CN108187355A - 一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于蒸发器技术领域，公开了一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，包括加热室和蒸发室，加热室分为上行床和下行床，蒸发室内设置有隔板，加热室和蒸发室内加入有固体颗粒与液相工质纯水组成的混合工质进行强制循环；隔板上部安装有固体颗粒分布板，固体颗粒分布板包括固定连接于隔板的侧板和垂直连接于侧板顶部的主板，主板水平设置且位于下行床上方；主板设置有多排由内而外逐渐变大的圆孔作为固体颗粒通道口。本发明结构简单、加工方便，能够在线防、除垢和强化传热，颗粒分布装置可以有效改善下行床的颗粒分布情况，能够使固体颗粒均匀地分布在下行床的管束中，有助于进一步改善强化传热和防、除垢的效果。

Description

一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器
技术领域
本发明属于蒸发器技术领域，具体的说，是应用于带隔板的竖直双管程循环型蒸发器的强化传热及防、除垢技术。
背景技术
带隔板的竖直双管程循环型蒸发器普遍应用在硫化碱等工业生产中。随着操作时间的延长，物料中的悬浮物或结晶物富集到管束的壁面，形成积垢。污垢的产生会使换热管内的传热系数下降，传热速率降低，换热设备需要定期进行停工清洗，导致了生产能力严重下降。目前，该类型蒸发器所采用的防、除垢方法主要包括物理方法和化学方法，如：采用高压水枪清洗和化学阻垢剂等，但是这些方法存在着停车影响生产、增加操作费用和污染环境等缺点，且不能从根本上解决设备的结垢问题。流化床换热防垢节能技术，是将流化床技术和换热过程相结合，通过流化的固体颗粒杂乱无章的运动，不断地剪切和碰撞加热壁面，破坏流动和传热的边界层，降低传热热阻，提高传热效率，同时可以有效延长结垢的诱导期，具有明显的防、除垢和强化传热的效果。该技术的实施是一个物理过程，防、除垢的机理与物料的种类无关，应用前景广阔，可以实现换热设备在线的强化传热和防、除垢。在流化床换热防垢节能技术的实施过程中，固体颗粒在管束中的分布将会影响颗粒对加热管壁面的碰撞和剪切，进而影响强化传热和防、除垢效果，因而颗粒在管束中的均匀分布是实现该技术良好操作的前提。
发明内容
本发明要解决的是竖直双管程循环型蒸发器在长期使用中传热性能下降和壁面结垢的技术问题，提供了一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，将流化床换热防垢节能技术应用在竖直双管程循环型蒸发器中，同时针对在该流化床蒸发器中上行床的一侧颗粒分布比较均匀，而在下行床中颗粒分布不均匀的问题，通过设置固体颗粒分布板改善颗粒分布的均匀性，从而达到良好的在线强化传热和防、除垢的效果。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，包括加热室和设置在所述加热室上方的蒸发室，所述加热室分为上行床和下行床，所述蒸发室内设置有隔板，其特征在于，所述加热室和所述蒸发室内加入有固体颗粒与液相工质纯水组成的混合工质进行强制循环；
所述隔板上部安装有固体颗粒分布板，所述固体颗粒分布板包括固定连接于所述隔板的侧板和垂直连接于所述侧板顶部一侧的主板，所述主板水平设置且位于所述下行床上方；
所述主板为半圆形板体，所述主板设置有呈横纵排布的多个圆孔作为固体颗粒通道口，在同一横向直线上排布的圆孔等间距设置且由内向外直径递增，在同一纵向直线上排布的圆孔等中心距设置且直径相同。
优选地，所述固体颗粒为聚甲醛颗粒，其为直径2.0-5.5mm的圆球形，密度为1390kg/m3；颗粒加入量为0.5％-2.0％，循环流量为10.66-19.14m3/h。
优选地，所述隔板的高度为0.05-0.2m。
优选地，所述侧板为长条形板体，所述侧板垂直连接在所述主板直线边沿下部；所述主板的半圆形板体的圆心与所述侧板的顶部中心点重合。
优选地，所述固体颗粒通道口的圆孔在横向上设置有六至八排。
优选地，所述主板的半圆形板体的直径为250-280mm，所述固体颗粒通道口的圆孔在横向上设置有七排，由内向外的各排圆孔直径分别为9-11mm，11-13mm，13-15mm，15-17mm，17-19mm，19-21mm，21-23mm。
优选地，所述侧板具有向下开口的卡槽，用于插装在所述隔板上部，以固定所述固体颗粒分布板。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单、加工方便，通过混合工质代替纯水在蒸发器内进行强制循环，循环流化床蒸发器可以起到在线防、除垢和强化传热的效果；并且在隔板上安装固体颗粒分布板，可以有效地改善带隔板的竖直双管程循环型流化床蒸发器中下行床的颗粒分布情况，能够使固体颗粒均匀地分布在下行床的管束中，剪切和碰撞下行床各管的加热壁面，破坏流动和传热的边界层，进而有助于进一步改善强化传热和防、除垢的效果。
附图说明
图1是本发明所提供的竖直双管程循环流化床蒸发器的结构示意图；
图1中：1、循环泵；2、颗粒收集器；3、电磁流量计；4、封头内隔板；5、上行床；6、下行床；7、加热室；8、蒸发室；9、隔板；10、固体颗粒分布板。
图2为图1中固体颗粒分布板的结构示意图；
图2中：101、主板；102、侧板；103、固体颗粒通道口。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，本实施例公开了一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，由加热室7和蒸发室8构成，蒸发室8位于加热室7的上方，其中加热室7可由封头内隔板4分为上行床5和下行床6，蒸发室8内设置有隔板9，流体流经加热室7的上行床5进入蒸发室8，并在蒸发室8内越过隔板9进入到加热室7的下行床6中。
