[发明专利]一种节能型蒸发装置

说明书

技术领域

本发明的一种节能型蒸发装置，涉及列管加热蒸发器的加热管内的自动清洗、传热强化和自然循环推动力强化。它主要适用于加热管内容易生长污垢的自然循环蒸发器。 

背景技术

现有的自然循环列管加热式蒸发装置几乎无法用于蒸发母液在加热管内会生长结晶盐垢和其它污垢蒸发装置。由于自然循环流速低，加热管内会快速生长结晶盐垢和其它污垢，效率低、能耗高，需要短周期清洗的频繁清洗。例如在7小时内一效蒸发罐的传热系数由2432w/m2℃下降到1628w/m2℃，降低了33％(论列文蒸发罐改为反循环的必要性，海湖盐与化工，1988，n6，p38-42)。因此，多数自然循环蒸发装置只好采用循环泵来强制循环，以达到延长清洗周期、减少停车清洗次数的目的。但是，不仅装置设备费高，更重要的是强制循环泵能耗太高。例如，某盐蒸发器的循环泵ACP11-900型160Kw(海湖盐与化工，1998，v27，n6，p24-26)，一套五效蒸发装置每年要耗电600多万度电。 

流态化自动清洗蒸发器技术，早的如专利EP262725和中国专利ZL91106682.9等等，较新的文献报道如，中药更年安浸取液气液固三相流自然循环蒸发浓缩，化工学报，2003，54(7)：1029-1131)。但是，惰性气体的引入严重影响二次蒸汽再利用的多效蒸发装置能耗高升的新问题。 

发明内容

本发明提出一种节能型蒸发装置，不仅可以使蒸发装置实现有效的在线、连续的自动清洗，而且可以为强制循环蒸发装置省去高能耗的强制循环泵，并且没有影响二次蒸汽再利用的惰性气体问题，能够高效地应用于多效蒸发装置。适用于蒸发器的自动清洗、节能和增产。 

木发明的技术方案为：一种节能型蒸发装置，主要部件有蒸发室、加热室、固定螺旋、加热管、流化球、中央循环管、弯道底锥、弯道顶锥、喇叭循环管、环形循环道、蒸汽喷环。 

每根加热管内设置一条固定螺旋。固定螺旋的一端通过悬挂钢丝，轴向固定在加热管入口端的管口架上，不能旋转，但周向可以转摆、径向可以振动。固定螺旋的作用在于对管内液流和流化球导向成为螺旋流，不仅自身具有一定的对流传热强化和自动清洗作用，而且使流化球在离心力的作用下富集到加热管内壁，并且以自身的离心力施压到污垢层，能够对包括硬垢在内的污垢实现高效地防垢与自动清洗。固定螺旋有两种结构，一种是钢丝螺旋，另一种是扭带螺旋。钢丝螺旋的钢丝或塑包钢丝的直径在1.0～5.0mm范围，钢丝螺旋的外径与加热管内径之间的直径间隙大于流化球直径的2倍，钢丝螺旋 的螺距为加热管内径的(0.40～1.20)倍。扭带螺旋的扭带宽度与加热管内径之间的直径间隙大于流化球直径的2倍，扭带螺旋的扭带螺距为加热管内径的(4～9)倍。 

流化球的主要作用是自动清洗，其次是对流传热强化。流化球的直径在1.0～4.0mm范围。流化球在循环液体中的体积浓度在0.5％～5.0％的范围。流化球选用对蒸发料液为惰性的材质制造，例如不锈钢、有色金属、玻璃、塑料、陶瓷等。 

中央循环管的下方设置有蒸汽喷环。中央循环管的横截面面积为所有加热管通流面积总和的0.7～1.4倍。中央循环管下方的弯道底锥和弯道顶锥，与下管板、中央循环管底部之间构成以弯道流线为其流道中心线的循环弯道，循环弯道的截面大小按近似等流速设计。中央循环管的上方设置喇叭循环管，使流道截面逐步扩大，过热循环液体在上升过程中汽化得比较充分，以此增大自然循环推动力，又可以减少汽化后体积膨胀造成的出口动能损失。但是，喇叭循环管不能过分扩大，以流化球能够顺畅流出为度；喇叭循环管的圆锥角β在3°～30°的范围。喇叭循环管的出口端低于液面50～300mm。喇叭循环管内也可以设计有旋流斜板，其作用是将上升的循环液流导向为螺旋流，使近液面的高层沸腾液出现高层环流，其好处在于；有利于流化球出口到环形循环道；有利于减低外环流区(即环形循环道高层)的蒸汽泡含量、有利于提高内环流区的蒸汽泡含量，从而增大基于密度差的自然循环推动力。旋流斜板的斜角α的范围为30°～60°。喇叭循环管与蒸发室之间形成的环形循环道，其宽度按截面面积大于加热管的流通总面积的原则设计。环形循环道内的斜导支撑板不是在竖直面上，而是与竖直面有10°～30°的倾斜，并且在圆周方向都是向同一方向倾斜，其目的不仅是作为喇叭循环管在蒸发室内安装必需的支撑，而且要使环形循环道内形成一定的环流，目的在于提高流化球进入各加热管的均匀度。蒸发室液面到加热室上管板的深度在1000～2000mm范围，蒸发室压力愈高的蒸发器设计取值应该愈大。