CN110947192A - 一种立式节能蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发器技术，具体涉及一种立式节能蒸发器。包括壳体，壳体上下两端分别设有封头，下端封头设有液体进口和排污口，上端封头设有气体出口；壳体内部上方为气液分离区，气液分离区由下至上依次设有带颈视镜、旋流隔板、除雾器，除雾器下部设有安全阀管口；壳体内部下方设有换热组件，换热组件对应的壳体上分别设有热媒进口和热媒出口，热媒进口在热媒出口的上方。本发明蒸发器可以有效避免超压、过液、压力波动等异常工况，实现安全、稳定运行。

Description

一种立式节能蒸发器

技术领域

本发明涉及一种蒸发器技术，具体涉及一种立式节能蒸发器及其控制系统。

背景技术

在许多工业工程中，均需要把运输和贮存过程中为液态的物质，转变成气态才能使用。比如，用于自来水厂中用于消毒的液氯，化工和环保领域用作反应物的液氨或氨水，以及诸如氧、氢、石油气、天燃气、乙烯等低温液化气体的使用等。

目前的常规方法是通过蒸汽、电能对水进行加热，再由热水将热量传递给液体使之气化，或者直接蒸汽加热，这些工艺会消耗大量的蒸汽和电能，效率不高，安装及操作繁琐，安全性能不高。

专利CN 208212543 U提出了一种使用太阳能电池板提供能量的蒸发器，但是因受限于所处气候区域，工作场所，以及系统复杂，导致运行稳定性和可靠性不高，难以推广使用。

专利CN 204073466 U提供了一种卧式筒形蒸发器，使用U型换热管直接加热液体。但是，占地面积较大，且筒体内待气化的液体较多，难以流动，存在一定的死区和安全隐患。同时，由于蒸发实为一种精馏过程，随着运行时间延长，会出现杂质积累问题，气体纯度难以保障。在异常工况的下，壳体进口和壳体内部部件还会出现过量冲蚀现象。

专利CN 208115187 U提供了一种立式盘管蒸发器，使用蒸汽加热管进行加热。但是，其使用螺旋盘管进行液体蒸发，难以设置折流挡板等扰流部件以提高传热系数，设计过程中，以经验为主，同时，缓冲管设置在壳体内腔，其直径自然受限于壳体，从而造成气速过高，极易导致液沫夹带。

综上所述，此类过程的核心设备为蒸发器，它的合理设计和可靠运行会直接影响到后续过程的稳定，对产品质量、能耗、生产经济性、生产可靠性起着重要作用。尤其是，蒸发器的稳定运行与控制将影响后续工段甚至整个系统的稳定运行，如果控制不当，会出现蒸发器超压、过液等异常现象而影响后续工段甚至整个系统的正常运行或出现安全事故。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种立式节能蒸发器，以减少设备投资和运行费用，同时提高操作的安全性和方便性。既保证满足正常生产所需气体，又节约了能源。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种立式节能蒸发器，包括壳体，壳体上下两端分别设有封头，下端封头设有液体进口和排污口，上端封头设有气体出口；壳体内部上方为气液分离区，气液分离区由下至上依次设有带颈视镜、旋流隔板、除雾器，除雾器下部设有安全阀管口；壳体内部下方设有换热组件，换热组件对应的壳体上分别设有热媒进口和热媒出口，热媒进口在热媒出口的上方。

上述技术方案中，进一步地，所述换热组件由竖直换热管束、管板和折流挡板组成，换热管束为内翅片管或钉头管。

优选地，所述换热管束为内翅片管，可以有效控制液体进入管束后在其中的蒸发或沸腾状态，有效提高传热系数

上述技术方案中，进一步地，所述换热管束上端高于管板，增加气液分离时间，同时，温度较高的管束的可为继续蒸发液滴提供热量，减少夹带液沫量。

上述技术方案中，进一步地，所述立式节能蒸发器包括温度检测装置、压力检测装置、流量调节阀；流量调节阀和温度检测装置设置在液体进口和/或热媒进口和/或气体出口处；压力检测装置设置在气液分离区；所述温度检测装置包括温度传感器和温度计；所述压力检测装置包括压力传感器和压力表。