为了解决带隔板的竖直双管程循环型蒸发器长期运转带来的结垢和传热性能下降的问题，本发明采用固体颗粒与液相工质纯水组成的混合工质代替纯水在蒸发器内进行强制循环。其中，固体颗粒优选为聚甲醛颗粒，聚甲醛颗粒为圆球形，直径为2.0-5.5mm，密度为1390kg/m3；颗粒加入量为0.5％-2.0％，循环流量为10.66-19.14m3/h，在该蒸发器中使聚甲醛颗粒可以循环流化的最小流量为10.66m3/h，而当循环流量高于19.14m3/h时，会有大量气泡进入蒸发器中。本实施例中聚甲醛颗粒的颗粒加入量为0.5％，颗粒加入量即为加入颗粒的堆体积与液体体积的百分比。
由于固体颗粒在封头内经均匀混合后进入到上行床5中，故其在上行床5中分布较均匀，而在下行床6中颗粒若要进入到距离隔板9较远的管束中，必须要有较大的水平速度，故有更多的颗粒进入到距离隔板9较近的管束中。本发明设计了一种固体颗粒分布板10，将固体颗粒分布板10固定于隔板9，并位于蒸发室8中下行床6一侧的上方，可使固体颗粒在下行床6分布均匀。
如图2所示，固体颗粒分布板10包括主板101和侧板102，主板101和侧板102呈直角固定连接在一起。主板101为半圆形板体，侧板102为长条形板体，侧板102垂直连接在主板101直线边沿下部。主板101的半圆形板体的圆心与侧板102顶部的中心点重合，且位于蒸发室的中心。主板101设置有呈横纵排布的多个圆孔作为固体颗粒通道口103，这里将与主板101直线边沿垂直的方向定义为横向，与主板101直线边沿平行的方向定义为纵向。在同一横向直线上排布的圆孔等间距设置且由内向外直径递增，在同一纵向直线上排布的圆孔等中心距设置且直径相同。一般地，固体颗粒通道口103的圆孔在横向上设置有六至八排。
通过实验发现在高循环流量和0.05-0.2m隔板9高度的条件下，该固体颗粒分布板10的改善效果较好。主板101为直径260mm的半圆形状，横向上设置有七排圆孔作为固体颗粒通道口103，由内向外的各排圆孔直径分别为10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm。
一般地，主板101的半圆形板体的直径为250-280mm，横向上设置的七排圆孔直径由内向外分别为9-11mm，11-13mm，13-15mm，15-17mm，17-19mm，19-21mm，21-23mm。
由此，固体颗粒经过上行床5进入到蒸发室8中，越过隔板9，经过固体颗粒分布板10再分布之后进入到下行床6中。未加固体颗粒分布板10时，固体颗粒倾向于进入到距离隔板9近及靠近蒸发室8中心的管束中，因此通过固体颗粒分布板10设置的固体颗粒通道103，以及固体颗粒通道103的圆孔直径由内而外逐渐增大的设计，可使固体颗粒在下行床6分布均匀。
工作时，打开循环泵1，液-固两相进行循环流动，固体颗粒会频繁地撞击管壁，流体从下向上进入到上行床5中，越过隔板9，通过固体颗粒分布板10，固体颗粒进行再分布，均匀地流入下行床6的管束中。循环流量通过变频器调节，通过电磁流量计计量循环流量。循环流量对固体颗粒的循环流化状态有显著的影响，实验中循环流量为10.66-19.14m3/h，当循环流量在上述范围内变化时，与未加固体颗粒分布板相比，分布的均匀程度最大可提高49.4％。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，包括加热室和设置在所述加热室上方的蒸发室，所述加热室分为上行床和下行床，所述蒸发室内设置有隔板，其特征在于，所述加热室和所述蒸发室内加入有固体颗粒与液相工质纯水组成的混合工质进行强制循环；
所述隔板上部安装有固体颗粒分布板，所述固体颗粒分布板包括固定连接于所述隔板的侧板和垂直连接于所述侧板顶部一侧的主板，所述主板水平设置且位于所述下行床上方；
所述主板为半圆形板体，所述主板设置有呈横纵排布的多个圆孔作为固体颗粒通道口，在同一横向直线上排布的圆孔等间距设置且由内向外直径递增，在同一纵向直线上排布的圆孔等中心距设置且直径相同。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，其特征在于，所述固体颗粒为聚甲醛颗粒，其为直径2.0-5.5mm的圆球形，密度为1390kg/m3；颗粒加入量为0.5％-2.0％，循环流量为10.66-19.14m3/h。
3.根据权利要求1所述的一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，其特征在于，所述隔板的高度为0.05-0.2m。
4.根据权利要求1所述的一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，其特征在于，所述侧板为长条形板体，所述侧板垂直连接在所述主板直线边沿下部；所述主板的半圆形板体的圆心与所述侧板的顶部中心点重合。
5.根据权利要求1所述的一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，其特征在于，所述固体颗粒通道口的圆孔在横向上设置有六至八排。
6.根据权利要求1所述的一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，其特征在于，所述主板的半圆形板体的直径为250-280mm，所述固体颗粒通道口的圆孔在横向上设置有七排，由内向外的各排圆孔直径分别为9-11mm，11-13mm，13-15mm，15-17mm，17-19mm，19-21mm，21-23mm。
7.根据权利要求1所述的一种颗粒分布均匀的竖直双管程循环流化床蒸发器，其特征在于，所述侧板具有向下开口的卡槽，用于插装在所述隔板上部，以固定所述固体颗粒分布板。
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