RU96497U1

RU96497U1 - FLOATING DEVICE FOR CRYSTALLIZING AND LIKE-FORMING SOLUTIONS

Info

Publication number: RU96497U1
Application number: RU2010105257/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Ронкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2010-08-10

Abstract

Выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов, имеющий циркуляционный контур, содержащий соединенные между собой сепаратор, трубчатый теплообменник с верхней и нижней трубными досками, циркуляционную трубу, трубу вскипания, верхнюю и нижнюю растворные камеры, в нижней растворной камере соосно размещена, по меньшей мере, одна обечайка, в форме обратного усеченного конуса, установленная на расстоянии (0,3-0,7) диаметра трубчатого теплообменника от его нижней трубной доски с высотой, составляющей (0,5-1,5) разности диаметров теплообменника и циркуляционной трубы, отличающийся тем, что в нижней растворной камере над обечайкой в форме обратного усеченного конуса размещено устройство для предотвращения отложений кристаллов в трубках теплообменника, выполненное в виде объемной решетки, состоящей из вертикальных пластин, пересекающихся между собой с образованием ячеек для прохода раствора с расстоянием между пластинами, равным (0,5-0,7) диаметра трубки теплообменника, и высотой пластин (2-5) диаметра указанной трубки. An evaporator for crystallizing and scale-forming solutions having a circulation circuit comprising interconnected separators, a tubular heat exchanger with upper and lower tube plates, a circulation tube, a boiling tube, upper and lower solution chambers, at least at least one coaxially placed in the lower solution chamber one shell, in the form of a reverse truncated cone, mounted at a distance (0.3-0.7) of the diameter of the tubular heat exchanger from its lower tube plate with a height of (0.5-1.5) difference in diameter in the heat exchanger and the circulation pipe, characterized in that in the lower solution chamber above the shell in the form of a reverse truncated cone there is a device to prevent deposits of crystals in the tubes of the heat exchanger, made in the form of a volumetric lattice consisting of vertical plates intersecting each other with the formation of cells for passage solution with a distance between the plates equal to (0.5-0.7) of the diameter of the heat exchanger tube, and the height of the plates (2-5) of the diameter of the specified tube.

Description

Полезная модель относится к выпарной технике и может быть использована для циркуляционных выпарных аппаратов, предназначенных для упаривания растворов, из которых происходит выделение кристаллизующихся и накипеобразующих солей.The utility model relates to evaporation technology and can be used for circulating evaporators designed for evaporation of solutions from which crystallizing and scale-forming salts are separated.

При выпаривании кристаллизующихся и накипеобразующих растворов из них удаляется часть растворителя - воды. Вследствие этого происходит выделение из раствора кристаллизующейся соли в виде твердой фазы. При этом важнейшее значение имеет предотвращение зарастания и забивки теплообменных трубок отложениями кристаллизующихся и накипеобразующих солей. Для этого необходимо равномерно распределить поступающий в трубки раствор, исключить забивку трубок кусками соли, находящимися в циркулирующем в аппарате растворе. В то же время, как показал опыт эксплуатации, для большинства выпарных аппаратов добиться равномерного распределения раствора по трубкам и исключить их зарастание и забивку кусками соли не удается. В результате происходит снижение производительности аппарата, его приходится промывать водой, которую необходимо упаривать, на что требуются дополнительные затраты пара.When evaporating crystallizing and scale-forming solutions, part of the solvent, water, is removed from them. As a result of this, crystallizing salt precipitates from the solution in the form of a solid phase. Moreover, the prevention of overgrowth and clogging of the heat exchange tubes by deposits of crystallizing and scale-forming salts is of utmost importance. To do this, it is necessary to evenly distribute the solution entering the tubes, to prevent clogging of the tubes with pieces of salt located in the solution circulating in the apparatus. At the same time, as shown by operating experience, for most evaporators, it is not possible to achieve uniform distribution of the solution through the tubes and to prevent them from overgrowing and clogging with pieces of salt. As a result, the productivity of the apparatus decreases, it has to be washed with water, which must be evaporated, which requires additional steam costs.

