RU2115737C1

RU2115737C1 - Multiple-effect evaporator

Info

Publication number: RU2115737C1
Application number: RU97112324A
Authority: RU
Inventors: Мидхат Исхакович Даишев; Наиля Мидхатовна Даишева
Original assignee: Мидхат Исхакович Даишев; Наиля Мидхатовна Даишева
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1998-07-20

Abstract

FIELD: evaporation of liquids; sugar producing and other industries. SUBSTANCE: multiple-effect evaporator includes vertical cylindrical shell where evaporation chambers are arranged vertically; each evaporation chamber has heating surface. Last chamber has two tube sheets forming heating section between them; they are also used for isolation of one chamber from other. Secured in one tube sheet are tubes for evacuation of secondary steam from upper portion of lower chamber; secured in other tube sheet are vertical tubes blanked off at one end and located in higher chamber forming clearances with above-mentioned tubes for circulation of gas, boiling of liquid and flowing of condensate to heating section. Evaporator is provided with condensate columns connected to branch pipes discharging the condensate from each heating section. EFFECT: reduction of power requirements and facilitated evaporation process. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для выпаривания жидкостей, преимущественно сахаросодержащих, и может быть использовано в сахарной и других отраслях промышленности. The invention relates to equipment for the evaporation of liquids, mainly sugar-containing, and can be used in sugar and other industries.

Известна многокорпусная выпарная установка для сахаросодержащей жидкости, а именно очищенного сока, включающая ряд камер для выпаривания его под давлением и разрежением при уменьшающейся по ходу движения потока жидкости температуре кипения, каждая из которых снабжена поверхностью нагрева с патрубками отвода конденсата и неконденсирующихся газов, трубопроводами отвода вторичного пара и подвода его к поверхности нагрева следующей по ходу движения жидкости камеры, трубопровод отвода выпаренного сока из последней камеры и сообщенный с ней конденсатор с барометрическим ящиком, подключенный к вакуум-насосу, трубопроводы отвода части вторичного пара на производственные нужды [2]. Каждая камера выпаривания представляет собой отдельный аппарат и имеет свой цилиндрический корпус с днищем. A multi-shell evaporator is known for a sugar-containing liquid, namely, purified juice, including a number of chambers for evaporation under pressure and rarefaction with a boiling point decreasing along the flow of the liquid, each of which is equipped with a heating surface with condensate and non-condensable gas pipes, secondary pipes steam and supplying it to the heating surface of the chamber following the direction of the liquid movement, a pipeline for removing evaporated juice from the last chamber and communicated with it has a condenser with a barometric box connected to a vacuum pump, pipelines for withdrawing part of the secondary steam for industrial needs [2]. Each evaporation chamber is a separate apparatus and has its own cylindrical body with a bottom.

Недостатки установки заключаются в ее большой металлоемкости, энергоемкости, установка занимает большую производительность площадь. Процесс выпаривания является длительным, воздействие высоких температур на выпариваемую жидкость, в частности сок, приводит к ухудшению его качественных показателей вследствие разложения веществ. The disadvantages of the installation are its large metal consumption, energy consumption, the installation occupies a large productivity area. The evaporation process is long, the effect of high temperatures on the evaporated liquid, in particular juice, leads to a deterioration in its quality indicators due to decomposition of substances.

Технический результат изобретения заключается в создании компактной установки, снижении ее энергоемкости и ускорении процесса выпаривания. The technical result of the invention is to create a compact installation, reducing its energy consumption and accelerating the evaporation process.

Для достижения этого результата в предложенной многоступенчатой выпарной установке, включающей ряд камер для выпаривания под давлением и разрежением при уменьшающейся по ходу движения жидкости температуре кипения, каждая из которых снабжена поверхностью нагрева с патрубками отвода конденсата и неконденсирующихся газов, трубопроводами отвода вторичного пара к поверхности нагрева следующей по ходу движения жидкости камеры, трубопровод отвода выпаренной жидкости из последней камеры и сообщенный с ней конденсатор с барометрическим ящиком, подключенный к вакуум-насосу, камеры размещены в одном вертикально установленном цилиндрическом корпусе одна над другой таким образом, что камера с наибольшим давлением паров расположена в нижней части корпуса, а камера с наибольшим разрежением - в его верхней части. Поверхность нагрева каждой камеры состоит из двух трубных решеток. В одной из них укреплены трубки для отвода вторичного пара из верхней части нижерасположенной камеры, а в другой - вертикальные заглушенные с торца трубки, размещенные в вышерасположенной камере и образующие с указанными трубками зазоры для циркуляции пара, кипения жидкости в этой камере и стекания конденсата в греющую секцию. Установка снабжена конденсатными колонками, подключенными к патрубкам отвода конденсата каждой греющей камеры. To achieve this result in the proposed multi-stage evaporator, which includes a number of chambers for pressure and vacuum evaporation with a boiling point decreasing along the liquid, each of which is equipped with a heating surface with pipes for condensate and non-condensable gases, pipes for the removal of secondary steam to the heating surface of the next in the direction of movement of the fluid of the chamber, the pipeline for removing the evaporated fluid from the last chamber and the condenser connected with it with a barometric box connected to the vacuum pump, the chambers are placed in one vertically mounted cylindrical housing one above the other so that the chamber with the highest vapor pressure is located in the lower part of the housing, and the chamber with the largest vacuum is in its upper part. The heating surface of each chamber consists of two tube sheets. In one of them, pipes for securing secondary steam from the upper part of the downstream chamber are reinforced, and in the other, vertical tubes plugged from the end of the tube placed in the upstream chamber and forming gaps with these tubes for circulating steam, boiling liquid in this chamber and draining condensate into the heating section. The unit is equipped with condensate columns connected to the condensate drain pipes of each heating chamber.

