生產純蒸汽的方法和裝置的製作方法
2023-05-05 11:11:01
專利名稱：生產純蒸汽的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於特定目的的高純度蒸汽的生產。更具體地，本發明涉及利用降膜蒸發器和上升通道生產純蒸汽，其中所述上升通道用於分離水滴和雜質。
所述裝置的一種變型公開於美國專利5,983,842中。其中，蒸發產品從所述管束的下端出來，並且通過所述裝置底部的阻擋翅片被帶入到一個圓周運動中；所述上升空間向其頂部變窄。所述螺旋路徑設置在所述上升空間的頂部並且被封閉，即，所述翅片到達所述外殼體的內表面。沒有形成向下流動的廢棄水相，但是水滴加速並且被收集在所述螺旋路徑上方的一個環形通道中。一個分開的管將所產生的水相返回到所述裝置的底部。
根據本發明的所述裝置與一個帶有加熱套筒的垂直管束一起使用，所以它是一個傳統形式的降膜蒸發器。蒸發產品從所述管束的底端出來。
根據本發明，所述用於將水滴和雜質從蒸發產品分離的裝置包括一段下流管，蒸發產品通過該下流管開始流動，然後轉過一個180°的角度，並且進入在所述下流管的外表面和一個中間殼體的內表面之間的一個上升通道。所述下流管可以在一開始時是呈錐形逐漸變細的，以形成一個漏鬥。
在所述上升通道的上部中的螺旋翅片將所述蒸發產品設置於一個向上的、螺旋的圓周運動中。根據本發明，所述中間殼體設有至少一個開口或出口狹縫，從而允許水滴由離心力帶到所述螺旋路徑的周邊而離開。在所述開口的外側，在所述外殼體中的一個冷卻表面保證了蒸汽冷凝的發生。
在所述外殼體的內表面上冷凝的蒸汽致使徑向向外的流動攜帶蒸汽、水滴和雜質到達所述內表面。在所述外殼體和中間殼體之間的空間中形成了一個從所述內表面向下流的水膜。在所述裝置的底部上形成一個水池，並且浸沒了所述中間殼體的下邊緣。從所述水池排出被控制的廢棄水流。純粹的、幹的蒸汽離開所述螺旋路徑並從所述裝置出去。
本發明使之可以在所述蒸汽發生器中使用可拆卸的內部件，從而容易製造和清洗，因為整個設備不必採用經驗證的壓力容器。
附圖簡述下面結合附圖對本發明進行詳細地說明；其中
圖1表示了一個蒸汽發生器，該蒸汽發生器包括一個降膜蒸發器，後者設有一個根據本發明的分離裝置；圖2表示一個根據本發明的分離裝置的細節；圖3是圖2裝置的一個俯視圖，和圖4表示一個用於生產純蒸汽的系統，該系統包括圖2的裝置。
發明的實施方式圖1表示了一個設置在垂直位置以形成一降膜蒸發器的殼體—管式熱交換器。蒸發管1被封閉在一個套筒2中，加熱介質經由一個輸入和輸出口4、5通過該蒸發管1傳導。補給水通過入口6進入所述蒸發管的上端。在所述蒸發器的下端，連接有一個根據本發明的分離裝置。
如圖2表示了所述分離裝置的結構。蒸發產品進入下流管7。在如圖所示的實施例中，所述下流管的上端成形為漏鬥形狀，以便保持分離裝置的外直徑和蒸發器的外直徑相同。所述蒸發產品從所述下流管的下端出來，與所述裝置底部上的水表面8相遇，並且反轉180°以進入所述下流管和中間殼體10之間的環形上升通道9。螺旋翅片11形成一個用於蒸發產品的螺旋路徑12。
所述蒸發產品的螺旋運動產生了使所述蒸發產品中的水滴到達路徑12的周邊的離心力。在所述蒸發產品中的雜質可以作為冷凝的核心，並且這種現象會增強這種物質向螺旋路徑的周邊的傳送。純淨的幹蒸汽離開螺旋路徑12並且在接頭21處離開所述裝置。
在所述中間殼體10上設置了至少一個開口13，以允許水滴進入所述中間殼體和外殼體14之間的空間16。外殼體14設有一個溫度控制套筒15。因為這個套筒用於冷卻所述外殼體14的內表面，在所述空間16中的蒸汽冷凝在所述內表面上，並且形成下降的水膜。這種冷凝確保了在所述螺旋路徑12中沒有通過所述開口13的回流。可以設置適當形狀和數量的開口13。通過離心力被驅動到所述中間殼體10的內壁的水滴和雜質經過所述開口，並且通過蒸汽冷凝產生的徑向向外的流動/物流被攜帶到所述外殼體14被冷卻的內壁。
