RU72146U1

RU72146U1 - INSTALLATION AND HEAT EXCHANGER FOR HEATING NAKIPE-FORMING SOLUTIONS ON A VAPOR BATTERY

Info

Publication number: RU72146U1
Application number: RU2007133879/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Ронкин (RU); Владимир Михайлович Ронкин; Виталий Юрьевич Шабуров (RU); Виталий Юрьевич Шабуров; Сергей Иванович Фролов (RU); Сергей Иванович Фролов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-04-10

Abstract

1. Установка для подогрева накипеобразующих растворов на выпарной батарее, содержащая теплообменник, трубопроводы подвода и отвода раствора, греющего и вторичного пара от выпарных аппаратов и отвода конденсата, отличающаяся тем, что теплообменник соединен с трубопроводами подвода греющего и отвода вторичного пара выпарных аппаратов, работающих на отдельных стадиях выпаривания, при этом теплообменник снабжен отдельными трубопроводами отвода конденсата соответственно греющего и вторичного пара.2. Теплообменник для подогрева накипеобразующих растворов при выпаривании, содержащий несколько вертикально расположенных секций в виде кожухотрубчатых элементов, каждый из которых включает в себя теплообменные трубки, кожух и верхние и нижние трубные доски, штуцеры для подвода теплоносителя и отвода конденсата, теплообменник содержит входную и выходную растворные камеры, а также промежуточные растворные камеры, соединенные с каждым элементом и между собой трубопроводами, отличающийся тем, что входная растворная камера подсоединена к нижней трубной доске первого по ходу раствора элемента, а выходная растворная камера - к верхней трубной доске последнего по ходу раствора элемента, промежуточные растворные камеры выполнены в виде пустотелых колен с углом поворота 180°, их диаметр равен диаметру кожуха элемента, колена подсоединены к верхним или нижним трубным доскам элементов и к соединяющему верхнее колено на одном элементе с нижним коленом на другом элементе трубопроводами, диаметр которых, по меньшей мере, равен диаметру колена.3. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что элементы расположены попарно дру1. Installation for heating scale-forming solutions on an evaporator battery, comprising a heat exchanger, pipelines for supplying and discharging a solution, heating and secondary steam from evaporators and condensate drain, characterized in that the heat exchanger is connected to pipelines for supplying heating and exhaust secondary vapor of evaporators operating on separate stages of evaporation, while the heat exchanger is equipped with separate condensate discharge pipes for heating and secondary steam, respectively. 2. A heat exchanger for heating scale-forming solutions during evaporation, containing several vertically arranged sections in the form of shell-and-tube elements, each of which includes heat exchange tubes, a casing and upper and lower tube boards, fittings for supplying coolant and condensate drain, the heat exchanger contains inlet and outlet solution chambers as well as intermediate mortar chambers connected to each element and between each other by pipelines, characterized in that the inlet mortar chamber is connected to the lower tube plate of the first element along the mortar, and the output mortar chamber - to the upper tube plate of the last element along the mortar, the intermediate mortar chambers are hollow elbows with an angle of rotation of 180 °, their diameter is equal to the diameter of the element casing, the elbows are connected to the upper or lower tube boards of the elements and to the connecting upper elbow on one element with the lower elbow on another element by pipelines whose diameter is at least equal to the diameter of the elbow. 3. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the elements are arranged in pairs

Description

Полезные модели относятся к теплотехнике и могут быть использованы в химической, металлургической, энергетической и пищевой отраслях промышленности для подогрева накипеобразующих растворов при их выпаривании.Utility models relate to heat engineering and can be used in the chemical, metallurgical, energy and food industries for heating scale-forming solutions during their evaporation.

Одной из важнейших проблем, возникающих при выпаривании накипеобразующих растворов, является обеспечение их подогрева с высокой эффективностью и минимальным образованием накипи на поверхностях теплообмена. Выделение накипеобразующих солей из этих растворов, обусловленное их химическим составом и условиями переработки, приводит к быстрому снижению интенсивности теплообмена. В результате снижаются эффективность выпаривания растворов и производительность выпарной батареи, а также повышается расход пара для компенсации недополученного в теплообменниках тепла. Для снижения отмеченных недостатков в работе теплообменников, их приходится резервировать, что ведет к увеличению капитальных затрат. Кроме того, для снятия накипи с внутренней поверхности теплообменных трубок в теплообменниках, их необходимо подвергать химической или механической очистке, что трудоемко, усложняет эксплуатацию и приводит к образованию большого количества химически загрязненных стоков, требующих нейтрализации.One of the most important problems that arise when evaporating scale-forming solutions is to ensure their heating with high efficiency and minimal scale formation on heat transfer surfaces. The separation of scale-forming salts from these solutions, due to their chemical composition and processing conditions, leads to a rapid decrease in the intensity of heat transfer. As a result, the evaporation efficiency of solutions and the performance of the evaporator battery are reduced, and the steam consumption is also increased to compensate for the heat lost in the heat exchangers. To reduce the noted shortcomings in the operation of heat exchangers, they have to be reserved, which leads to an increase in capital costs. In addition, to remove scale from the inner surface of the heat exchanger tubes in the heat exchangers, they must be subjected to chemical or mechanical cleaning, which is time-consuming, complicates operation and leads to the formation of a large number of chemically contaminated effluents that require neutralization.

Известна установка для подогрева раствора на выпарной батарее, состоящая из системы поверхностных теплообменников, обогреваемых паром, отбираемым с отдельных ступеней выпарной батареи (см. Колач Т.А., Радун Д.В., Выпарные станции, - М., 1963, с.212-213, рис.82). Особенность устройства заключается в том, что раствор в каждом теплообменнике обогревается только вторичным паром выпарных аппаратов, упаривающих раствор на отдельных стадиях выпаривания.A known installation for heating the solution on an evaporator battery, consisting of a system of surface heat exchangers heated by steam taken from individual stages of the evaporator battery (see Kolach T.A., Radun D.V., Evaporation stations, - M., 1963, p. 212-213, Fig. 82). A feature of the device is that the solution in each heat exchanger is heated only by the secondary vapor of evaporators that evaporate the solution at separate stages of evaporation.

Основным недостатком известного устройства является то, что подвод вторичного пара приводит к высокой разности температур между конденсируемым паром и подогреваемым раствором. Вследствие этого на теплопередающей поверхности теплообменников создается высокий местный перегрев раствора и происходит усиленное выделение накипи.The main disadvantage of the known device is that the supply of secondary steam leads to a high temperature difference between the condensed steam and the heated solution. As a result of this, a high local overheating of the solution is created on the heat transfer surface of the heat exchangers and enhanced scale generation occurs.

