[发明专利]耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器

说明书

本发明公开了一种耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器，其特征在于：自然循环蒸发器的加热管上安装有清洗头、螺旋、耦合弹簧、弹簧架组成的耦合螺旋清洗机构。蒸发生产时，加热管口段汽液两相流对清洗头的冲压，带动螺旋较强的径向振动、每分钟5～30转的自转、每分钟5～20次30～180mm上下大往复运动，对加热管内壁的盐垢进行有效的自动清洗，同时实现自然循环液流的对流传热的强化。不要强制循环泵，结构简单，自动清洗能力能够满足大多数盐溶液自然循环蒸发器长周期连续高效生产的工程要求。

技术领域

本发明涉及一种耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器，涉及自然循环蒸发器加热管内的自动清洗和传热强化。它主要适用于高盐废水和无机盐溶液浓缩结晶蒸发器的加热管内的对流传热强化和自动清洗。

背景技术

众所周知，自然循环蒸发器结构最简单，但是无法应用于高盐废水和无机盐溶液的浓缩结晶蒸发。因为自然循环流速低，加热管内结垢比其它结构类型的蒸发器更快更厚，需要停车清洗更频繁，效率最低、能耗最高。

虽然曾有不多的文献报道了自然循环蒸发器自动清洗技术研究。例如，文献(中国井矿盐2012年第1期的三相流蒸发防垢节能技术；无机盐工业2008年第8期的蒸发装置防垢新技术及其在氯化钙生产中的应用)介绍的汽液固三相流态化技术清洗能力较大，但是技术难度大(管束粒子均匀分布困难、粒子外循环系统复杂)，流态化粒子不可避免的混入结晶盐中严重威胁到产品质量的合格问题，无法推广应用。文献(盐蒸发器加热管结晶盐自动清洗技术研究.海湖盐与化工,2001,30(4):28-30)介绍的塑料扭带自动清洗技术，在蒸发生产的高温中应用的效果不能满足蒸发生产的工程要求。

发明内容

本发明提出的耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器，采用清洗头结构部件来利用加热管出口段蒸汽泡与母液两相流的流动能，在耦合弹簧的共同作用下，驱动螺旋作复杂的清洗运动，对加热管壁的结晶盐垢实现自动清洗。

本发明的技术方案为：耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器，主要部件有蒸发室、加热室、中心循环管、底罐、加热管、清洗头、螺旋、耦合弹簧、弹簧架、筛网。蒸发室、加热室、中心循环管、底罐构成传统结构的自然循环蒸发器。加热管、清洗头、螺旋、耦合弹簧、弹簧架组成耦合螺旋清洗机构。清洗头插装在加热管的出口端，螺旋悬挂在清洗头下端的悬挂孔内，耦合弹簧悬挂连接在螺旋的尾端，耦合弹簧的下端钢丝穿过弹簧架后弯钩在轴承头上固定，弹簧架插装固定在加热管的下端管口。

清洗头的结构有斜板齿、直板筋、限位钩、中心轴、顶帽、悬挂孔等元素。斜板齿是其中最重要的结构元素，它既是自转清洗的动力机构，也是向上运动的动力机构，又是加热管管口段自动清洗的工作机构，还是清洗头上下运动过程中保障自身竖直的定向机构。斜板齿的斜角β在45°～65°之间，传热温差大者，取其较大值；自动清洗强度要求高者，取其较小值。斜板齿的外切圆直径D1比加热管内径D0小1.5～4.5mm。斜板齿的总长度L2在100～280mm范围选取，管口段自动清洗强度要求愈高者，长度就选取较大值。直板筋的作用是清洗头自转过快时的阻尼机构，防止螺旋与加热管之间发生可能的磨损。直板筋的外切圆直径与斜板齿相同，它的长度L1为40～60mm,自动清洗强度要求高者，取其较大值。限位钩的作用是对清洗头和螺旋向下位移的限位结构。直板筋上的限位钩的宽度B须≥加热管的外径，高度h1≥10mm。中心轴是整个清洗头的骨架,刚度要求直径d≥10mm。中心轴下端悬挂孔的直径要求2.5～4.0mm。顶帽板的外径D2必须稍大于筛网的网孔，厚度h2是磨损寿命要求≥8mm。顶帽板的作用是清洗头上冲筛网时避免钩肩直接触碰，使得阻力矩较小，有利于继续自转。筛网安装在清洗头的上方，限制清洗头的向上运动，在最高位时仍然有一组完整的斜板齿留存在加热管内。筛网采用不锈钢粗丝制造，选用3～5目的筛网。