Известен выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов по авт. свид. СССР №719648 МПК В01D 1/12, 1980 г., содержащий трубчатый подогреватель, имеющий входную и выходную растворные камеры, сепаратор, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы, насос и устройство для предотвращения отложений кристаллов в трубах подогревателя, установленное во входной растворной камере и выполненное в виде вертикальных пластин, пересекающихся между собой с образованием ячеек для прохода раствора с расстоянием между пластинами, равным (0,5-1) диаметра труб подогревателя с высотой пластин, равной (0,15-15) расстояния между пластинами.Known evaporator for crystallizing and scale-forming solutions according to ed. testimonial. USSR No. 719648 IPC B01D 1/12, 1980, containing a tubular heater having an inlet and outlet solution chambers, a separator connected to the heater by means of a boiling pipe and a circulation pipe, a pump and a device for preventing crystal deposits in the heater pipes installed in the inlet solution chamber and made in the form of vertical plates intersecting each other with the formation of cells for the passage of the solution with a distance between the plates equal to (0.5-1) the diameter of the heater tubes with the plate height equal to (0, 15-15) the distance between the plates.

Данный аппарат позволяет упаривать кристаллизующиеся и накипеобразующие растворы с высокой интенсивностью и производительностью. При этом устройство для предотвращения отложений кристаллов в трубках подогревателя, установленное во входной растворной камере, улавливает крупные куски и наросты кристаллов соли и не позволяет им попасть в трубки и закупорить их.This device allows you to evaporate crystallizing and scale-forming solutions with high intensity and performance. At the same time, a device for preventing crystal deposits in the heater tubes, installed in the inlet solution chamber, picks up large pieces and growths of salt crystals and does not allow them to get into the tubes and clog them.

Недостатком известного аппарата является неравномерность потока раствора по трубкам трубчатого подогревателя. Вследствие этого в трубках с малыми скоростями раствора появляются отложения солей, выделившихся при выпаривании. Эти трубки в ускоренном темпе зарастают и забиваются соляными пробками. Тепловая нагрузка на оставшиеся трубки возрастает и в них происходит интенсивное выделение солей, что, в свою очередь, вызывает их зарастание и забивку. В результате интенсивность работы и производительность аппарата снижаются.A disadvantage of the known apparatus is the uneven flow of the solution through the tubes of the tubular heater. As a result, deposits of salts precipitated during evaporation appear in tubes with low solution speeds. These tubes at an accelerated pace are overgrown and clogged with salt plugs. The heat load on the remaining tubes increases and they intensively release salts, which, in turn, causes them to overgrow and clog. As a result, the intensity of the work and the productivity of the apparatus are reduced.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов по патенту Российской Федерации №2257244 МПК В01D 1/12, 1/22, 2003 г., содержащий трубчатый подогреватель, с верхней и нижней трубными досками, с подключенной к сепаратору посредством циркуляционной трубы нижней растворной камеры, в которой соосно размещена обечайка в форме обратного усеченного конуса и с верхней растворной камерой, соединенной с сепаратором, посредством трубы вскипания. При этом обечайка установлена на расстоянии (0,3-0,7) диаметра подогревателя от его нижней трубной доски и в ней соосно размещена, по меньшей мере, еще одна обечайка в форме обратного усеченного конуса. Нижние кромки обечаек размещены в одной плоскости. Высота наружной обечайки составляет (0,5-1,5) разности диаметров подогревателя и циркуляционной трубы, высота внутренней обечайки больше или равна высоте наружной, а телесный угол ее меньше телесного угла наружной. Кроме того, каждая из встроенных обечаек снабжена цилиндрической частью, размещенной в выходном конце циркуляционной трубы. Этот аппарат принят за прототип.Closest to the claimed technical essence is an evaporator for crystallizing and scale-forming solutions according to the patent of the Russian Federation No. 2257244 IPC B01D 1/12, 1/22, 2003, containing a tubular heater, with upper and lower tube boards, connected to the separator by means of a circulation pipe of the lower solution chamber, in which a shell in the form of a reverse truncated cone is placed coaxially and with an upper solution chamber connected to the separator by means of a boiling pipe. In this case, the shell is installed at a distance (0.3-0.7) of the diameter of the heater from its lower tube plate and at least one more shell in the form of a reverse truncated cone is coaxially placed in it. The lower edges of the shells are placed in the same plane. The height of the outer shell is (0.5-1.5) the difference between the diameters of the heater and the circulation pipe, the height of the inner shell is greater than or equal to the height of the outer, and its solid angle is less than the solid outside angle. In addition, each of the built-in shells is provided with a cylindrical part located at the output end of the circulation pipe. This device is taken as a prototype.