На фиг. 1 схематично изображена выпарная установка в общем виде; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows the evaporation plant in General; in FIG. 2 - node A in FIG. one.

Многоступенчатая выпарная установка включает установленный вертикально цилиндрический корпус 1 и размещенные в нем по высоте одна над другой камеры 2 - 6 выпаривания таким образом, что камера 2 с наибольшим давлением паров расположена в нижней части корпуса, а камера 6 с наибольшим разрежением в его верхней части. Каждая камера выпаривания снабжена поверхностью нагрева 7 с патрубками 8 и 9 отвода конденсата и неконденсирующихся газов и трубопроводами 10 отвода выпариваемой жидкости и подвода ее в следующую по ходу движения жидкости камеру. Каждая поверхность нагрева 7 состоит и двух трубных решеток 11 и 12, установленных с образованием между ними греющей камеры 13 и служащих для отделения одной камеры от другой. В трубной решетке 11 укреплены губки 14 для отвода вторичного пара из верхней части нижерасположенной камеры, а в трубной решетке 12 - вертикальные заглушенные с торца трубки 15, размещенные в вышерасположенной камере выпаривания и образующие с указанными трубками зазоры 16 и 17 для циркуляции пара, кипения жидкости в этой камере и стекания конденсата в греющую секцию 13. Установка снабжена конденсатными колонками 18, подключенными к патрубкам 8 отвода конденсата из каждой греющей секции 13, поверхностным конденсатором 19 с трубой 20, барометрическим ящиком 21 и ловушкой 22, подключенной к вакуум-насосу (не показан), теплообменником 23 и сборником 24 выпариваемой жидкости. Камера 6 снабжена трубопроводом 25 отвода выпаренной жидкости, камера 1 - трубопроводом 26 ее подвода. В каждой камере выпаривания зона отвода и подвода жидкости отделена перегородками 27 и 28. A multi-stage evaporator installation includes a vertically mounted cylindrical body 1 and evaporation chambers 2 - 6 placed in height one above the other in such a way that chamber 2 with the highest vapor pressure is located in the lower part of the housing, and chamber 6 with the largest vacuum in its upper part. Each evaporation chamber is equipped with a heating surface 7 with nozzles 8 and 9 for condensate and non-condensable gases and pipelines 10 for removing the evaporated liquid and supplying it to the chamber following the movement of the liquid. Each heating surface 7 consists of two tube sheets 11 and 12 installed with the formation of a heating chamber 13 between them and serving to separate one chamber from another. In the tube sheet 11, jaws 14 are strengthened for the removal of secondary steam from the upper part of the lower chamber, and in the tube sheet 12 are vertical tubes muffled from the end of the tube 15, placed in the upstream evaporation chamber and forming gaps 16 and 17 with the specified tubes for steam circulation, boiling liquid in this chamber and condensate draining into the heating section 13. The installation is equipped with condensate columns 18 connected to the condensate drain pipes 8 from each heating section 13, a surface condenser 19 with a pipe 20, barometric m box 21 and a trap 22 connected to a vacuum pump (not shown), a heat exchanger 23 and a collector 24 of the evaporated liquid. The chamber 6 is equipped with a pipe 25 for removal of the evaporated liquid, the camera 1 is a pipe 26 for its supply. In each evaporation chamber, the liquid discharge and supply zone is separated by partitions 27 and 28.

Выпарная установка работает следующим образом. Evaporation installation works as follows.

Выпариваемая жидкость, например очищенный свекловичный ток, из сборника 24 подается в теплообменник 23, где нагревается до температуры кипения в первой камере, и по трубопроводу 26 поступает в камеру 2 выпаривания в вертикальном цилиндрическом корпусе 1. В эту камеру подается греющий пар из котельной, туда же возвращается конденсат. Обогрев головной камеры может быть осуществлен также электрическим нагревателем. При кипении сока образующийся вторичный пар по отводным трубкам 14 поступает в зазоры 16 и 17, образованные указанными трубками и заглушенными с торца трубками 15, и затем в греющие камеры 13. Evaporated liquid, for example, purified beetroot current, from the collector 24 is supplied to a heat exchanger 23, where it is heated to the boiling point in the first chamber, and through a pipe 26 it enters the evaporation chamber 2 in a vertical cylindrical housing 1. Heating steam is supplied to this chamber from the boiler house the condensate returns. The heating of the head chamber can also be carried out by an electric heater. When the juice is boiling, the resulting secondary steam through the bypass tubes 14 enters into the gaps 16 and 17 formed by these tubes and tubes 15 muffled from the end, and then into the heating chambers 13.