Известна установка для подогрева раствора на противоточной выпарной батарее, состоящая из двухходовых теплообменников, обогреваемых паром, отбираемым от выпарных аппаратов с отдельных ступеней выпарной батареи (см. Самарянова Л.Б., Лайнер А.И., Технологические расчеты в производстве глинозема, М., Металлургия, 1981. - С.181, рис.18). Устройство обеспечивает обогрев теплообменников греющим паром, отбираемым от выпарных аппаратов с отдельных стадий выпаривания выпарной батареи. Применение противоточного выпаривания при этом позволяет повысить концентрацию подогреваемого раствора и увеличить растворимость накипеобразующего компонента, имеющего, как правило, обратную растворимость. Тем самым образование накипи уменьшается. Осуществление подогрева раствора в двухходовых теплообменниках дает возможность увеличить скорость раствора в теплообменных трубках, что ведет к снижению образования накипи в них. Данное устройство является наиболее близким к заявленному и принято за прототип.A known installation for heating the solution on a countercurrent evaporator battery, consisting of two-way heat exchangers heated by steam taken from evaporators from individual stages of the evaporator battery (see Samaryanova L.B., Liner A.I., Technological calculations in the production of alumina, M. , Metallurgy, 1981. - p. 181, fig. 18). The device provides heating of the heat exchangers with heating steam, taken from evaporators from the individual stages of evaporation of the evaporator battery. The use of countercurrent evaporation in this case allows increasing the concentration of the heated solution and increasing the solubility of the scale-forming component, which, as a rule, has reverse solubility. Thus, scale formation is reduced. The implementation of heating the solution in two-way heat exchangers makes it possible to increase the speed of the solution in the heat exchange tubes, which leads to a decrease in the formation of scale in them. This device is the closest to the claimed and taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является высокая разность температур между греющим паром и подогреваемым раствором, вызывающая увеличение образования накипи на теплопередающей поверхности трубок теплообменников из-за создания высокого местного перегрева раствора у их стенок.A disadvantage of the known device is the high temperature difference between the heating steam and the heated solution, causing an increase in the formation of scale on the heat transfer surface of the tubes of the heat exchangers due to the creation of high local overheating of the solution at their walls.

Другой недостаток известного устройства состоит в повышенном расходе пара на выпаривание, вследствие подогрева раствора, поступающего в выпарную батарею, греющим паром этой же батареи.Another disadvantage of the known device is the increased consumption of steam for evaporation, due to the heating of the solution entering the evaporator battery, heating the vapor of the same battery.

В рассмотренных известных установках для подогрева накипеобразующих растворов на выпарных батареях могут быть применены различные конструкции теплообменников.In the known prior art installations for heating scale-forming solutions on evaporative batteries, various designs of heat exchangers can be used.

Так, известен одноходовой теплообменник для подогрева накипеобразующих растворов, который может быть применен при их выпаривании, состоящий из вертикальных теплообменных трубок, кожуха и трубных досок, имеющий входную и выходную растворные камеры, а также штуцеры для подвода и отвода теплоносителя (см. Касаткин А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, М., Химия, 1973, с.327, рис.VIII-11а). В нем раствор поступает во входную растворную камеру, из нее распределяется по теплообменным трубкам, протекает по ним и выходит в выходную растворную камеру, откуда отводится из аппарата. При прохождении по трубкам раствор подогревается теплом теплоносителя.Thus, a one-way heat exchanger for heating scale-forming solutions is known, which can be used during their evaporation, consisting of vertical heat exchange tubes, a casing and tube boards, having inlet and outlet solution chambers, as well as fittings for supplying and discharging a heat carrier (see Kasatkin A. G., Basic processes and apparatuses of chemical technology, M., Chemistry, 1973, p.327, Fig. VIII-11a). In it, the solution enters the inlet solution chamber, from it is distributed through the heat exchange tubes, flows through them and leaves the outlet solution chamber, from where it is discharged from the apparatus. When passing through the tubes, the solution is heated by the heat of the coolant.

Недостатком теплообменника является невысокая интенсивность теплопередачи вследствие малой скорости раствора в теплообменных трубках, обусловленной The disadvantage of the heat exchanger is the low intensity of heat transfer due to the low speed of the solution in the heat transfer tubes, due to

распределением общего потока раствора на большое количество трубок. Вследствие малой скорости раствора в трубках, в них происходит усиленное образование накипи, вызывающее еще большее снижение интенсивности теплообмена и приводящее к быстрому отключению теплообменника для очистки от накипи.distribution of the total flow of the solution to a large number of tubes. Due to the low speed of the solution in the tubes, increased scale formation occurs in them, causing an even greater decrease in heat transfer intensity and leading to a quick shutdown of the heat exchanger for descaling.

Недостаток теплообменника состоит также в неравномерности распределения потока раствора по трубкам в сечении трубного пучка. Это приводит к тому, что в одних трубках образование накипи происходит значительно больше (вплоть до полной забивки) чем в других.The disadvantage of the heat exchanger is also the uneven distribution of the solution flow through the tubes in the cross section of the tube bundle. This leads to the fact that in some tubes the formation of scale occurs much more (up to complete clogging) than in others.

Известен многоходовой теплообменник для подогрева накипеобразующих растворов, состоящий из вертикальных теплообменных трубок, кожуха и трубных досок, имеющий верхнюю и нижнюю растворные камеры, разбитые при помощи поперечных перегородок на несколько отсеков, причем, входной и выходной отсеки расположены в верхней камере, а также штуцеры для подвода и отвода теплоносителя (см. Касаткин А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, М., Химия, 1973, с.327, рис.VIII-11б). Данный теплообменник также может быть использован в составе выпарной установки. В этом теплообменнике трубное пространство, благодаря наличию отсеков в растворных камерах, разделено на несколько ходов для последовательного прохождения раствора. При этом скорость движения раствора по трубкам в известном многоходовом аппарате больше, чем в одноходовом теплообменнике пропорционально числу ходов, поэтому интенсивность теплопередачи в нем увеличивается.Known multi-pass heat exchanger for heating scale-forming solutions, consisting of vertical heat exchanger tubes, a casing and tube boards, having upper and lower mortar chambers, divided by transverse partitions into several compartments, and the inlet and outlet compartments are located in the upper chamber, as well as fittings for inlet and outlet of the coolant (see Kasatkin A.G., Basic processes and apparatuses of chemical technology, M., Chemistry, 1973, p.327, Fig. VIII-11b). This heat exchanger can also be used as part of an evaporator. In this heat exchanger, the tube space, due to the presence of compartments in the mortar chambers, is divided into several strokes for the sequential passage of the solution. Moreover, the speed of movement of the solution through the tubes in the known multi-pass apparatus is greater than in the single-pass heat exchanger in proportion to the number of strokes, therefore, the heat transfer intensity in it increases.

Недостатком известного теплообменника является то, что обмен теплом между теплоносителем и раствором происходит по принципу смешанного тока, т.е. прямотока для одних ходов и противотока для других. В результате снижается полезная разность температур теплообменника, т.е. движущая сила теплообмена, поэтому для достижения такой же температуры подогретого раствора, как и для одноходового теплообменника, поверхность многоходового теплообменника необходимо увеличивать. Это ведет к увеличению металлоемкости аппарата.A disadvantage of the known heat exchanger is that the heat exchange between the coolant and the solution occurs according to the principle of mixed current, i.e. forward flow for some moves and counterflow for others. As a result, the useful temperature difference of the heat exchanger decreases, i.e. the driving force of heat transfer, therefore, to achieve the same temperature of the heated solution as for a single-pass heat exchanger, the surface of the multi-pass heat exchanger must be increased. This leads to an increase in the metal consumption of the apparatus.

Другой недостаток известного теплообменника состоит в зарастании теплообменных трубок накипью. При этом наиболее сильно отлагается накипь на трубках, по которым раствор движется сверху вниз, т.е. в нисходящих ходах. В результате снижается интенсивность теплопередачи в аппарате.Another disadvantage of the known heat exchanger is that the heat exchange tubes are overgrown with scale. In this case, scale is most strongly deposited on the tubes along which the solution moves from top to bottom, i.e. in descending moves. As a result, the heat transfer intensity in the apparatus decreases.

Кроме того, недостатком известного теплообменника является неудовлетворительное отделение отсеков друг от друга в растворных камерах, связанное с их конструктивными особенностями. Поэтому происходит просачивание раствора из In addition, a disadvantage of the known heat exchanger is the unsatisfactory separation of the compartments from each other in the mortar chambers, due to their design features. Therefore, the solution seeps out of

одной камеры в другую, минуя трубки, т.е. холодного раствора к горячему, что снижает температуру раствора на выходе из теплообменника и интенсивность его работы.one camera to another, bypassing the tube, i.e. cold to hot solution, which reduces the temperature of the solution at the outlet of the heat exchanger and the intensity of its work.