Известный аппарат дает возможность обеспечить равномерное распределение циркулирующего раствора по трубкам теплообменника. Это происходит за счет установки в нижней растворной камере специального распределительного устройства в виде, по меньшей мере, одной обечайки в форме обратного усеченного конуса.The known apparatus makes it possible to ensure uniform distribution of the circulating solution through the tubes of the heat exchanger. This is due to the installation in the lower solution chamber of a special switchgear in the form of at least one shell in the form of a reverse truncated cone.

Недостаток аппарата-прототипа состоит в забивке теплообменных трубок крупными кусками соли. Эти куски откалываются от стенок аппарата и находятся в циркулирующем растворе. Вследствие этого возрастает гидравлическое сопротивление циркуляционного контура аппарата, снижается расход раствора, циркулирующего через теплообменник, и возрастает неравномерность распределения раствора по теплообменным трубкам. В результате в них происходит усиленное выделение солей и зарастание трубок. Все это ведет к снижению интенсивности работы и производительности аппарата, приводит к увеличению энергозатрат.The disadvantage of the prototype apparatus is the clogging of the heat exchange tubes in large pieces of salt. These pieces break off from the walls of the apparatus and are in a circulating solution. As a result, the hydraulic resistance of the circulation circuit of the apparatus increases, the flow rate of the solution circulating through the heat exchanger decreases, and the uneven distribution of the solution through the heat exchange tubes increases. As a result, enhanced salt release and tube overgrowth occurs in them. All this leads to a decrease in the intensity of work and productivity of the device, leads to an increase in energy consumption.

Анализ недостатков известных технических решений позволил авторам предложить выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов, в котором будет достигнут желаемый технический результат - улучшение распределения потока раствора по теплообменным трубкам, снижение или исключение зарастания и забивки трубок, что позволит повысить интенсивность работы и производительность аппарата.Analysis of the shortcomings of the known technical solutions allowed the authors to propose an evaporator for crystallizing and scale-forming solutions, in which the desired technical result is achieved - improving the distribution of the solution flow through the heat exchange tubes, reducing or eliminating overgrowing and clogging of the tubes, which will increase the intensity of work and productivity of the apparatus.

Для достижения отмеченного технического результата в выпарном аппарате для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов, имеющем циркуляционный контур, содержащий соединенные между собой сепаратор, трубчатый теплообменник с верхней и нижней трубными досками, циркуляционную трубу, трубу вскипания, верхнюю и нижнюю растворные камеры, в нижней растворной камере соосно размещена, по меньшей мере, одна обечайка, в форме обратного усеченного конуса, установленная на расстоянии (0,3-0,7) диаметра трубчатого теплообменник от его нижней трубной доски с высотой, составляющей (0,5-1,5) разности диаметров теплообменника и циркуляционной трубы, согласно полезной модели, в нижней растворной камере над обечайкой в форме обратного усеченного конуса размещено устройство для предотвращения отложений кристаллов в трубках теплообменника, выполненное в виде объемной решетки, состоящей из вертикальных пластин, пересекающихся между собой с образованием ячеек для прохода раствора с расстоянием между пластинами, равным (0,5-0,7) диаметра трубки теплообменника и высотой пластин (2-5) диаметра указанной трубки.To achieve the technical result noted, in an evaporator for crystallizing and scale-forming solutions having a circulation circuit containing interconnected separators, a tubular heat exchanger with upper and lower tube plates, a circulation tube, a boiling tube, upper and lower solution chambers, coaxially in the lower solution chamber at least one shell is placed, in the form of a reverse truncated cone, mounted at a distance (0.3-0.7) of the diameter of the tubular heat exchanger from its lower pipe the first board with a height component (0.5-1.5) of the difference between the diameters of the heat exchanger and the circulation pipe, according to the utility model, in the lower solution chamber above the shell in the form of a reverse truncated cone, a device is arranged to prevent crystal deposits in the heat exchanger tubes, made in the form volumetric grating consisting of vertical plates intersecting each other with the formation of cells for the passage of the solution with a distance between the plates equal to (0.5-0.7) the diameter of the heat exchanger tube and the height of the plates (2-5) diameter constant tube.