Образующиеся при этом конденсат и неконденсирующиеся пазы отводятся из них по патрубкам 8 в конденсатные колонки 18, последовательно проходя через них под увеличивающимся разрежением. Из последней конденсатной колонки охладившийся за счет самоиспарения конденсат сливается в барометрический ящик 21. Пары самоиспарения из каждой конденсатной колонки направляются вместе с неконденсирующимися газами по трубопроводу 9 в надсоковое пространство следующей вышерасположенной камеры. Из последней колонки 18 пары самоиспарения и неконденсирующиеся газы поступают в поверхностный конденсатор 19 и затем через ловушку 22 отсасывается вакуум-насосом. Condensate and non-condensable grooves formed in this process are discharged from them through nozzles 8 to condensate columns 18, passing successively through them under increasing rarefaction. From the last condensate column, the condensate cooled by self-evaporation is discharged into the barometric box 21. Self-evaporation vapors from each condensate column are sent together with non-condensing gases through line 9 to the super-compartment of the next upstream chamber. From the last column 18, self-evaporation vapors and non-condensable gases enter the surface condenser 19 and then are sucked off by a vacuum pump through a trap 22.

Выпариваемый сок кипит не в трубках, а в межтрубном пространстве, образованном трубками 15, при относительно его невысоком слое, что предотвращает унос капель жидкости с вторичным паром. Нет необходимости в большом надсоковом пространстве - высота каждой секции не более полутора метров. Общее количество камер определяется температурами кипения в первой и последней камерах. Необходимая разность температур кипения сока определяется расчетным путем в зависимости от заданных условий работы установки. The evaporated juice does not boil in the tubes, but in the annular space formed by the tubes 15, with a relatively low layer, which prevents the entrainment of liquid droplets with secondary vapor. There is no need for a large super-juice space - the height of each section is no more than one and a half meters. The total number of chambers is determined by the boiling points in the first and last chambers. The required difference in the boiling temperature of the juice is determined by calculation, depending on the given operating conditions of the installation.

Выпариваемая жидкость в камерах отводится из зон, отделенных перегородками 27, а подводится в зоны, отделанные перегородками 28. Из камеры 6 сгущенный сок в виде сиропа по трубопроводу 25 отводится из корпуса 1 в сборник 29. Для нормального перехода выпариваемого сока из нижней камеры в верхнюю разность температур кипения и соответственно разность давлений пара в последовательно расположенных камерах должна превышать разность уровней подъема жидкости. Evaporated liquid in the chambers is discharged from the areas separated by partitions 27 and is discharged into the zones decorated with partitions 28. From the chamber 6, condensed juice in the form of syrup is discharged through the pipe 25 from the housing 1 to the collector 29. For the normal transition of the evaporated juice from the lower chamber to the upper the difference in boiling point and, accordingly, the difference in vapor pressure in successively arranged chambers should exceed the difference in the levels of liquid rise.

В установке практически исключены потери полезной разности температур, так как вторичный пар подводится при помощи трубок 14 и заглушенные с торца трубки 15 поверхностей нагрева. Сведены также к минимуму потери полезной разности температур за счет гидростатического столба жидкости. The installation practically eliminates the loss of a useful temperature difference, since the secondary steam is supplied using tubes 14 and muffled from the end of the tube 15 of the heating surfaces. The losses of the useful temperature difference due to the hydrostatic column of liquid are also minimized.

Таким образом, предложенная конструкция установки обеспечивает снижение ее энергоемкости, ускорение процесса выпаривания и улучшение качества выпариваемой жидкости. Thus, the proposed design of the installation reduces its energy intensity, accelerates the evaporation process and improves the quality of the evaporated liquid.

Такая установка может обеспечить эффективную работу при ее использовании на сахарном минизаводе. Such an installation can provide efficient operation when used in a mini-sugar factory.

Установка может быть использована также в качестве опреснителя соленых вод и в качестве источника дистиллированной воды для хозяйственных нужд. The unit can also be used as a desalination plant for salt water and as a source of distilled water for household needs.

Claims

A multi-stage evaporation plant, mainly for sugar-containing liquids, including a number of chambers for pressure and vacuum evaporation with a boiling point decreasing along the liquid, each of which is equipped with a heating surface with condensate and non-condensing gas pipes, a vaporized liquid removal pipe from the last chamber and communicated with it a condenser with a barometric box connected to a vacuum pump, characterized in that the chambers are placed in one vertically mounted The cylindrical casing is one above the other so that the chamber with the highest vapor pressure is located in the lower part of the casing, and the chamber with the largest vacuum is in its upper part and the heating surface of each chamber consists of two tube sheets installed with the formation of a heating section between them serving to separate one chamber from another, while in one of the tube sheets the tubes for securing secondary steam from the upper part of the lower chamber are strengthened, and in the other - vertical tubes muffled from the end face, ra located in the upstream chamber and forming gaps with the indicated tubes for steam circulation, boiling of liquid in this chamber and condensate draining into the heating section, the installation is equipped with condensate columns connected to condensate discharge pipes from each heating section.