分配到加热室（6）的各换热管内，需浓缩物料被加热后进入蒸发分离室（8）；当蒸发分离室（8）内的需浓缩物料的浓度满足产品要求时，浓缩所得物料经过过滤板（3）的过滤，进入结晶罐（1）。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过分布器（19）被均匀的分配，是需浓缩的物料和固体颗粒通过物料进口（24）进入加热室（6）后，首先通过导流板（23），使物料和固体颗粒按照导流板（23）的弯曲方向向中间及四周流动，物料和固体颗粒被均匀的分布到各旋流组件（20）内，按照螺旋板（22）螺旋方向旋流。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，加热的蒸汽从加热室（6）的蒸汽入口（17）进入加热室进行换热，换热后的蒸汽冷凝液从冷凝液出口（18）排出。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述需浓缩物料被加热后进入蒸发分离室（8）后，汽化产生的蒸汽进入表面冷凝器（11）。

10.如权利要求6~9任一所述的方法，其特征在于，所述蒸发分离室（8）内没有被汽化的物料和固体颗粒加上新补充的物料，进入循环管（16）再次的蒸发分离。

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