上述技术方案中，进一步地，所述温度传感器、压力传感器和流量调节阀之间联锁，温度传感器和压力传感器的输出端通过单片机或DCS系统与相关流量调节阀相连，可以为蒸发器的智能化控制提供支撑，且采用单片机等智能控制元件或引入装置DCS，进一步实现气体供给达到动态平衡，且满足后续工况要求。

上述技术方案中，进一步地，所述热媒可以为蒸汽、热水、冷凝水、循环水和高温烟气；从而实现资源合理匹配，降低成本，便于控制，达到节能降耗的目的。选用高温烟气时，换热管束选用外翅片管或钉头管。

上述技术方案中，进一步地，壳体与下端封头，为法兰连接；壳体与气液分离区以及气液分离区与上端封头，任取其一为法兰连接：便于检修，降低设备成本，减少泄露点。

前述立式节能蒸发器可以应用于化工或环保领域的尾气回收或治理，此时换热管束通入含有易凝气体的尾气，壳体通入冷媒，冷媒可以为循环水或冷冻盐水，优选冷冻盐水。

上述技术方案中，进一步地，所述换热管束上端与所述管板高度相同。

本发明的有益效果：本发明装置的竖直换热管束和折流挡板，可以根据气体输出工况，通过调节出口压力，改变管束中的液位，进而调整换热面积：液位越高，其蒸发能力越强，在一定的条件下，液态和气态转换会达到相对平衡，此平衡受热媒温度、气体压力和气体输出量影响；同时，亦可调节热媒流量和液体进入量，使气体蒸发量与后续工况要求一致，实现在多种工况下，都能够及时调整气体输出量，为用户节省成本。与壳体直径相匹配的竖直换热管束上设置了折流挡板，不仅可以防止热媒流体短路、增加流体速度，还迫使热媒流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加，从而有效提高换热系数，减小设备体积，节约设备投资和运行费用。

本发明装置的气液分离区，可以消除蒸发过程中，不可避免的液沫夹带而产生的液滴，避免后续工段因为大量液滴蒸发而造成压力波动，亦可对气体进行缓冲。设置在其上的安全阀管口和带颈视镜，则进一步提高了操作的安全性和方便性。

本发明装置的液体从壳体下端封头中部进入，便于液体分配和排出管束在运行或检修中脱落的垢层等杂物，且与热媒逆流换热，提高蒸发效率和蒸发质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1.壳体，2.气液分离区，3.液体(气体)进口，4.排污管口，5.热(冷)媒进口，6.热(冷)媒出口，7.换热管束，8.折流挡板，9.带颈视镜，10.温度传感器，11.现场温度计，12.除雾器，13.旋流隔板，14.压力传感器，15.现场压力表，16.安全阀管口，17.气体出口，18.封头，19.管板19。

具体实施方式

以下将结合附图进行详细叙述本发明的具体实施方式。附图未表示设备本体法兰面(管口)之外的管线、调节阀、安全阀和传感器，详见本发明相关文字说明部分。未详细描述的结构尺寸、连接关系等，可以理解为本领域的常规技术手段。对于本领域的技术人员而言，可以理解相关术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的立式节能蒸发器及其控制系统，其工作过程为：

