CN114849258B - 一种双效蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双效蒸发器，涉及蒸发器技术领域。它包括一效蒸发系统、二效蒸发系统、进料系统、结晶系统和冷凝系统，一效蒸发系统包括一效加热分离室、一效循环泵和一效外挂加热室，一效加热分离室、一效循环泵和一效外挂加热室顺次通过一效循环管路相连通，二效蒸发系统通过管路分别与一效加热分离室和一效循环管路相连通，进料系统通过管路与一效循环管路相连通，结晶系统和冷凝系统均通过管路与二效蒸发系统相连通，一效循环泵和一效外挂加热室使蒸发物料在一效蒸发系统内部形成强制循环，形成强烈冲刷，二效蒸发系统采用与一效蒸发系统相类似的结构，两套系统合理分配有效传热温差，增大换热面积，加大蒸发处置能力，大大节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及蒸发器技术领域，尤其是涉及一种双效蒸发器。
背景技术
标准蒸发器是最常见的列管蒸发器，它主要由加热室、蒸发室、中央循环管和除沫器组成。蒸发器的加热室由垂直管束构成，管束中央有一根直径较大的管子，称为中央循环管，其截面积一般为管束总截面积的40％～100％。它的工作原理是当加热介质在管间冷凝放热时，由于加热管内单位体积溶液的受热面积远大于中央循环管溶液的受热面积，因此，管束中溶液的气化率就大于中央循环管的气化率，所以管束中的气液混合物的密度远小于中央循环管内气液混合物的密度。这样就造成了混合液在管束中向上，在中央循环管向下自然循环流动。因其传热效率高、结构紧凑、制造方便、操作可靠，至今仍被广泛应用于化工、轻工、环保等行业中。
本申请人发现现有技术中至少存在以下技术问题：现有的标准蒸发器普遍存在物料流动较慢的问题，导致相对处置量较小，同时存在容易结垢、难以清洗以及能效利用低等因素，在有大规模处置需求时，限制较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双效蒸发器，以解决现有技术中存在的双效蒸发器流速较慢、处置量较小并且难以清洗的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种双效蒸发器，包括一效蒸发系统、二效蒸发系统、进料系统、结晶系统和冷凝系统，所述一效蒸发系统包括一效加热分离室、一效循环泵和一效外挂加热室，所述一效加热分离室、所述一效循环泵和所述一效外挂加热室顺次通过一效循环管路相连通，所述二效蒸发系统通过管路分别与一效加热分离室和所述一效循环管路相连通，所述进料系统通过管路与所述一效循环管路相连通，所述结晶系统和所述冷凝系统均通过管路与所述二效蒸发系统相连通。
优选地，所述二效蒸发系统包括二效加热分离室、二效循环泵、二效外挂加热室和出料循环组件，所述二效加热分离室、所述二效循环泵和所述二效外挂加热室顺次通过二效循环管路相连通，所述出料循环组件通过管路分别与所述二效外挂加热室、所述二效循环管路和所述结晶系统相连通，所述二效加热分离室通过管路与所述冷凝系统相连通，所述二效循环管路通过管路与所述一效循环管路相连通，所述二效加热分离室壳程和所述二效外挂加热室壳程分别通过管路与所述一效加热分离室相连通。
优选地，所述出料循环组件包括出料泵、出料循环管路、循环管路和出料管路，所述出料泵的一端通过管路与所述二效循环管路相连通，所述出料泵的另一端与所述出料循环管路的一端相连通，所述出料循环管路的另一端分别与所述循环管路和所述出料管路相连通，所述循环管路的另一端与所述二效加热分离室相连通，所述出料管路的另一端与所述结晶系统相连通。
优选地，所述出料循环组件还包括在线密度计，所述在线密度计设置在所述出料循环管路上。
优选地，所述进料系统包括原料罐和进料泵，所述原料罐通过管路与所述进料泵相连通，所述进料泵通过管路与所述一效循环管路相连通。
优选地，所述结晶系统包括结晶罐、离心机、晶体回收结构和母液回收结构，所述结晶罐通过管路与所述二效蒸发系统相连通，所述离心机与所述结晶罐相连通，所述晶体回收结构和所述母液回收结构分别通过管路与所述离心机相连通。
优选地，所述冷凝系统包括冷凝器、冷凝水罐、真空泵和循环水箱，所述冷凝器与所述冷凝水罐相连通并且通过管路与所述二效蒸发系统相连通，所述真空泵通过管路与所述冷凝器相连通，所述循环水箱通过管路与所述真空泵相连通。
优选地，所述一效加热分离室和所述一效外挂加热室分别通过管路与外部送气设备相连通，外部送气设备能够向所述一效加热分离室壳程和所述一效外挂加热室壳程中输送生蒸汽。
优选地，所述一效加热分离室和所述一效外挂加热室上均连接有生蒸汽冷凝水排出管路。