Заявленный выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов является новым, т.к. из уровня техники не известны решения с такой же совокупностью существенных признаков, о чем свидетельствует анализ аналога и прототипа. Полезная модель промышленно применима и может быть использована в составе выпарных установок для различных отраслей промышленности. Все признаки полезной модели выполнимы и воспроизводимы. Они используются для достижения ожидаемого технического результата в полном объеме.The claimed evaporator for crystallizing and scale-forming solutions is new, because the prior art solutions are not known with the same set of essential features, as evidenced by the analysis of analogue and prototype. The utility model is industrially applicable and can be used as part of evaporation plants for various industries. All features of the utility model are feasible and reproducible. They are used to achieve the expected technical result in full.

Рассмотрим подробнее необходимость и достаточность отличительных признаков заявляемого технического решения для достижения ожидаемого технического эффекта.Consider in more detail the need and sufficiency of the distinguishing features of the proposed technical solution to achieve the expected technical effect.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить защиту трубок теплообменника от забивки кусками соли, а также более равномерно распределить поток циркулирующего в аппарате раствора по трубкам. За счет этого происходит снижение или исключение зарастания трубок, что ведет к увеличению интенсивности работы и производительность выпарного аппарата.The proposed technical solution allows to protect the tubes of the heat exchanger from clogging with pieces of salt, as well as to more evenly distribute the flow of the solution circulating in the apparatus through the tubes. Due to this, there is a decrease or exclusion of tube overgrowth, which leads to an increase in the intensity of work and the performance of the evaporator.

В устройстве для предотвращения отложений кристаллов в трубках теплообменника, выполненном в виде объемной решетки, с размерами согласно заявленным, расстояние между пластинами составляет (0,5-0,7) диаметра трубок. Такое расстояние позволяет в квадратных ячейках иметь диагональ, меньшую, чем диаметр трубок. Благодаря этому в решетке будут задерживаться куски соли, способные закупорить теплообменные трубки при попадании в них. Куски же меньших размеров не могут забить трубки и будут проходить через них не задерживаясь.In the device for preventing deposits of crystals in the tubes of the heat exchanger, made in the form of a volumetric lattice, with dimensions according to the stated, the distance between the plates is (0.5-0.7) of the diameter of the tubes. This distance allows in square cells to have a diagonal smaller than the diameter of the tubes. Due to this, pieces of salt that can clog the heat transfer tubes when they enter them will be retained in the grate. Smaller pieces cannot clog the tubes and will pass through them without stopping.

Объемная решетка также способствует лучшему и более равномерному распределению циркулирующего раствора по трубкам теплообменника. Причина этого заключается в том, что проходящий через решетку поток разбивается на множество мелких частей, в соответствии с количеством ячеек в ней. При этом гидравлическое сопротивление решетки, определяемое высотой пластин, равной (2-5) диаметров теплообменных трубок, обеспечивает сохранение разбивки общего потока раствора на множество мелких потоков. Тем самым происходит усреднение общей скорости потока на входе в трубки.The volumetric grill also contributes to a better and more uniform distribution of the circulating solution through the tubes of the heat exchanger. The reason for this is that the stream passing through the grating is divided into many small parts, in accordance with the number of cells in it. In this case, the hydraulic resistance of the lattice, determined by the height of the plates equal to (2-5) the diameters of the heat exchange tubes, ensures that the breakdown of the total solution flow into many small flows is maintained. This averages the total flow rate at the inlet to the tubes.

Пример конкретного выполнения заявленного выпарного аппарата для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов приведен на чертежах - см. фиг.1 и 2.An example of a specific implementation of the claimed evaporator for crystallizing and scale-forming solutions is shown in the drawings - see figures 1 and 2.

Выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов показан на фиг.1. Он содержит сепаратор 1, трубчатый теплообменник 2 с верхней 3 и нижней 4 трубными досками, циркуляционную трубу 5, верхнюю растворную камеру 6, трубу вскипания 7 и нижнюю растворную камеру 8, образующие циркуляционный контур.The evaporator for crystallizing and scale-forming solutions is shown in figure 1. It contains a separator 1, a tubular heat exchanger 2 with an upper 3 and a lower 4 tube boards, a circulation pipe 5, an upper solution chamber 6, a boiling pipe 7 and a lower solution chamber 8, forming a circulation circuit.

В нижней растворной камере 8 соосно с ней размещены наружная 9 и внутренняя 10 обечайки, имеющие форму обратного усеченного конуса. Эти обечайки установлены на расстоянии hi от нижней трубной доски 4. Расстояние h₁ равно (0,3-0,7) диаметра D теплообменника 2. Высота этих обечаек h₂ равна (0,5-1,5) разности диаметров теплообменника 2 и циркуляционной трубы 5:(D-d). Над обечайками 9 и 10 размещено устройство для предотвращения отложений кристаллов 11 в трубках теплообменника 2. Данное устройство показано на фиг.2. Оно выполнено в виде объемной решетки, состоящей из вертикальных пластин 12 и 13, пересекающихся между собой с образованием ячеек для прохода раствора с расстоянием между пластинами, равным (0,5-0,7) диаметра трубки теплообменника и высотой пластин (2-5) диаметра трубки.In the lower mortar chamber 8, the outer 9 and inner 10 shells are arranged coaxially with it, having the shape of a reverse truncated cone. These shells are installed at a distance hi from the lower tube plate 4. The distance h ₁ is equal to (0.3-0.7) of the diameter D of the heat exchanger 2. The height of these shells h ₂ is equal to (0.5-1.5) the difference between the diameters of the heat exchanger 2 and circulation pipe 5: (Dd). Above the shells 9 and 10 there is a device for preventing deposits of crystals 11 in the tubes of the heat exchanger 2. This device is shown in figure 2. It is made in the form of a volumetric lattice consisting of vertical plates 12 and 13, intersecting each other with the formation of cells for the passage of the solution with a distance between the plates equal to (0.5-0.7) the diameter of the heat exchanger tube and the height of the plates (2-5) tube diameter.

Заявленный выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов позволяет увеличить равномерность распределения упариваемого раствора по теплообменным трубкам и исключить их забивку, что приводит к увеличению межпромывочного периода работы. Это ведет также к увеличению интенсивности и производительности. При испытаниях заявленный аппарат работал без промывок 10-15 суток, что в 4-5 раз больше, чем у прототипа. За счет этого возросла производительность аппарата. При этом средний коэффициент теплопередачи предложенного аппарата был на 10-15% выше, чем у прототипа.The claimed evaporator for crystallizing and scale-forming solutions allows to increase the uniformity of the distribution of the evaporated solution through the heat exchange tubes and to exclude their clogging, which leads to an increase in the inter-washing period of work. It also leads to an increase in intensity and productivity. During testing, the claimed device worked without leaching for 10-15 days, which is 4-5 times more than that of the prototype. Due to this, the productivity of the device has increased. At the same time, the average heat transfer coefficient of the proposed apparatus was 10-15% higher than that of the prototype.

Claims

An evaporator for crystallizing and scale-forming solutions having a circulation circuit comprising interconnected separators, a tubular heat exchanger with upper and lower tube plates, a circulation tube, a boiling tube, upper and lower solution chambers, at least at least one coaxially placed in the lower solution chamber one shell, in the form of a reverse truncated cone, installed at a distance (0.3-0.7) of the diameter of the tubular heat exchanger from its lower tube plate with a height of (0.5-1.5) difference in diameter in the heat exchanger and the circulation pipe, characterized in that in the lower solution chamber above the shell in the form of a reverse truncated cone there is a device to prevent deposits of crystals in the tubes of the heat exchanger, made in the form of a volumetric lattice consisting of vertical plates intersecting each other with the formation of cells for passage a solution with a distance between the plates equal to (0.5-0.7) of the diameter of the heat exchanger tube, and the height of the plates (2-5) of the diameter of the specified tube.