所述開口可以被設計成在所述螺旋路徑的外周邊，即所述中間殼體10上的垂直狹縫。也可能是一個或多個平行於所述螺旋翅片的狹縫、圓形、橢圓形或者其它形狀的開口，並且還可能設置有邊緣以增強捕捉沿著所述螺旋路徑圓周運動的水滴的能力。
由冷凝和水滴形成的水池表面被保持在所述中間殼體10的下邊緣17的上方；這樣所述蒸發產品的流動只可以沿著規劃的路線進行。可以設置間隔凹痕18來對所述中間殼體的下端進行中心定位。一個富含雜質的廢棄水流從位置19處排出。可以設置一個可視玻璃20來監控所述水位。
圖3表示了圖2裝置的俯視圖，其中該裝置在溫度控制套筒的位置處被切掉頂部。大箭頭表示了所述蒸發產品在所述螺旋路徑中的圓周運動。開口13如圖所示帶有阻擋件16以增強對被攜帶到所述路徑的周邊的水滴和雜質的捕捉能力，如小箭頭所示。
優選地，對所述外殼體14的溫度進行控制以獲得合適的冷凝速率。為了保存能量，可以在所述套筒15中使用補給水。藉助於這種溫度控制，形成的廢棄的水的量可以根據負載和淨化要求被控制。
圖4表示了用於生產純淨蒸汽的系統。藉助於一個泵23為一個降膜蒸發器22提供補給水。所述蒸發器包括一個根據本發明的分離裝置24。加熱的蒸汽通過閥25進入，同時冷凝物通過接頭26離開(未圖示管)。純蒸汽通過管線27和控制閥28離開所述蒸發器，並且進入分配網絡，後者包括純蒸汽管線閥29和純蒸汽閥30。富含雜質的廢棄的水通過管線31離開分離裝置24。提供了用於溫度控制套筒的輸送和返回管線32、33。
在現有技術的裝置中，因為蒸汽路徑不容易進入，所述由於分離裝置的腐蝕和封閉結構產生了問題。內部結構與壓力容器殼體形成一體，並且在不經過包含壓力容器構造的冗長程序之前不能被改變。在根據本發明公開的裝置中，只有外殼體部件必須滿足壓力容器的要求。因此，其內部件和/或細節可以由任何需要的防腐蝕材料製造，並且可以被拿走以便清潔和檢查。這種材料包括碳氟化合物的聚合物、陶瓷材料和特種鋼或者其它不必適合於通過焊接於壓力容器殼體而進行連接的材料。內部件也可以被更換以滿足不同的輸入和淨化要求。
權利要求
1.一種用於淨化一種蒸發產品以生產純蒸汽的方法，其中所述蒸發產品被設置在一個螺旋旋轉運動中通過離心力分離水滴，其特徵在於，通過設置在所述螺旋路徑的外表面上的至少一個開口輸送攜帶到所述螺旋路徑的周邊的水滴和雜質，並且在所述開口外側的一個主動冷卻的表面上收集所述水滴和雜質。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述蒸發產品在一個降膜蒸發器中生產。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述冷卻表面的溫度藉助於用作補給水的水進行控制。
4.一種用於淨化一種蒸發產品以生產純蒸汽的裝置，其具有一個壓力容器殼體、一個用於所述蒸發產品的上升空間和在所述上升空間中用於形成螺旋路徑的翅片，其特徵在於，在所述螺旋路徑的外表面上的至少一個開口和在所述開口外側的至少一個溫度調節表面。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述開口是垂直的狹縫。
6.根據權利要求3或4所述的裝置，其特徵在於，在所述壓力容器殼體中的至少一個零件是可拆卸的。
7.根據權利要求3至5中任何一項所述的裝置，其特徵在於，在所述壓力容器殼體中的至少一個零件是由與所述壓力容器殼體不同的防腐蝕材料製成的。
全文摘要
一種用於生產純蒸汽的方法和裝置，其中在蒸發管中生產的蒸汽在一個螺旋路徑中帶向上方。在所述螺旋路徑的外壁上，設置了用於捕捉通過離心力帶到所述壁上的水滴。當蒸汽在所述開口外側的一個冷卻表面上冷凝時，產生了通過所述開口的徑向流動。在所述冷卻表面上形成的水相中富含雜質，並且水相在重力作用下向下流動以形成一個廢棄水池，其水流恆定地被去除。純蒸汽從所述螺旋路徑上方排出。
文檔編號B01D45/12GK1466479SQ01816255
公開日2004年1月7日 申請日期2001年9月19日 優先權日2000年9月25日
發明者莫裡·薩爾米索, 莫裡 薩爾米索 申請人:思特裡斯歐洲公司蘇門西維利克