优选地，所述一效循环泵和所述二效循环泵均为轴流泵。
本发明的有益效果为：通过在一效蒸发系统中设置有一效循环泵和一效外挂加热室，使蒸发物料在一效蒸发系统内部形成强制循环，加强了加热室列管区的传热效果，同时列管内液体的高流速能够形成强烈冲刷，从而有效减少物料挂壁以及结垢结盐的可能性；
通过在一效蒸发系统的基础上增加设置有二效蒸发系统，二效蒸发系统采用与一效蒸发系统相类似的结构，两套系统合理分配有效传热温差，形成双效蒸发系统，增大换热面积，加大蒸发处置能力，大大节约成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构图；
图2为本发明中一效蒸发系统的结构图；
图3为本发明中二效蒸发系统的结构图；
图中1、一效蒸发系统；11、一效加热分离室；12、一效循环泵；13、一效外挂加热室；14、一效循环管路；15、生蒸汽冷凝水排出管路；
2、二效蒸发系统；21、二效加热分离室；22、二效循环泵；23、二效外挂加热室；24、二效循环管路；25、出料循环组件；251、出料泵；252、出料循环管路；253、循环管路；254、出料管路；255、在线密度计；
3、进料系统；31、原料罐；32、进料泵；
4、结晶系统；41、结晶罐；42、离心机；43、晶体回收结构；44、母液回收结构；
5、冷凝系统；51、冷凝器；52、冷凝水罐；53、真空泵；54、循环水箱；6、外部送气设备。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1到图3,本发明提到了一种双效蒸发器，包括一效蒸发系统1、二效蒸发系统2、进料系统3、结晶系统4和冷凝系统5，一效蒸发系统1包括一效加热分离室11、一效循环泵12和一效外挂加热室13，一效加热分离室11、一效循环泵12和一效外挂加热室13顺次通过一效循环管路14相连通，更为具体的，一效加热分离室11分为位于上部的分离室和位于下部的加热室，在加热室的底部管道上安装一效循环泵12，将一效外挂加热室13与主体的一效加热分离室11串联起来，使蒸发物料在一效蒸发系统1内部形成强制循环，液体物料通过列管的流速优选控制在1.6m/s左右，将现有技术中标准蒸发器中央循环管与列管形成的静态自循环变为有一效循环泵12参与的强制外循环，加强了加热室列管区的传热效果，同时列管内液体的高流速能够形成强烈冲刷，从而有效减少物料挂壁以及结垢结盐的可能性；
本实施例中，一效外挂加热室13优选为外挂列管式加热室，一效循环泵12优选为大流量低扬尘强制循环泵，并可进一步优选为轴流泵；
二效蒸发系统2通过管路分别与一效加热分离室11和一效循环管路14相连通，二效蒸发系统2的设置能够将单效蒸发改变为双效蒸发形式，一效、二效系统合理分配有效传热温差，形成双效蒸发系统，增大换热面积，加大蒸发处置能力，大大节约成本；
进料系统3通过管路与一效循环管路14相连通，原有物料能够通过进料系统3通入一效蒸发系统1中，结晶系统4和冷凝系统5均通过管路与二效蒸发系统2相连通，结晶系统4能够进行结晶作业，冷凝系统5能够进行冷凝作业。
本实施例提到的双效蒸发器，除了可以完全新建以外，还可以通过改造现有技术中的标准蒸发器进行实现，新改造后的双效系统相对于现有标准蒸发器而言，原有的一效加热分离室11、结晶系统4、冷凝系统5等设备都可以实现利旧，能够最大程度减小经济投入，大大节约成本。
作为可选地实施方式，二效蒸发系统2包括二效加热分离室21、二效循环泵22、二效外挂加热室23和出料循环组件25，二效加热分离室21、二效循环泵22和二效外挂加热室23顺次通过二效循环管路24相连通，
二效蒸发系统2优选保持设备系统外观及控制上的一致性与整体性，采用与一效蒸发系统1相类似的一体式加热分离室及外挂列管加热室的设计，二效加热分离室21即为上述一体式加热分离室，更为具体的，二效加热分离室21分为位于上部的分离室和位于下部的加热室，在加热室的底部管道上安装二效循环泵22，将二效加热分离室21与二效外挂加热室23串联起来，使蒸发物料也能够在二效蒸发系统2内部形成强制循环，加强了加热室列管区的传热效果，同时列管内液体的高流速能够形成强烈冲刷，从而有效减少物料挂壁以及结垢结盐的可能性；
二效加热分离室21中的加热室部分采用统一口径的垂直列管管束形式，无大口径的中央循环管，保持其与一效加热分离室11中的加热室部分的换热面积相同，同时保持二效外挂加热室23的尺寸形式与一效外挂加热室13的尺寸形式相一致，使一效蒸发系统1和二效蒸发系统2拥有相同的换热面积，保证扩大处置量所需的换热面积；
本实施例中，二效外挂加热室23优选为外挂列管式加热室，二效循环泵22优选为大流量低扬尘强制循环泵，并可进一步优选为轴流泵；