Наиболее близким к заявленному теплообменнику для подогрева накипеобразующих растворов при их выпаривании по конструктивному устройству и по технической сущности является двухэлементный кожухотрубчатый теплообменник, описанный в книге Кичигина М.А. и Костенко Г.Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки, М., Л., Госэнергоиздат, 1955, с.35, рис.1-33. Этот теплообменник принят за прототип.Closest to the claimed heat exchanger for heating scale-forming solutions when they are evaporated according to the structural device and the technical essence is a two-element shell-and-tube heat exchanger described in the book by M. Kichigin and Kostenko G.N. Heat exchangers and evaporators, M., L., Gosenergoizdat, 1955, p. 35, Fig. 1-33. This heat exchanger is taken as a prototype.

Теплообменник состоит из двух вертикально расположенных кожухотрубчатых элементов, каждый из которых включает в себя теплообменные трубки, кожух и трубные доски, а также штуцеры для подвода и отвода теплоносителя, присоединенных к элементам входной и выходной растворных камер и промежуточных растворных камер, соединенных трубопроводом.The heat exchanger consists of two vertically arranged shell-and-tube elements, each of which includes heat exchange tubes, a casing and tube boards, as well as fittings for supplying and discharging a heat carrier connected to the elements of the inlet and outlet solution chambers and intermediate solution chambers connected by a pipeline.

Известное устройство работает следующим образом. Раствор поступает во входную растворную камеру первого элемента, где он распределяется по теплообменным трубкам и проходит по ним, выходя в промежуточную растворную камеру этого элемента. Из нее раствор входит в промежуточную растворную камеру второго элемента. В ней раствор распределяется и проходит по трубкам второго элемента, а затем через выходную растворную камеру отводится из аппарата.The known device operates as follows. The solution enters the inlet solution chamber of the first element, where it is distributed through the heat exchange tubes and passes through them, leaving the intermediate solution chamber of this element. From it, the solution enters the intermediate solution chamber of the second element. In it, the solution is distributed and passes through the tubes of the second element, and then through the outlet solution chamber is discharged from the apparatus.

В этот теплообменник теплоноситель можно подать так, чтобы в каждом элементе соблюдался принцип противотока обменивающихся теплом сред. Это снизит необходимую поверхность теплообмена аппарата. Достоинством теплообменника является также отсутствие в растворных камерах отсеков, отделяющих один ход от другого и приводящих к вредному смешению холодного и нагретого раствора.The heat carrier can be supplied to this heat exchanger so that in each element the countercurrent principle of heat exchanging media is observed. This will reduce the necessary heat transfer surface of the apparatus. An advantage of the heat exchanger is also the absence in the solution chambers of compartments separating one stroke from the other and leading to harmful mixing of cold and heated solution.

Недостаток известного теплообменника состоит в том, что в первом элементе раствор по трубкам двигается в нисходящем направлении. Поэтому внутри трубок этого элемента происходит усиленное образование слоя накипи, вследствие чего снижается интенсивность теплообмена в аппарате.A disadvantage of the known heat exchanger is that in the first element, the solution moves in a downward direction through the tubes. Therefore, inside the tubes of this element there is an increased formation of a scale layer, as a result of which the heat transfer intensity in the apparatus decreases.

Другим недостатком известного теплообменника является неравномерность потока раствора, проходящего по различным трубкам каждого элемента. Это проявляется в различной толщине слоя накипи, образующейся на стенках трубок в зависимости от их размещения по сечению трубного пучка. Причина отмеченного факта заключается в проявлении известного в гидравлике коллекторного эффекта во входной растворной камере каждого элемента при подаче раствора через боковой штуцер, когда раствор Another disadvantage of the known heat exchanger is the uneven flow of the solution passing through the different tubes of each element. This is manifested in different thicknesses of the scale layer formed on the walls of the tubes, depending on their location over the cross section of the tube bundle. The reason for this fact is the manifestation of the known collector effect in hydraulics in the inlet solution chamber of each element when the solution is supplied through the side fitting when the solution

неравномерно распределяется по трубкам в зависимости от их расстояния от входного штуцера. В результате образования накипи снижается интенсивность подогрева раствора.unevenly distributed over the tubes depending on their distance from the inlet fitting. As a result of the formation of scale, the intensity of the solution heating decreases.

Кроме того, недостаток известного устройства состоит в неравномерности распределения восходящего потока раствора по трубкам второго элемента, вследствие нарушения равномерности течения раствора при прохождении через промежуточные растворные камеры каждого из элементов и соединяющий их трубопровод. При этом в трубках, в которых скорость раствора мала, происходит усиленное образование накипи, что ведет к снижению интенсивности теплообмена всего теплообменника.In addition, the disadvantage of the known device is the uneven distribution of the upward flow of the solution through the tubes of the second element, due to the violation of the uniformity of the flow of the solution when passing through the intermediate solution chambers of each of the elements and the pipeline connecting them. At the same time, in tubes in which the solution speed is low, increased scale formation occurs, which leads to a decrease in the heat transfer intensity of the entire heat exchanger.

Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.These shortcomings stimulated the search for new technical solutions.

Предложенные технические решения направлены на решение задачи снижения накипеобразования на трубках, за счет плавного подогрева и создания оптимальных условий течения накипеобразующих растворов по теплообменным трубкам.The proposed technical solutions are aimed at solving the problem of reducing scale formation on tubes due to smooth heating and creating optimal conditions for the flow of scale forming solutions through heat transfer tubes.

Для решения отмеченной задачи, в установке для подогрева накипеобразующих растворов на выпарной батарее, содержащей теплообменник, трубопроводы подвода и отвода раствора, греющего и вторичного пара от выпарных аппаратов, работающих на отдельных стадиях выпаривания, и трубопроводы отвода конденсата, согласно полезной модели, теплообменник соединен с трубопроводами подвода и отвода вторичного пара выпарных аппаратов, работающих на отдельных стадиях выпаривания, при этом теплообменник снабжен отдельными трубопроводами отвода конденсата соответственно греющего и вторичного пара.To solve the noted problem, in the installation for heating scale-forming solutions on an evaporator battery containing a heat exchanger, pipelines for supplying and discharging a solution, heating and secondary steam from evaporators operating at separate stages of evaporation, and condensate pipelines, according to a utility model, the heat exchanger is connected to pipelines for supplying and discharging a secondary pair of evaporators operating at separate stages of evaporation, while the heat exchanger is equipped with separate piping for condensate discharge that respectively heating and secondary steam.

