CN103706135A - 一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，加热管内的钢丝螺旋与布膜螺旋一起自动地往复运动清洗。降膜流动自身的波动性是往复运动清洗的动力源的一部分，但是主要来自转喷淋管的喷淋量与整个设备横截面均布的筛板流量的变化组合，使各分区筛板的总流量发生周期性的变化，由此造成钢丝螺旋、钢丝弹簧承受的轴向力周期性的显著变化。往复行程大小通过喷淋阀调节，往复运动的周期长短可以通过压盖对填料的压紧力大小调节。结构简单，管内污垢清洗能力强而均匀，能够大幅度的提高加热管内会生长污垢的降膜式蒸发器的效率。

Description

一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器

技术领域

本发明的一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，涉及列管降膜蒸发装置的管内螺旋振动往复清洗和传热强化。它主要适用于加热管内容易生长污垢的降膜蒸发装置，对易垢溶液的列管降膜式热泵蒸发装置能够大幅度的提高节能效益。

背景技术

现有的蒸发器自动清洗技术有多种。例如，ZL002224697.x专利《自转扭带自动清洗式高效蒸发器》的扭带清洗技术，2008年无机盐工业第8期《蒸发装置防垢新技术及其在氯化钙生产中的应用》介绍的流态化清洗技术，都是加热管内满流条件下应用的清洗技术，不能够作为管内壁降膜流动的蒸发器。

2006年石油化工设备第5期介绍的自动清洗式管式降膜蒸发器，是对管外污垢清洗的技术，可是降膜蒸发器的绝大多数是管内降膜、而不是管外降膜，并且靠外力驱动、结构复杂，又是间歇清洗。

最新专利CN201110038777.3《一种管内自动清洗防垢降膜式蒸发装置》，虽然除垢防垢能力强，但是流态化粒子容易阻塞布膜器入口，可靠性不高。

发明内容

本发明提出一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，利用管内壁降膜流动的流速波动性和高流速的两大特点，实现管内振动螺旋往复运动的自动清洗，不仅可以解决现有技术的这些不足，而且是管内传热流体动力自动清洗，不需要外部动力，结构简单、节能、可靠性高，能够比较好地应用于列管式管内降膜蒸发装置的自动清洗和传热强化，尤其适合于管内壁生长结晶性盐垢和硬垢的降膜蒸发器和降膜式热泵蒸发装置。

本发明的技术方案为：一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，主要部件有加热管、钢丝弹簧、布膜螺旋、钢丝螺旋、进料室、筛板、分区筛板、喷淋管、喷淋阀、循环泵。

每根加热管内设置一根钢丝螺旋。钢丝螺旋的上端与布膜螺旋的导向钩连接，下端自由。钢丝螺旋的主要功能是在加热管内流量周期性变化和降膜液流波动的共同作用下，产生径向振动和轴向往复运动，而且，每分钟都有多次行程不小于钢丝螺旋一个螺距的往复运动，对加热管内壁的污垢实现有效的均匀清洗；同时由于钢丝螺旋对管内壁降膜液流的周期性扰动，实现传热强化。钢丝螺旋的钢丝直径1.0～3.0mm，钢丝螺旋的外径比加热管内径小3～10mm，钢丝螺旋的螺距为加热管内径的(0.40～1.20)倍。钢丝螺旋一般采用不锈钢钢丝制造，对于重腐蚀性料液蒸发，可以采用包塑、涂塑或浸塑的钢丝。

布膜螺旋上设计有2-3个头的螺旋片，布膜螺旋与钢丝螺旋一起往复运动。布膜螺旋上的螺旋片的螺旋角在10°-30°的范围，螺旋片的主要作用是对流入加热管的液体进行导流，使之沿加热管内壁呈液膜螺旋流向下流动，提高液膜在管内壁的周向均布程度；另一个作用是，布膜螺旋与钢丝螺旋一起往复运动，对加热管的入口段进行往复擦洗，防止管口被污垢阻塞。布膜螺旋的下部为锥形的导向钩，往复运动时具有进入加热管的导向功能，也有利于悬挂钢丝螺旋的自动对中性。布膜螺旋的顶部是悬挂钩，用来与钢丝弹簧直接连接，也可以通过耐磨耐热的软绳与钢丝弹簧连接。