二效加热分离室21中的分离室部分生成的二次蒸汽，能够通过管路连接冷凝系统5，在冷凝系统中被换热形成冷凝水后进行存储；
二效循环管路24通过管路与一效循环管路14相连通，更为具体的，二效加热分离室21壳程和二效外挂加热室23壳程分别通过管路与一效加热分离室11相连通，一效加热分离室11生成的二次蒸汽，能够作为二效蒸发系统2的加热源，本实施例将一效加热分离室11生成的二次蒸汽引入二效加热分离室21壳程和二效外挂加热室23壳程中，通过控制压力和溶液沸点，使其适当降低，则可利用一效加热分离室11生成的二次蒸汽进行加热，双效蒸发器相较于单效蒸发器更加节能，现有单效蒸发每吨水消耗1.1-1.2吨，双效蒸发每吨水消耗0.6-0.7吨蒸汽；
出料循环组件25通过管路分别与二效外挂加热室23、二效循环管路24和结晶系统4相连通。
作为可选地实施方式，出料循环组件25包括出料泵251、出料循环管路252、循环管路253和出料管路254，出料泵251的一端通过管路与二效循环管路24相连通，出料泵251的另一端与出料循环管路252的一端相连通，出料循环管路252的另一端分别与循环管路253和出料管路254相连通，循环管路253的另一端与二效加热分离室21相连通，出料管路254的另一端与结晶系统4相连通。
作为可选地实施方式，出料循环组件25还包括在线密度计255，在线密度计255设置在出料循环管路252上，在线密度计255能够实时监测出料循环管路252上的物料密度，当密度达到设定浓度时，一定含固量的物料通过出料泵251排入结晶系统4中，进行后续结晶出盐操作。
本实施例中物料的流动路径为：蒸发物料通过进料系统3进入一效循环管路14内并且在一效蒸发系统1内部进行强制循环，物料在一效强制循环过程中，通过管路进入二效循环管路24内并且在二效蒸发系统2内部进行强制循环，物料在二效强制循环过程中，在二效循环泵22后有一条支路连接有出料泵251，出料泵251连接有出料循环管路252，出料循环管路252分别形成与二效加热分离室21相连通的循环管路253和与结晶系统4相连通的出料管路254，在出料循环管路252上安装在线密度计255，当密度达到设定浓度时，一定含固量的物料通过出料泵251排入结晶系统4中，进行后续结晶出盐操作。
作为可选地实施方式，进料系统3包括原料罐31和进料泵32，物料通过原料罐31进入进料系统3中，原料罐31通过管路与进料泵32相连通，进料泵32通过管路与一效循环管路14相连通，进料泵32启动后能够将原料罐31中的物料输送至一效蒸发系统1中。
作为可选地实施方式，结晶系统4包括结晶罐41、离心机42、晶体回收结构43和母液回收结构44，结晶罐41通过管路与二效蒸发系统2相连通，离心机42与结晶罐41相连通，晶体回收结构43和母液回收结构44分别通过管路与离心机42相连通；
一定含固量的物料从二效蒸发系统2中通过管路输送至结晶罐41中，浓液在结晶罐41中通过冷却降温形成大量结晶盐粒，通过离心机42进行固液分离，将结晶盐粒输送至晶体回收结构43中进行收集保存，将液体输送至母液回收结构44中进行暂时收集保存，后续再回到蒸发系统中，晶体回收结构43和母液回收结构44均为收纳收集结构，为较为常规现有技术，因此不做展开描述。
作为可选地实施方式，冷凝系统5包括冷凝器51、冷凝水罐52、真空泵53和循环水箱54，冷凝器51与冷凝水罐52相连通并且通过管路与二效蒸发系统2相连通，真空泵53通过管路与冷凝器51相连通，循环水箱54通过管路与真空泵53相连通；
二效蒸发系统2生成的二次蒸汽能够通过管路输送至冷凝器51中，在冷凝器51中被换热形成冷凝水，冷凝水能够通入冷凝水罐52中，冷凝水罐52中的冷凝水可直接外排或作为它用。
作为可选地实施方式，一效加热分离室11和一效外挂加热室13分别通过管路与外部送气设备6相连通，外部送气设备6能够向一效加热分离室11和一效外挂加热室13中输送生蒸汽，通过控制生蒸汽的输入量，能够控制一效和二效蒸发过程中不同的蒸发加热温度，形成有效温度差，从而可以实现让过饱和浓液只出现在二效系统中，减小一效系统结盐堵塞可能，减轻后续结垢清洗工作量；
蒸发系统进出补料及排料实现自动化运行，无需人工干预，可主要通过液位控制管路阀门通断及输送泵的启停，发生物料的转移及输送，压力、温度、密度等在线监测仪表实时监控蒸发系统内运行工况，操作人员只需调节温度控制、液位控制、排浓液密度等参数，即可实现自动化运行。