В теплообменнике для подогрева накипеобразующих растворов на этой установке, содержащим несколько вертикально расположенных секций в виде кожухотрубчатых элементов, каждый из которых включает в себя теплообменные трубки, кожух и верхние и нижние трубные доски, штуцеры для подвода теплоносителя и отвода конденсата, теплообменник содержит входную и выходную растворные камеры, а также промежуточные растворные камеры, соединенные с каждым элементом и между собой трубопроводами, согласно полезной модели, входная растворная камера подсоединена к нижней трубной доске первого по ходу раствора элемента, а выходная растворная камера к верхней трубной доске последнего по ходу раствора элемента, промежуточные растворные камеры выполнены в виде пустотелых колен с углом поворота 180°, их диаметр равен диаметру кожуха элемента, колена подсоединены к верхним или нижним трубным доскам элементов и к соединяющему верхнее колено на одном элементе с нижним коленом на другом элементе трубопроводами, диаметр которых, по меньшей мере, равен диаметру колена.In a heat exchanger for heating scale-forming solutions in this installation, containing several vertically arranged sections in the form of shell-and-tube elements, each of which includes heat-exchange tubes, a casing and upper and lower tube boards, fittings for supplying heat carrier and condensate drain, the heat exchanger contains inlet and outlet mortar chambers, as well as intermediate mortar chambers connected to each element and between each other by pipelines, according to a utility model, the inlet mortar chamber is suction inena to the lower tube plate of the first element along the mortar, and the outlet mortar chamber to the upper tube plate of the last element along the mortar, intermediate mortar chambers are hollow elbows with an angle of rotation of 180 °, their diameter is equal to the diameter of the element casing, the elbows are connected to the upper or lower tube boards of the elements and to connecting the upper elbow on one element with the lower elbow on the other element by pipelines whose diameter is at least equal to the diameter of the elbow.

В зависимости от условий размещения оборудования элементы могут быть расположены попарно друг над другом на одной оси и соединены промежуточными камерами, выполненными в виде цилиндрических вставок.Depending on the conditions of equipment placement, the elements can be arranged in pairs one above the other on the same axis and connected by intermediate chambers made in the form of cylindrical inserts.

Кроме того в полости каждого из колен, присоединенных к нижним трубным доскам, размещены концентрические колена меньшего диаметра, перед нижними трубными досками элементов по ходу раствора на расстоянии 0,5-1 диаметра кожуха элемента установлена объемная решетка, выполненная в виде вертикальных пластин, пересекающихся между собой с образованием квадратных ячеек со стороной, составляющей 0,5-1 диаметра теплообменной трубки и высотой пластин составляющей 2-5 диаметра теплообменной трубки.In addition, concentric elbows of a smaller diameter are placed in the cavity of each of the elbows attached to the lower tube plates, and a volumetric grill made in the form of vertical plates intersecting between the lower tube plates of the elements along the solution at a distance of 0.5-1 diameter of the element casing with the formation of square cells with a side component of 0.5-1 diameter of the heat transfer tube and a plate height of 2-5 diameter of the heat transfer tube.

Именно заявленная совокупность признаков предлагаемого технического решения позволяет снизить разность температур между теплообменной поверхностью и подогреваемым раствором, создать оптимальный гидравлический режим течения потока, а также обеспечить снятие пересыщения раствора по накипеобразующему компоненту перед входом в трубный пучок. Благодаря этому обеспечивается интенсивный подогрев раствора с минимальным накипеобразованием при выпаривании со снижением расхода пара.It is the claimed combination of features of the proposed technical solution that allows to reduce the temperature difference between the heat exchange surface and the heated solution, to create the optimal hydraulic flow regime, as well as to ensure the removal of the supersaturation of the solution on the scale-forming component before entering the tube bundle. This ensures intense heating of the solution with minimal scale formation during evaporation with a decrease in steam consumption.

Анализ доступных источников патентной и научно-технической информации в данной области техники не выявил технических решений совпадающих с заявляемой совокупностью отличительных признаков. Это в сочетании с получением ожидаемого технического результата позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых полезных моделей критерию «новизна».The analysis of available sources of patent and scientific and technical information in this technical field did not reveal technical solutions that coincided with the claimed combination of distinctive features. This, combined with obtaining the expected technical result, allows us to conclude that the proposed utility models meet the criterion of "novelty."

Далее рассмотрим подробнее необходимость и достаточность для поставленной задачи как каждого из отличительных признаков заявляемых технических решений, так и всей их совокупности.Next, we consider in more detail the need and sufficiency for the task as each of the distinguishing features of the claimed technical solutions, and their entirety.

Заявленная совокупность признаков предложенной установки для подогрева накипеобразующих растворов, заключенная в соединении теплообменника с трубопроводами подвода греющего и отвода вторичного пара выпарных аппаратов, работающих на отдельных стадиях выпаривания и снабжение его отдельными трубопроводами отвода конденсата каждого пара дает возможность использовать для подогрева теплоносители с разным энергетическим потенциалом. Благодаря этому снижается нагрузка на отдельные элементы теплообменника.The claimed set of features of the proposed installation for heating scale-forming solutions, consisting in connecting the heat exchanger with pipelines for supplying heating and exhaust secondary steam to evaporators operating at separate stages of evaporation and supplying it with separate piping for condensate removal of each steam, makes it possible to use heat carriers with different energy potentials for heating. This reduces the load on the individual elements of the heat exchanger.

Подогрев элементов теплообменника греющим и вторичным паром с раздельным отводом конденсата в заявленной установке (т.е. эти пары не смешиваются) позволяет обеспечить в них более мягкие условия подогрева раствора, что проявляется в снижении разности температур между конденсируемым паром и подогреваемым раствором. Указанная разность температур снижается за счет подогрева раствора в теплообменниках вначале вторичным паром, а затем греющим. Вследствие этого уменьшается местный перегрев раствора у стенки трубок, что ведет к снижению накипевыделения на них. Благодаря применению для обогрева теплообменников как греющего, так и вторичного пара выпарных аппаратов, уменьшаются затраты пара на выпаривание раствора на выпарной батарее. Причем, такой подогрев приводит к снижению температуры раствора на выходе из теплообменников, что, с учетом, в большинстве случаев, обратной растворимости накипеобразующих компонентов, также играет положительную роль в снижении накипевыделения.Heating the heat exchanger elements with heating and secondary steam with separate condensate drain in the inventive installation (i.e. these pairs are not mixed) allows us to provide milder conditions for heating the solution, which is manifested in a decrease in the temperature difference between the condensed steam and the heated solution. The indicated temperature difference is reduced by heating the solution in the heat exchangers, first with secondary steam and then with heating. As a result, the local overheating of the solution near the wall of the tubes is reduced, which leads to a decrease in the precipitation on them. Thanks to the use of both heating and secondary steam evaporators for heating heat exchangers, the cost of steam for evaporating the solution on the evaporator battery is reduced. Moreover, such heating leads to a decrease in the temperature of the solution at the outlet of the heat exchangers, which, taking into account, in most cases, the reverse solubility of scale-forming components, also plays a positive role in reducing scale formation.

Достижению такого же эффекта ведет и создание в элементах предлагаемого теплообменника восходящего движения раствора по теплообменным трубкам со скоростью 1,5-2,5 м/с. Указанное направление движения накипеобразующего раствора в трубках, как показал опыт работы, позволяет снизить выделение накипи в них в 1,5-3 раза по сравнению с трубками, в которых раствор течет сверху вниз.The achievement of the same effect is also caused by the creation in the elements of the proposed heat exchanger of the upward movement of the solution through the heat exchange tubes at a speed of 1.5-2.5 m / s. The indicated direction of motion of the scale-forming solution in the tubes, as experience has shown, can reduce the release of scale in them by 1.5-3 times compared to tubes in which the solution flows from top to bottom.

