[发明专利]一种自然循环自洁式蒸发装置

说明书

技术领域

本发明的一种自然循环自洁式蒸发装置，涉及自然循环列管加热蒸发器和自然循环列管加热再沸器的管内自动清洗防垢和传热强化。它主要适用于加热管内容易生长污垢的自然循环蒸发器和再沸器，对由于加热管内结垢显著影响其产能和能耗的列管加热蒸发器和再沸器尤其适合。 

背景技术

现有自然循环蒸发装置的自然循环流速低，加热管内结垢快，需要频繁的停车清洗，为此大多改为高能耗的强制循环。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。但是，采用强制循环泵以后，仍然需要周期性的停车清洗，只是延长了清洗周期，并且强制循环泵的设备费和运行双高。 

加热管内自动清洗技术的文献很多。其中以钢丝螺旋类技术(例如，2005.02.23.授权的中国专利ZL2004200351029，传热管内在线自动清洗的流体动力塑包螺旋线)和塑料扭带螺旋类技术(例如，换热器自转螺旋扭带自动阻垢技术应用研究，化学工程，2006/03)结构最为简单，但是在蒸发装置的立式加热管内的硬垢的自动清洗的能力太弱，效果很不明显，不能满足工业生产的基本要求，也未见有成功应用于大工业生产蒸发器的信息报道。 

发明内容

本发明提出的一种自然循环自洁式蒸发装置，不仅能够对加热管内的硬垢实现高效的螺旋流态化自动清洗，而且能够在不需要高能耗的强制循环泵的自然循环条件下，实现流化球在设备内随液体的自然循环流动，并且结构简单，容易操作，运行可靠。因此，很适用于蒸发装置通过自然循环、自动清洗、传热强化达到节能和增产的目的。 

本发明的技术方案为：一种自然循环自洁式蒸发装置，主要部件有蒸发室、加热室、加热管、螺旋、分流裙、锥形筛网、筛板、流化球、沸腾管、底槽。 

加热室内的加热管有两种，一种是管内液流向上的上行加热管，另一种是管内液流向下的下行加热管。加热管内的螺旋也有钢丝螺旋和扭带螺旋两种。上行加热管内的液流与流化球的沉降速度反向，流化球的速度小，经过加热管的时间长，安装流体阻力比扭带小的钢丝螺旋；钢丝直径在0.8～2.5mm范围，加热管内径与钢丝螺旋外径的直径差大于流化球直径的2倍；钢丝螺旋的螺距为加热管内径的(0.5～1.5)倍。下行加热管内的液流向下与流化球的沉降速度同向，流化球的速度大，经过加热管的时间短，为此安装能够延长流化球经过加热管时间的扭带螺旋螺旋。扭带厚度在0.8～2.0mm范围，加 热管内径与扭带螺旋的外径的直径差大于流化球直径的2倍；扭带螺旋的螺距为加热管内径的(3.0～5.0)倍。钢丝螺旋和扭带螺旋的作用都是对管内液流和流化球导向成为螺旋流，不仅实现对流传热强化，而且螺旋自身的振动和摆动就具有一定的自动清洗防垢作用，更重要的是使流化球在螺旋流离心力的作用下富集到管内壁、实现对管内壁有离心压力的硬垢清洗。钢丝螺旋和扭带螺旋均固定在加热管液体入口端的管口架上。管口架的结构特点是整个零件全部设计在管口以内，不突出到管口外，便于流化球的均布和进入管内。加热室管板上方的手孔，方便外围区加热管内的扭带螺旋的拆装。手孔的数量多少与加热室的直径大小有一致性关系。 

流化球虽然也有传热强化作用，但是最主要的作用是解决立式加热管内钢丝螺旋和扭带螺旋自动清洗硬垢的能力太弱的根本问题。流化球的直径在0.8～4.0mm范围。加热管内流动的液体中，流化球的体积浓度在0.1‰～3.0％的范围。流化球选用对蒸发料液为惰性的材质制造，例如塑料、填充塑料、不锈钢、瓷球等等。这种螺旋流态化清洗的显著优点是：由于防垢清洗能力强，所以容许加热管内出现沸腾汽化；由于清洗效果好、对流传热幅度高，自然循环推动力大，流体阻力较低，循环流速较高，所以不需要强制循环泵。