作为可选地实施方式，一效加热分离室11和一效外挂加热室13上均连接有生蒸汽冷凝水排出管路15，一效加热分离室11壳程和一效外挂加热室13壳程中产生的冷凝水，可以通过单独设置的生蒸汽冷凝水排出管路15进行排出和收集，由于一效加热分离室11和一效外挂加热室13中产生的生蒸汽冷凝水较为纯净，因此收集后可以重复利用，也可重新用于生成生蒸汽。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种双效蒸发器，其特征在于，包括一效蒸发系统(1)、二效蒸发系统(2)、进料系统(3)、结晶系统(4)和冷凝系统(5)，其中：所述一效蒸发系统(1)包括一效加热分离室(11)、一效循环泵(12)和一效外挂加热室(13)，所述一效加热分离室(11)、所述一效循环泵(12)和所述一效外挂加热室(13)顺次通过一效循环管路(14)相连通，所述二效蒸发系统(2)通过管路分别与一效加热分离室(11)和所述一效循环管路(14)相连通，所述进料系统(3)通过管路与所述一效循环管路(14)相连通，所述结晶系统(4)和所述冷凝系统(5)均通过管路与所述二效蒸发系统(2)相连通；
所述二效蒸发系统(2)包括二效加热分离室(21)、二效循环泵(22)、二效外挂加热室(23)和出料循环组件(25)，所述二效加热分离室(21)、所述二效循环泵(22)和所述二效外挂加热室(23)顺次通过二效循环管路(24)相连通，所述出料循环组件(25)通过管路分别与所述二效外挂加热室(23)、所述二效循环管路(24)和所述结晶系统(4)相连通，所述二效加热分离室(21)通过管路与所述冷凝系统(5)相连通，所述二效循环管路(24)通过管路与所述一效循环管路(14)相连通，所述二效加热分离室(21)壳程和所述二效外挂加热室(23)壳程分别通过管路与所述一效加热分离室(11)相连通。
2.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述出料循环组件(25)包括出料泵(251)、出料循环管路(252)、循环管路(253)和出料管路(254)，所述出料泵(251)的一端通过管路与所述二效循环管路(24)相连通，所述出料泵(251)的另一端与所述出料循环管路(252)的一端相连通，所述出料循环管路(252)的另一端分别与所述循环管路(253)和所述出料管路(254)相连通，所述循环管路(253)的另一端与所述二效加热分离室(21)相连通，所述出料管路(254)的另一端与所述结晶系统(4)相连通。
3.根据权利要求2所述的双效蒸发器，其特征在于：所述出料循环组件(25)还包括在线密度计(255)，所述在线密度计(255)设置在所述出料循环管路(252)上。
4.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述进料系统(3)包括原料罐(31)和进料泵(32)，所述原料罐(31)通过管路与所述进料泵(32)相连通，所述进料泵(32)通过管路与所述一效循环管路(14)相连通。
5.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述结晶系统(4)包括结晶罐(41)、离心机(42)、晶体回收结构(43)和母液回收结构(44)，所述结晶罐(41)通过管路与所述二效蒸发系统(2)相连通，所述离心机(42)与所述结晶罐(41)相连通，所述晶体回收结构(43)和所述母液回收结构(44)分别通过管路与所述离心机(42)相连通。
6.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述冷凝系统(5)包括冷凝器(51)、冷凝水罐(52)、真空泵(53)和循环水箱(54)，所述冷凝器(51)与所述冷凝水罐(52)相连通并且通过管路与所述二效蒸发系统(2)相连通，所述真空泵(53)通过管路与所述冷凝器(51)相连通，所述循环水箱(54)通过管路与所述真空泵(53)相连通。
7.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述一效加热分离室(11)和所述一效外挂加热室(13)分别通过管路与外部送气设备(6)相连通，外部送气设备(6)能够向所述一效加热分离室(11)壳程和所述一效外挂加热室(13)壳程中输送生蒸汽。
8.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述一效加热分离室(11)和所述一效外挂加热室(13)上均连接有生蒸汽冷凝水排出管路(15)。
9.根据权利要求1所述的双效蒸发器，其特征在于：所述一效循环泵(12)和所述二效循环泵(22)均为轴流泵。
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