Подсоединение входной растворной камеры заявленного теплообменника для подогрева накипеобразующих растворов к нижней трубной доске первого по ходу раствора элемента, а выходной растворной камеры - к верхней трубной доске последнего по ходу раствора элемента, выполнение промежуточных растворных камер в виде пустотелых колен с углом поворота 180°, с подсоединением колен к верхним или нижним трубным доскам элементов и к соединяющему верхнее колено на одном элементе с нижним коленом на другом элементе трубопроводами, обеспечивает в теплообменных трубках каждого элемента восходящее движение раствора, способствующее снижению выделения накипи. При этом, именно указанное среди заявленных признаков подсоединение нижних растворных камер и колен к элементам и между собой трубопроводом, обеспечивает восходящее движение раствора по трубкам элементов теплообменника.Connecting the inlet mortar chamber of the claimed heat exchanger for heating scale-forming solutions to the lower tube plate of the first element along the solution path, and the outlet mortar chamber to the upper tube plate of the last element solution in the course of the solution, intermediate mortar chambers in the form of hollow elbows with a rotation angle of 180 °, s connecting the elbows to the upper or lower tube boards of the elements and to the connecting upper elbow on one element with the lower elbow on the other element by pipelines provides the belt tubes of each element upward movement of the solution, contributing to a decrease in the release of scale. At the same time, it is the connection of the lower solution chambers and elbows to the elements and between each other by the pipeline that is indicated among the declared features that ensures the upward movement of the solution through the tubes of the heat exchanger elements.

Оснащение заявленного теплообменника верхними и нижними промежуточными растворными камерами, выполненными в виде пустотелых колен с углом поворота 180° и диаметром, равным диаметру кожуха элемента, а также соединение верхнего колена на одном элементе с нижним коленом на другом элементе трубопроводами, диаметр которых равен или больше диаметра колена, дает возможность уменьшить или исключить Equipping the claimed heat exchanger with upper and lower intermediate mortar chambers made in the form of hollow elbows with an angle of rotation of 180 ° and a diameter equal to the diameter of the element casing, as well as connecting the upper elbow on one element with the lower elbow on another element with pipelines whose diameter is equal to or greater than the diameter knee, makes it possible to reduce or eliminate

накипевыделение в последующих по ходу раствора элементах. Это объясняется тем, что при прохождении раствора по трубкам и его подогреве, в нем возникает пересыщение по накипевыделяющему компоненту, имеющему, как правило, обратную растворимость. Возникающее пересыщение, которое в известных многоходовых или многоэлементных теплообменниках снимается на внутренней поверхности в последующих по ходу раствора трубках, в заявленном теплообменнике снимается внутри промежуточных растворных камер, а также в переточных трубопроводах. При этом, т.к. данные элементы имеют диаметр, не меньше диаметра кожуха элемента, их сечение в 4-7 раз больше, чем суммарное проходное сечение трубок элемента. Соответственно снижается скорость раствора в них и увеличивается время снятия пересыщения накипевыделяющего компонента. В результате накипевыделение происходит в полостях промежуточных растворных камер и переточных трубопроводов, исключив или снизив до минимума образование накипи в трубках последующих элементов.scale formation in subsequent elements along the solution. This is due to the fact that when the solution passes through the tubes and is heated, a supersaturation occurs along the precipitating component, which, as a rule, has reverse solubility. The resulting supersaturation, which in the known multi-pass or multi-element heat exchangers is removed on the inner surface in subsequent tubes along the solution, is removed in the claimed heat exchanger inside the intermediate solution chambers, as well as in transfer pipelines. Moreover, since these elements have a diameter not less than the diameter of the element casing, their cross section is 4-7 times larger than the total passage section of the element tubes. Accordingly, the speed of the solution in them decreases and the time for removing the supersaturation of the precipitating component increases. As a result, scale precipitation occurs in the cavities of the intermediate solution chambers and transfer pipelines, eliminating or minimizing the formation of scale in the tubes of subsequent elements.

При работе теплообменника, с целью снижения накипеобразования на трубках, очень важно обеспечить равномерность течения по ним. Известно, что степень накипевыделения обратно пропорциональна скорости течения раствора. Поэтому, в тех трубках, в которых скорость раствора мала, идет усиленное накипевыделение. Для обеспечения равномерности течения раствора промежуточные растворные камеры выполнены в виде пустотелых колен с углом поворота 180° и диаметром, равным диаметру кожуха элемента. В этих камерах раствор, выходящий из трубок, распределяется по сечению и течет по соединительным трубопроводам с небольшой скоростью. Вследствие плавного поворота на 180° и небольшой скорости в трубопроводе, равномерность течения при перетоке от верхней камеры к нижней меняется не очень сильно.During the operation of the heat exchanger, in order to reduce scale formation on the tubes, it is very important to ensure uniform flow through them. It is known that the degree of scale release is inversely proportional to the flow rate of the solution. Therefore, in those tubes in which the speed of the solution is small, there is increased scale release. To ensure uniform flow of the solution, the intermediate solution chambers are made in the form of hollow elbows with a rotation angle of 180 ° and a diameter equal to the diameter of the element casing. In these chambers, the solution exiting the tubes is distributed over the cross section and flows through the connecting pipelines at a low speed. Due to a smooth 180 ° rotation and low speed in the pipeline, the uniformity of flow during the flow from the upper chamber to the lower does not change very much.

Если же скорости движения раствора в промежуточных растворных камерах и соединяющем их переточном трубопроводе достаточно велики, то для выравнивания потока раствора в коленах, присоединенных к нижним трубным доскам элементов, размещены концентрические колена меньшего диаметра. Применение встроенных колен дает возможность значительно снизить неравномерность потока в колене. Это достигается за счет того, что поток раствора в колене разбивается на отдельные слои, различия между которыми по скоростям гораздо меньше, чем в случае отсутствия встроенных колен.If the velocities of the solution in the intermediate solution chambers and the overflow pipe connecting them are sufficiently high, then concentric elbows of smaller diameter are placed in order to equalize the flow of the solution in the elbows attached to the lower tube boards of the elements. The use of built-in elbows makes it possible to significantly reduce uneven flow in the elbow. This is achieved due to the fact that the flow of the solution in the knee is divided into separate layers, the differences between which are much smaller in speed than in the absence of built-in knees.

Выравниванию потока раствора, искривленного в промежуточных растворных камерах, служат объемные решетки, размещенные перед нижними трубными досками. При прохождении через каждую объемную решетку общий поток раствора разбивается на множество частей в соответствии с количеством ячеек. Благодаря этому происходит The alignment of the flow of the solution, curved in the intermediate mortar chambers, are volumetric gratings placed in front of the lower tube boards. When passing through each volumetric lattice, the total flow of the solution is divided into many parts in accordance with the number of cells. Thanks to this,

выравнивание скорости каждой части раствора, вследствие чего общий поток на входе в трубки выравнивается и равномерно проходит по ним. Как показала экспериментальная отработка конструкции рассматриваемой решетки и места ее размещения, наилучшие результаты по выравниванию скоростей и снижению накипеобразования достигаются при расположении решетки на расстоянии равным 0,5-1 диаметра кожуха от нижней трубной решетки. Эксперименты показали также, что для наибольшего эффекта, проявляемого в сохранении выравнивающего действия по скоростям раствора на входе в трубки, она должна иметь квадратные ячейки со стороной 0,5-1 и высотой пластин 2-5 диаметра трубы.equalization of the speed of each part of the solution, as a result of which the total flow at the entrance to the tubes is leveled and evenly passes through them. As shown by experimental testing of the design of the grating under consideration and its location, the best results in speed equalization and reduction of scale formation are achieved when the grating is located at a distance equal to 0.5-1 of the casing diameter from the lower tube grate. The experiments also showed that for the greatest effect manifested in maintaining the equalizing effect on the solution speeds at the inlet to the tubes, it should have square cells with a side of 0.5-1 and a plate height of 2-5 pipe diameters.

