[发明专利]一种冲浪清洗式反向自然循环蒸发器

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲浪清洗式反向自然循环蒸发器，涉及反向自然循环蒸发器加热管内的对流传热强化和盐结晶垢的自动清洗。它主要适用于正压和常压的要结晶盐垢的溶液的蒸发器和蒸发结晶器。

背景技术

众所周知，高盐溶液蒸发器都非常容易结盐垢。加热管内结盐垢后，能耗显著升高，产能降低，因而被迫停车清洗，严重影响蒸发生产的效益。为此，高盐溶液大多采用强制循环蒸发器，加热管内的流速普遍设计在2(m/s)以上。大流量的大型循环泵配大功率的电机，每年运行电费少则数十万元，多数百万元，高者更是数百万元、甚至上千万元。问题还在于，采用如此高能耗的强制循环泵后，虽然可以借助溶液中悬浮的晶体对加热管内壁进行冲洗，能够减缓结垢的速度，延长停车清洗的周期，但是仍然不能从根本上解决结晶盐垢带来的周期性停车清洗、能耗高和蒸发生产效益低下的根本问题。

发明内容

本发明提出一种冲浪清洗式反向自然循环蒸发器，加热管内安装的清洗螺旋不仅有较好的对流强化功能，而且还能够慢速自转，有比较强的自动清洗功能。反向自然循环蒸发器可以避免加热管内沸腾汽化，显著减缓结垢速度，降低自动清洗的难度。在此基础上，采用冲浪头作为自动清洗的动力头，有效利用中心循环管出口的冲浪流的强大动力，驱动圆锥压缩弹簧—清洗螺旋，产生上下数十毫米的往复运动，激发频繁、有力的横向振动，敲击管内壁结晶盐垢，实现均匀地、高效地除盐清洗，达到避免周期性频繁停车清洗、提高产能、降低能耗的目的。

本发明的技术方案为：一种冲浪清洗式反向自然循环蒸发器，主要部件有蒸发室、中心循环管、加热室、底室、反向循环喷汽环、加热管、冲浪头、圆锥压缩弹簧、清洗螺旋、管口座。

蒸发室、中心循环管、加热室、加热管、反向循环喷汽环、底室，组成传统结构的反向自然循环蒸发器。本发明方案的主要特点在于：有冲浪头、清洗螺旋、圆锥压缩弹簧、管口座组成的自动清洗机构。冲浪头是该自动清洗机构的动力头，冲浪头的顶部能够有效地利用冲浪流提供的强大动力。冲浪头压在圆锥压缩弹簧上。清洗螺旋穿过圆锥压缩弹簧和冲浪头的轴承台后弯钩悬挂在冲浪头上。圆锥压缩弹簧的上端的钢丝穿过冲浪头的组装孔固定，圆锥压缩弹簧的下端的钢丝穿过管口座的固定孔固定。管口座插装在加热管的上口内。

冲浪头采用耐高温、低摩擦磨损的塑料制造，结构元素有轴承台、冲浪盘、冲浪裙、组装孔。轴承台的作用是给清洗螺旋提供轴向固定的自转滑动轴承面，轴承台的外径8～20mm、高度δ为10～30mm，穿越钢丝清洗螺旋的中心轴孔直径2.5～5mm。冲浪盘的外径D1为加热管内径D0的0.60～0.95倍。冲浪裙为圆锥形结构，冲浪裙的圆锥角须≥圆锥压缩弹簧的圆锥角，冲浪裙的高度h为加热管内径D0的0.5～1.2倍。冲浪裙上开设3～6个入口窗的总面积要求≥加热管的流通截面积，以保障圆锥压缩弹簧极限压缩后仍然有足够大的通流面积。

圆锥压缩弹簧采用直径1.2～2.0mm的不锈钢丝或钛合金钢丝制造。工作压缩量ΔH设计值为30～60mm，蒸发压力愈高，传热温差愈大，都要求取值较大。它的大端外径≥加热管的外径，小端外径13～26mm，圈数8～20，按照5N作用力下发生的压缩变形量在60～120mm的原则确定。

加热管内安装的清洗螺旋不仅是对流传热强化元件，同时又是自动清洗元件。清洗螺旋采用不锈钢丝和钛合金钢丝制造，钢丝直径1.6～3.0mm。清洗螺旋的外径比加热管内径小4.0～8.0mm，清洗螺旋的螺距20～40mm。加热管外径最常用的是和两种，长度范围4000～6000mm，蒸发压力愈高，传热温差愈大，长度取值都愈大。

管口座有插管、固定孔和法兰盘组成。法兰盘外径要求大于加热管外径。插管的外径D0与加热管内径相同，插管的壁厚0.8～2.0mm，插管的插入深度取25～60mm，插管向上伸出法兰盘的高度5～10mm。固定孔的直径3～6mm。管口座采用耐高温的塑料制造，或耐腐蚀的金属制造。

中心循环管的截面积≥所有加热管的流通总面积，以便充分汽化，减少出口汽液两相流的速度过高造成的动能损失，提高自然循环的有效推动力。中心循环管出口端的上伸堰的高度H1要求≥300mm，保证自然循环的冲浪流对冲浪头有足够大的冲压力。循环管进口端的下伸段的高度H2要求≥100mm，避免中心循环管的进口流对周边的清洗螺旋尾端的横向作用力过大而引发相互缠绕。中心循环管的下方，设置有反向循环喷汽环，反向循环喷汽环的上侧均布开设3～10mm的喷汽孔，是用来开车时启动反向自然循环的。