待蒸发液体自液体进口3进入换热管束7，与来自热媒进口5的热媒进行逆流换热，获得能量而蒸发，依次经过旋流隔板13和除雾器12后，进入后续工序，热媒进口管线及液体进口管线均设置流量调节阀；少量的液沫夹带以及从旋流隔板和除雾器截留的液滴，可以从换热管束7的伸出部分和上端管板19获得热量而继续蒸发，所得气体，从气体出口17排出。对于残留杂质超标的液体，可由壳体下端封头18设置的排污管口4，间歇或连续排出。换热管束上端的带颈视镜9，可以方便地观察蒸发情况。设置在气液分离区的压力传感器、温度传感器、现场温度计和压力表，亦可用于判断蒸发情况，并可与流量调节阀联锁实现自动控制。设置在除雾器下方的安全阀管口16及连在其上的安全阀，可以确保在除雾器堵塞的异常工况下，也能及时响应气液分离区的压力异常，泄压后的气体引至吸收或其他处理设备，防止污染环境或发生安全事故。

如前所述，设置在设备本体及管线上的调节阀、安全阀、传感器，可以根据工艺要求按照一定的逻辑关系，实时监控工艺参数，并通过调节阀做出相应调整，确保蒸发过程安全平稳地运行。

当该立式节能蒸发器应用于化工或环保领域的尾气回收或治理时，换热管束上端与管板高度相同，即与上端管板平齐，向换热管束中通入冷媒，其工作过程为：

含有易凝气体的尾气自气体进口3进入换热管束7，与来自冷媒进口5的冷媒进行逆流换热，降低温度而冷凝，依次经过旋流隔板13和除雾器12后，经过冷凝处理的气体，从气体出口17排出进入后续工序或直接达标排放，冷媒进口管线及气体进口管线均设置流量调节阀；少量的液沫夹带以及从旋流隔板和除雾器截留的液滴，可以通过换热管束7流入下端封头18，进而由其上设置的(排污)管口4，间歇或连续排出。换热管束上端的带颈视镜9，可以方便地观察冷凝情况。设置在气液分离区的压力传感器、温度传感器、现场温度计和压力表，亦可用于判断冷凝情况，并可与流量调节阀联锁实现自动控制。设置在除雾器下方的安全阀管口16及连在其上的安全阀，可以确保在除雾器堵塞的异常工况下，也能及时响应气液分离区的压力异常，泄压后的气体引至吸收或其他处理设备，防止污染环境或发生安全事故。

对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种立式节能蒸发器，其特征在于，包括壳体，壳体(1)上下两端分别设有封头(18)，下端封头设有液体进口(3)和排污管口(4)，上端封头设有气体出口(17)；壳体内部上方为气液分离区(2)，气液分离区由下至上依次设有带颈视镜(9)、旋流隔板(13)、除雾器(12)，除雾器下部设有安全阀管口(16)；壳体内部下方设有换热组件，换热组件对应的壳体上分别设有热媒进口(5)和热媒出口(6)，热媒进口在热媒出口的上方。

2.根据权利要求1所述的一种立式节能蒸发器，其特征在于，所述换热组件由竖直换热管束(7)、管板(19)和折流挡板(8)组成，换热管束为内翅片管或钉头管。

3.根据权利要求2所述的一种立式节能蒸发器，其特征在于，所述换热管束上端高于管板。

4.根据权利要求1所述的一种立式节能蒸发器，其特征在于，所述立式节能蒸发器包括温度检测装置、压力检测装置、流量调节阀；流量调节阀和温度检测装置设置在液体进口和/或热媒进口和/或气体出口处；压力检测装置设置在气液分离区；所述温度检测装置包括温度传感器(10)和温度计(11)；所述压力检测装置包括压力传感器(14)和压力表(15)。

5.根据权利要求4所述的一种立式节能蒸发器，其特征在于，所述温度传感器、压力传感器和流量调节阀之间联锁，温度传感器和压力传感器的输出端通过单片机或DCS系统与相关流量调节阀相连。

6.根据权利要求1所述的一种立式节能蒸发器，其特征在于，壳体与下端封头为法兰连接；壳体与气液分离区或/和气液分离区与上端封头为法兰连接。

7.权利要求1所述的立式节能蒸发器应用于化工或环保领域的尾气回收或治理，所述换热管束通入含有易凝气体的尾气，壳体通入冷媒。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述换热管束上端与所述管板高度相同。

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