Сущность полезных моделей и пример их конкретного выполнения в случае осуществления их на четырехкорпусной противоточной выпарной батарее, показана на аппаратурной схеме - см. фиг.1, 2, 3, 4, где на фиг.1 представлен общий вид установки, на фиг.2, 3, 4 - схематическое изображение исполнений теплообменника.The essence of utility models and an example of their specific implementation in the case of their implementation on a four-body countercurrent evaporator battery is shown in the hardware diagram - see Figs. 1, 2, 3, 4, where Fig. 1 shows a general view of the installation, in Fig. 2, 3, 4 - a schematic representation of the designs of the heat exchanger.

Выпарная батарея включает в себя выпарные аппараты 1, 2, 3 и 4, используемые на различных стадиях выпаривания, теплообменники 5, 6 и 7 с вертикальными трубками, подогревающие раствор, а также конденсатор 8. Выпарные аппараты 1, 2, 3 и 4 последовательно соединены по пару трубопроводами 9, 10 и 11. Исходный раствор поступает на установку в четвертый корпус по трубопроводу 12, а упаренный раствор отводится из первого корпуса по трубопроводу 13. Пар ТЭЦ подается в первый корпус -аппарат 1 по трубопроводу 14, вторичный пар четвертого корпуса - аппарата 4 поступает в конденсатор 8 по трубопроводу 15. Выпарные аппараты соединены между собой по раствору трубопроводами 16, 17, 18, 19, 20 и 21. При этом упаренный в каждом из выпарных аппаратов раствор откачивается по трубопроводам 16, 18 и 20 перекачивающими насосами 22, 23 и 24 и прокачивается через теплообменники 5, 6 и 7. После этого раствор по трубопроводам 17, 19 и 21 подается в соответствующий выпарной аппарат установки. Обогрев теплообменников 5, 6 и 7 осуществляется греющим и вторичным паром каждого корпуса, подаваемым соответственно по трубопроводам 25, 26, 27, 28, 29 и 30 с раздельным отводом конденсата 31, 32, 33, 34, 35 и 36.The evaporator battery includes evaporators 1, 2, 3 and 4, used at various stages of evaporation, heat exchangers 5, 6 and 7 with vertical tubes that heat the solution, as well as a condenser 8. Evaporators 1, 2, 3 and 4 are connected in series a pair of pipelines 9, 10 and 11. The initial solution enters the installation in the fourth building through the pipe 12, and one stripped off solution is discharged from the first building through the pipe 13. Steam CHP is supplied to the first building — the apparatus 1 through the pipe 14, the secondary steam of the fourth building - apparatus 4 t into condenser 8 through pipeline 15. Evaporators are connected to each other through a solution by pipelines 16, 17, 18, 19, 20 and 21. Moreover, the solution evaporated in each of the evaporators is pumped through pipelines 16, 18 and 20 by transfer pumps 22, 23 and 24 and is pumped through heat exchangers 5, 6 and 7. After that, the solution is supplied through pipelines 17, 19 and 21 to the corresponding evaporator apparatus. Heat exchangers 5, 6 and 7 are heated by heating and secondary steam of each casing, supplied respectively through pipelines 25, 26, 27, 28, 29 and 30 with separate condensate drain 31, 32, 33, 34, 35 and 36.

Подогрев накипеобразующих растворов при выпаривании на описанной выше и показанной на фиг.1 четырехкорпусной противоточной выпарной батарее осуществляется при ее работе следующим образом.Heated scale-forming solutions during evaporation on the above-described and shown in figure 1 four-body countercurrent evaporator battery is carried out during its operation as follows.

Исходный раствор поступает на батарею в четвертый корпус - в выпарной аппарат 4 по трубопроводу 12. Упаренный в этом корпусе раствор сливается по трубопроводу 16 в насос 22, который прокачивает его через теплообменник 7, откуда подогретый раствор по The initial solution enters the battery in the fourth case - in the evaporator 4 through line 12. The solution evaporated in this case is discharged through line 16 into pump 22, which pumps it through the heat exchanger 7, from where the heated solution

трубопроводу 17 поступает в третий корпус - выпарной аппарат 3. Аналогичным образом упаренный в третьем корпусе раствор через трубопровод 18 поступает в насос 23 и прокачивается через теплообменник 6, где подогревается и поступает во второй корпус - выпарной аппарат 2, а упаренный в нем раствор через трубопровод 20 поступает в насос 24 и прокачивается через теплообменник 5, где подогревается и поступает в первый корпус - выпарной аппарат 1. Упаренный на установке раствор отводится из первого корпуса по трубопроводу 13.the pipe 17 enters the third body - the evaporator 3. In a similar way, the solution evaporated in the third body through the pipe 18 enters the pump 23 and is pumped through the heat exchanger 6, where it is heated and enters the second body - the evaporator 2, and the solution evaporated in it through the pipeline 20 enters the pump 24 and is pumped through the heat exchanger 5, where it is heated and enters the first housing - the evaporator 1. The solution evaporated at the installation is discharged from the first housing through a pipe 13.

Пар ТЭЦ подается в первый корпус батареи - выпарной аппарат 1 по трубопроводу 14. Вторичный пар первого корпуса по трубопроводу 9 поступает во второй корпус - выпарной аппарат 2, вторичный пар из которого, в свою очередь, по трубопроводу 10 поступает в третий корпус - выпарной аппарат 3, а вторичный пар из него - в четвертый корпус - выпарной аппарат 4. Вторичный пар четвертого корпуса по трубопроводу 15 поступает в конденсатор 8.Steam CHP is supplied to the first battery casing - evaporator 1 through pipeline 14. The secondary steam of the first casing through pipeline 9 enters the second casing - evaporator 2, the second steam from which, in turn, through pipeline 10 enters the third casing - evaporator 3, and the secondary steam from it — into the fourth body — the evaporator 4. The secondary steam of the fourth body through pipeline 15 enters the condenser 8.

Обогрев теплообменника 5, через который в первый корпус подается упариваемый раствор, осуществляется греющим и вторичным паром этого корпуса, поступающим соответственно по трубопроводам 25 и 26. Аналогичным образом теплообменник 6 обогревается греющим и вторичным паром второго корпуса, поступающим по трубопроводам 27 и 28, а теплообменника 7 - греющим и вторичным паром третьего корпуса. При этом конденсат пара каждого из перечисленных корпусов отводится из теплообменников раздельно по трубопроводам 31, 32, 33, 34, 35 и 36.Heating of the heat exchanger 5, through which the evaporated solution is supplied to the first housing, is carried out by the heating and secondary steam of this housing, supplied through pipelines 25 and 26, respectively. Similarly, the heat exchanger 6 is heated by the heating and secondary steam of the second housing, supplied through pipelines 27 and 28, and the heat exchanger 7 - heating and secondary steam of the third building. In this case, steam condensate of each of the listed buildings is removed from the heat exchangers separately through pipelines 31, 32, 33, 34, 35 and 36.

В качестве теплообменников для реализации заявленного устройства применены кожухотрубчатые аппараты, каждый из которых состоит из нескольких элементов с вертикальными трубками. В трубках подогреваемый раствор движется снизу вверх - в восходящем направлении со скоростью (1,5-2,5) м/с. Благодаря такому режиму течения раствора, а также вследствие более мягких условий подогрева из-за первоначального нагрева вторичным, а затем греющим паром, обеспечивается снижение накипеобразования на трубках. В результате использования для начального подогрева раствора вторичного пара снижается необходимый расход греющего пара, что приводит к сокращению затрат пара на выпаривание.As heat exchangers for the implementation of the claimed device used shell-and-tube apparatus, each of which consists of several elements with vertical tubes. In the tubes, the heated solution moves from the bottom up - in the ascending direction at a speed of (1.5-2.5) m / s. Due to this mode of flow of the solution, as well as due to milder heating conditions due to the initial heating by secondary and then heating steam, a decrease in scale formation on the tubes is ensured. As a result of using a secondary steam solution for initial heating, the required consumption of heating steam is reduced, which leads to a reduction in the cost of steam for evaporation.