钢丝弹簧的弹性系数低，在10～40(N/m)的范围，大小取值与管内流速和加热管长度两者都有一致性的关系。钢丝弹簧的功能是钢丝螺旋往复行程的放大器，其原理是受降膜液流冲击的轴向力大小波动变化时产生的伸缩量可以大于钢丝螺旋的螺距。钢丝弹簧的安装方式是，上端穿过分区筛板，固定在分组钢丝上；并且，每根分组钢丝上固定的钢丝弹簧数必须在2个以上，以此防止钢丝螺旋在降膜液流作用下发生自转磨损管内壁。

筛板和分区筛板上的筛孔均布排列；筛孔大小为5-15mm；筛孔总面一般为筛板总面积的5％～20％，取值原则是保障设计负荷流量下，筛板和分区筛板上能有10mm以上的积液深度，来保障料液的均匀分布。

喷淋管的流量大小通过喷淋阀调节，经过旋转接头进入喷淋管。喷淋管的喷淋量大小以钢丝螺旋的轴向往复行程不小于一个螺距为原则。喷淋管的自转动力是从喷淋孔流出液流的反作用力。喷淋管的自转速度可以通过压盖对填料的压紧力大小调节。

分区筛板上有4-12块区隔板，设备直径愈大，块数愈多。中心区比扇形区小得多，并且与其中的一个扇形区连通。区隔板的高度30mm以上，区间液体不联通。工作原理是在筛板淋降流量和自转喷淋管的旋转喷淋量的变化组合下，使得各区的总流量发生周期性的变化，使加热管内的流量大小发生相应的周期性变化，作用在钢丝螺旋上的轴向力也同周期的变化，诱导钢丝弹簧周期性的伸长与缩短，实现钢丝螺旋往复运动均匀清洗的目的。

降膜流动自身的波动性也是钢丝螺旋往复运动清洗的动力源的一部分，但主要是自转喷淋管的喷淋量与整个设备横截面均布的筛板流量的变化组合。因此，对于加热管比较长、管内流速较大、料液结垢不太严重的管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器、只需要利用降膜流动自身的波动性来实现钢丝螺旋往复运动清洗，不需要喷淋管、喷淋阀和结构复杂区隔板的分区筛板，结构更简单，如图4所示。

附图说明

图1是本发明的一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器的总图。

图2是本发明分区筛板的隔板结构示意图。

图3是布膜螺旋的结构方案图。

图4是一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器的另一结构总图

具体实施方式

图中的1加热管2钢丝螺旋3布膜螺旋4钢丝弹簧5分区筛板6分组钢丝7筛板8进料室9填料10压盖11旋转接头12支座轴承13喷淋管14喷淋阀15主进料管16区隔板17循环泵18软绳19悬挂钩20螺旋片21导向钩22扇形区23中心区

一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，主要部件有加热管1、钢丝弹簧4、布膜螺旋3、钢丝螺旋2、进料室8、筛板7、分区筛板5、喷淋管13、喷淋阀15、循环泵17。

每根加热管1内设置一根钢丝螺旋2。钢丝螺旋2的上端与布膜螺旋3的导向钩21连接，下端自由。钢丝螺旋2的主要功能是在加热管1内流量周期性变化和降膜液流波动的共同作用下，产生径向振动和轴向往复运动，而且，每分钟都有多次行程不小于钢丝螺旋2一个螺距的往复运动，对加热管1内壁的污垢实现有效的均匀清洗；同时由于钢丝螺旋2对管内壁降膜液流的周期性扰动，实现传热强化。钢丝螺旋2的钢丝直径1.0～3.0mm，钢丝螺旋2的外径比加热管1内径小3～10mm，钢丝螺旋2的螺距为加热管1内径的(0.40～1.20)倍。钢丝螺旋2一般采用不锈钢钢丝制造，对于重腐蚀性料液蒸发，可以采用包塑、涂塑或浸塑的钢丝。

布膜螺旋3上设计有2-3个头的螺旋片20，布膜螺旋3与钢丝螺旋2一起往复运动。布膜螺旋3上的螺旋片20的螺旋角在10°-30°的范围，螺旋片20的主要作用是对流入加热管1的液体进行导流，使之沿加热管1内壁呈液膜螺旋流向下流动，提高液膜在管内壁的周向均布程度；另一个作用是，布膜螺旋3与钢丝螺旋2一起往复运动，对加热管1的入口段进行往复擦洗，防止管口被污垢阻塞。布膜螺旋3的下部为锥形的导向钩21，往复运动时具有进入加热管1的导向功能，也有利于悬挂钢丝螺旋2的自动对中性。布膜螺旋3的顶部是悬挂钩19，用来与钢丝弹簧4直接连接，也可以通过耐磨耐热的软绳18与钢丝弹簧2连接。