Пример конкретного выполнения заявленного теплообменника для подогрева накипеобразующих растворов схематично показан на чертежах - см. фиг.2, 3 и 4.An example of a specific implementation of the inventive heat exchanger for heating scale-forming solutions is shown schematically in the drawings - see figure 2, 3 and 4.

Заявленный теплообменник для подогрева накипеобразующих растворов (см. фиг.2) состоит из нескольких, например, четырех вертикально расположенных секций - The claimed heat exchanger for heating scale-forming solutions (see figure 2) consists of several, for example, four vertically arranged sections -

кожухотрубчатых элементов, обозначенных соответственно 37, 38, 39 и 40, каждый из которых включает в себя теплообменные трубки 41, кожух 42 и трубные доски: нижние 43 и верхние 44, а также штуцера для подвода 45 и отвода 46 теплоносителя, присоединенной к нижней трубной доске первого по ходу раствора элемента 37 входной растворной камеры 47 и присоединенной к верхней трубной доске последнего по ходу раствора элемента 41 выходной растворной камеры 48, а также промежуточные растворные камеры: верхние 49 и нижние 50, выполненые в виде пустотелых колен с углом поворота 180°. Их диаметр равен диаметру кожуха 42 элемента, а количество для четырехэлементного теплообменника равно 6. Колена 49 подсоединены к верхним 44, а колена 49 к нижним 43 трубным доскам элементов. Они соединены между собой трубопроводами 51, диаметр которых равен или больше диаметра колена.shell-and-tube elements designated 37, 38, 39 and 40, respectively, each of which includes heat transfer tubes 41, a casing 42 and tube boards: lower 43 and upper 44, as well as a fitting for supplying 45 and removing 46 coolant connected to the lower pipe the board of the first in the solution element 37 of the inlet solution chamber 47 and the upper solution board of the last in the solution element 41 of the output solution chamber 48, as well as intermediate solution chambers: the upper 49 and lower 50, made in the form of hollow elbows with an angle n Gate 180 °. Their diameter is equal to the diameter of the casing 42 of the element, and the number for the four-element heat exchanger is 6. Elbows 49 are connected to the upper 44, and elbows 49 to the lower 43 pipe boards of the elements. They are interconnected by pipelines 51, the diameter of which is equal to or greater than the diameter of the knee.

Предлагаемый теплообменник может иметь конструкцию, показанную на фиг.3. При этом кожухотрубчатые элементы расположенные попарно друг над другом. Соответственно элемент 38 расположен над элементом 37, а элемент 40 - над элементом 39. Указанные элементы соединены цилиндрическими вставками 52. Для данной конструкции теплообменника количество колен равно 2.The proposed heat exchanger may have the structure shown in figure 3. In this case, shell-and-tube elements located in pairs one above the other. Accordingly, the element 38 is located above the element 37, and the element 40 is above the element 39. These elements are connected by cylindrical inserts 52. For this design of the heat exchanger, the number of elbows is 2.

В заявленном теплообменнике в коленах 50, присоединенных к нижним трубным доскам 43 размещены концентрические колена 53 меньшего диаметра. При этом перед нижними трубными досками 43 элементов по ходу раствора на расстоянии 0,5-1 диаметра кожуха 42 элемента установлена объемная решетка 54 (см. фиг.4), выполненная в виде вертикальных пластин 55 и 56, пересекающихся между собой с образованием квадратных ячеек со стороной 0,5-1 и высотой пластин 2-5 диаметра теплообменной трубки.In the claimed heat exchanger in the elbows 50 connected to the lower tube boards 43 are placed concentric elbows 53 of a smaller diameter. At the same time, in front of the lower tube boards of 43 elements along the solution at a distance of 0.5-1 the diameter of the casing 42 of the element, a volumetric grill 54 is installed (see Fig. 4), made in the form of vertical plates 55 and 56, intersecting each other with the formation of square cells with a side of 0.5-1 and the height of the plates 2-5 of the diameter of the heat transfer tube.

Заявленный теплообменник для подогрева накипеобразующих растворов работает следующим образом. Раствор, который необходимо подогреть, подается во входную растворную камеру 47. В ней перед нижней трубной доской 43 первого по ходу раствора элемента 37, благодаря установленной объемной решетки 54, входящий поток раствора равномерно распределяется по всему сечению растворной камеры 47. Тем самым обеспечивается равномерность поступления раствора в теплообменные трубки 41 и скоростей в них. Вследствие этого снижается вероятность образования накипи внутри тех трубок, в которые поступает мало раствора.The claimed heat exchanger for heating scale-forming solutions works as follows. The solution to be heated is fed into the inlet solution chamber 47. In it, in front of the lower tube board 43 of the first element 37 along the solution, thanks to the installed volumetric grill 54, the inlet solution stream is evenly distributed over the entire cross section of the solution chamber 47. This ensures uniform flow solution into heat transfer tubes 41 and speeds in them. As a result, the likelihood of scale formation inside those tubes into which little solution enters is reduced.

Проходя по трубкам 41 элемента 37, раствор подогревается за счет тепла теплоносителя, поступающего в элемент через штуцер 45 и выходящего через штуцер 46. При этом раствор по трубкам движется снизу вверх, т.е. в восходящем направлении. Такое направление движения накипеобразующего раствора, при обеспечении скорости 1,5-2,5 Passing through the tubes 41 of the element 37, the solution is heated by the heat of the coolant entering the element through the nozzle 45 and exiting through the nozzle 46. In this case, the solution moves from the bottom up, i.e. in the upstream direction. This direction of motion of the scale-forming solution, while ensuring a speed of 1.5-2.5

м/с, как показывает опыт эксплуатации, приводит к снижению инкрустаций накипи на внутренней поверхности теплообменных трубок.m / s, as shown by operating experience, leads to a decrease in the incrustation of scale on the inner surface of the heat transfer tubes.

Подогретый в теплообменных трубках элемента 37 раствор поступает в верхнюю растворную камеру 49, присоединенную к верхней трубной доске 44. Эта камера выполнена в виде пустотелого колена с углом поворота 180° и с диаметром, равным диаметру кожуха 42 элемента. Далее раствор по трубопроводу 51 перетекает в нижнюю растворную камеру 50 элемента 38, конструкция и размеры которой аналогичны верхней промежуточной растворной камере 49. Выполнение промежуточных растворных камер 49 и 50, а также переточного трубопровода 51 указанным образом обеспечивает возможность снижения накипевыделения в последующих по ходу раствора далее кожухотрубчатых элементах за счет снятия пересыщения по накипеобразующему компоненту внутри промежуточных растворных камер 49, 50 и трубопроводу 51.The solution heated in the heat transfer tubes of element 37 enters the upper solution chamber 49 connected to the upper tube plate 44. This chamber is made in the form of a hollow elbow with a rotation angle of 180 ° and with a diameter equal to the diameter of the element casing 42. Next, the solution flows through the pipe 51 into the lower solution chamber 50 of the element 38, the design and dimensions of which are similar to the upper intermediate solution chamber 49. The implementation of the intermediate solution chambers 49 and 50, as well as the transfer pipe 51 in this way, makes it possible to reduce the build-up in subsequent downstream solution shell-and-tube elements due to the removal of supersaturation on the scale-forming component inside the intermediate mortar chambers 49, 50 and the pipeline 51.