钢丝弹簧4的弹性系数低，在10-～40(N/m)的范围，大小取值与管内流速和加热管长度两者都有一致性的关系。钢丝弹簧4的功能是钢丝螺旋2往复行程的放大器，其原理是受降膜液流冲击的轴向力大小波动变化时产生的伸缩量可以大于钢丝螺旋2的螺距。钢丝弹簧4的安装方式是，上端穿过分区筛板5，固定在分组钢丝6上；并且，每根分组钢丝6上固定的钢丝弹簧4必须在2个以上，以此防止钢丝螺旋2在降膜液流作用下发生自转磨损管内壁。

筛板7和分区筛板5上的筛孔均布排列；筛孔大小为5-15mm；筛板7、分区筛板5的筛孔开孔率均为5％～20％，取值原则是保障设计负荷流量下，筛板和分区筛板上能有10mm以上的积液深度，来保障料液的均匀分布。

喷淋管13的流量大小通过喷淋阀14调节，经过旋转接头11进入喷淋管13。喷淋管13的喷淋量大小以钢丝螺旋2的轴向往复行程不小于一个螺距为原则。喷淋管13的旋转动力是从喷淋孔流出液流的反作用力。喷淋管13的自转速度可以通过压盖10对填料9的压紧力大小调节。

分区筛板5上有4-12块区隔板16，设备直径愈大，块数愈多。中心区23比扇形区22小得多，并且与其中的一个扇形区22连通。区隔板16的高度30mm以上，区间液体不联通。工作原理是在筛板7淋降流量和喷淋管13旋转喷淋量的变化组合下，使得各区的总流量发生周期性的变化，使加热管1内的流量大小发生相应的周期性变化，作用在钢丝螺旋2上的轴向力也同周期的变化，诱导钢丝弹簧4周期性的伸长与缩短，实现钢丝螺旋2往复运动均匀清洗的目的。降膜流动自身的波动性也是钢丝螺旋2往复运动清洗的动力源的一部分，但主要是自转喷淋管13的喷淋量与整个设备横截面均布的筛板7流量的变化组合。因此，对于加热管1比较长、管内流速较大、料液结垢不太严重的管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器、只需要利用降膜流动自身的波动性来实现钢丝螺旋2往复运动清洗，不需要喷淋管13、喷淋阀14和结构复杂区隔板16的分区筛板5，如图4所示，结构更简单。

Claims (5)

1.一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，主要部件有加热管、钢丝弹簧、布膜螺旋、钢丝螺旋、进料室、筛板、分区筛板、自转喷淋管、喷淋阀、循环泵，其特征为：每根加热管内设置一根钢丝螺旋，上端与布膜螺旋连接，下端自由；布膜螺旋上设计有2～3个头的螺旋片，螺旋片的螺旋角在10°-30°的范围，布膜螺旋与钢丝螺旋一起往复运动；钢丝弹簧的弹性系数在10～40(N/m)的范围，大小取值与管内流速高低和加热管长度有一致性的关系；筛板和分区筛板的筛孔均布排列，直径为5-15mm，筛孔总面积为筛板总面积的5％～20％；分区筛板上有4-12块区隔板，设备直径愈大，块数愈多，区隔板的高度30mm以上；中心区比扇形区小得多，并且与其中的一个扇形区连通；自转喷淋管的喷淋量大小通过喷淋阀调节，使钢丝螺旋的轴向往复行程达到一个螺距以上；喷淋管自转速度的快慢通过压盖对填料的压紧力大小调节。

2.根据权利要求1的一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，其特征在于：钢丝螺旋的钢丝直径1.0～3.0mm，外径比加热管内径小隙3～10mm，螺距为加热管内径的(0.40～1.20)倍。

3.根据权利要求1的一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，其特征在于：钢丝弹簧的安装方式是，上端穿过分区筛板，缠绕固定在分组钢丝上；并且，每根分组钢丝上固定的钢丝弹簧数必须在2个以上。

4.根据权利要求1的一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，其特征在于：布膜螺旋与钢丝弹簧直接连接，或通过软绳再与钢丝弹簧连接。

5.根据权利要求1的一种管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器，其特征在于：对于加热管(1)比较长、管内流速较大、料液结垢不太严重的管内振动螺旋往复清洗式降膜蒸发器、只需要利用降膜流动自身的波动性来实现钢丝螺旋(2)往复运动清洗，不需要喷淋管(13)、喷淋阀(14)、结构复杂区隔板(16)的分区筛板(5)。

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