При прохождении раствора по нижней промежуточной растворной камере 50 равномерность потока может нарушаться. Значительному снижению неравномерности движения раствора в колене 50 способствует размещение внутри него концентрического колена 53 меньшего диаметра. Благодаря этому, а также объемной решетке 54 создается возможность равномерного распределения потока раствора по трубкам элемента 38. Тем самым снижается вероятность образования накипи внутри трубок, вследствие неравномерности скоростей раствора в них.As the solution passes through the lower intermediate solution chamber 50, flow uniformity may be disturbed. A significant reduction in the uneven movement of the solution in the elbow 50 is facilitated by the placement of a smaller diameter concentric elbow 53 inside it. Due to this, as well as to the volumetric grill 54, it is possible to evenly distribute the solution flow through the tubes of the element 38. Thereby, the likelihood of scale formation inside the tubes is reduced, due to the unevenness of the solution speeds in them.

Аналогичным образом раствор проходит через остальные кожухотрубчатые элементы 39 и 40, нижние и верхние промежуточные растворные камеры 49 и 50, а также переточные трубопроводы 51, встроенные концентрические колена 53 и объемные решетки 54. Подогретый в теплообменнике раствор выходит из последнего элемента 40 и отводится через выходную растворную камеру 48, подсоединенную к его верхней трубной доске 44.Similarly, the solution passes through the remaining shell-and-tube elements 39 and 40, the lower and upper intermediate solution chambers 49 and 50, as well as the overflow pipes 51, integrated concentric elbows 53 and volume grilles 54. The solution heated in the heat exchanger exits the last element 40 and is discharged through the outlet a mortar chamber 48 connected to its upper tube plate 44.

В случае недостатка места для размещения их в один ряд, элементы теплообменника могут располагаться попарно друг над другом (см. фиг.3.). При этом элемент 38 размещен над элементом 37, а элемент 40 - над элементом 39, а между ними расположены цилиндрические вставки 52. В таком теплообменнике раствор, подогретый в элементе 37 через цилиндрическую вставку 52 поступает в элемент 38, откуда по верхней промежуточной растворной камере 49, переточному трубопроводу 51 и нижней промежуточной растворной камере 50, посредством концентрического колена 53 и объемной решетки 54, поступает в теплообменные трубки элемента 39, равномерно распределяясь по ним. В остальном работа теплообменника с конструкцией согласно фиг.3 аналогична работе теплообменника, показанного на фиг.2.If there is not enough space to place them in one row, the elements of the heat exchanger can be arranged in pairs on top of each other (see figure 3.). In this case, the element 38 is placed above the element 37, and the element 40 is above the element 39, and cylindrical inserts 52 are located between them. In such a heat exchanger, the solution heated in the element 37 through the cylindrical insert 52 enters the element 38, from where the upper intermediate solution chamber 49 , the transfer pipe 51 and the lower intermediate solution chamber 50, through the concentric elbow 53 and the volumetric grille 54, enters the heat exchange tubes of the element 39, evenly distributed over them. Otherwise, the operation of the heat exchanger with the structure according to figure 3 is similar to the operation of the heat exchanger shown in figure 2.

Предложенная конструкция теплообменника для подогрева накипеобразующих растворов позволяет использовать различные теплоносители для обогрева различных кожухотрубчатых элементов. В случае реализации заявленного способа подогрева накипеобразующих растворов при их выпаривании с использованием описанных выше конструкций теплообменников, в качестве теплоносителя для первого и второго элементов (или же только первого элемента) может быть применен вторичный пар из выпарного аппарата, в который поступает подогретый раствор. Остальные элементы теплообменника будут обогреваться греющим паром того же аппарата. При этом конденсат пара из каждого элемента отводится раздельно. Количество элементов, обогреваемых тем или иным паром, определяется при тепловом расчете аппарата в зависимости от необходимых температур раствора, параметров греющего и вторичного пара и условий работы выпарной установки.The proposed design of a heat exchanger for heating scale-forming solutions allows the use of various coolants for heating various shell-and-tube elements. In the case of the implementation of the claimed method of heating scale-forming solutions during their evaporation using the heat exchanger designs described above, secondary steam from the evaporator into which the heated solution enters can be used as a heat carrier for the first and second elements (or only the first element). The remaining elements of the heat exchanger will be heated by heating steam of the same apparatus. In this case, steam condensate is removed separately from each element. The number of elements heated by a particular steam is determined during the thermal calculation of the apparatus, depending on the required solution temperatures, the parameters of the heating and secondary steam and the operating conditions of the evaporator.

Заявленные устройства для подогрева накипеобразующих растворов при выпаривании позволяют снизить удельный расход пара на испарение тонны воды на выпарной батарее, в которой они были реализованы, на 2,5-4%. Применение заявленного теплообменника для подогрева накипеобразующих растворов при испытаниях в составе указанной выпарной батареи показало высокую эффективность их работы. Коэффициенты теплопередачи теплообменников составляли 1800-2200 Вт/м² К, что в 3 раза больше, чем у прототипа. При этом заявленные теплообменники работали с постоянным коэффициентом теплопередачи в течение 30 суток, тогда как у прототипа за это же время коэффициент теплопередачи снизился в 1,5 раза вследствие выделения накипи на трубках.The claimed device for heating scale-forming solutions during evaporation can reduce the specific steam consumption for evaporation of a ton of water on the evaporator battery in which they were implemented by 2.5-4%. The use of the inventive heat exchanger for heating scale-forming solutions when tested in the composition of the specified evaporator battery showed high efficiency. The heat transfer coefficients of the heat exchangers were 1800-2200 W / m ² K, which is 3 times more than that of the prototype. Moreover, the claimed heat exchangers worked with a constant heat transfer coefficient for 30 days, while the prototype during the same time, the heat transfer coefficient decreased by 1.5 times due to the release of scale on the tubes.

Claims

1. Installation for heating scale-forming solutions on an evaporator battery, comprising a heat exchanger, pipelines for supplying and discharging a solution, heating and secondary steam from evaporators and condensate drain, characterized in that the heat exchanger is connected to pipelines for supplying heating and exhaust secondary vapor of evaporators operating on separate stages of evaporation, while the heat exchanger is equipped with separate condensate discharge pipes for heating and secondary steam, respectively.

2. A heat exchanger for heating scale-forming solutions during evaporation, containing several vertically arranged sections in the form of shell-and-tube elements, each of which includes heat transfer tubes, a casing and upper and lower tube boards, fittings for supplying heat carrier and condensate drain, the heat exchanger contains inlet and outlet mortar chambers, as well as intermediate mortar chambers connected to each element and between each other by pipelines, characterized in that the inlet mortar chamber is connected the lower tube plate of the first element along the mortar, and the outlet mortar chamber - to the upper tube plate of the last element along the mortar, the intermediate mortar chambers are hollow elbows with a rotation angle of 180 °, their diameter is equal to the diameter of the element casing, the elbows are connected to the upper or lower tube boards of the elements and to connecting the upper elbow on one element with the lower elbow on the other element by pipelines, the diameter of which is at least equal to the diameter of the elbow.

3. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the elements are arranged in pairs one above the other on the same axis and are connected by intermediate chambers made in the form of cylindrical inserts.

4. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that concentric elbows of a smaller diameter are placed in the cavity of each of the elbows attached to the lower tube sheets.

5. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that in front of the lower tube boards of the elements along the solution at a distance of 0.5-1 diameter of the casing of the element, a volumetric grill is installed, made in the form of vertical plates intersecting each other with the formation of square cells with the side, component 0.5-1 of the diameter of the heat transfer tube, and the height of the plates, component 2-5 of the diameter of the heat transfer tube.