具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置與操作方法
2023-05-12 21:38:01 2
專利名稱：具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置與操作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置與操作方法。它屬於傳熱蒸發技術。
沸騰蒸發過程廣泛應用於石油煉製、化工、輕工、食品、能源、廢水處理、環保等各行各業與技術領域中。它的技術關鍵問題在於一是傳熱的強化，二是防垢或除垢(這裡所說的垢主要是指溶液中的溶質結晶體及其它汙物與器壁粘接的固體層)。尤其是在鹽滷、芒硝、燒鹼、氯化鈣、氧化鋁以及食品、醫藥等溶液的蒸發過程中，上述強化傳熱和防、除垢技術則更為重要。對於沸騰蒸發，現有的強化傳熱技術，是採用泵輸送溶液以實現具有一定流速的強制循環方式來實現的。而防垢則是採取避免在加熱室內沸騰蒸發的方法，這種方法降低了傳熱效率，擴大了設備的換熱面積，所付出的代價往往是很大的。至於垢層形成後停工清除的辦法，不但減少了有效的生產時間、降低了產量，而且消耗了人力、物力，增加了產品的成本。
本發明的目的，在於提供一種具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置及其操作方法，從而可有效地降低沸騰蒸發過程的能耗與材耗，又可大大提高生產效率。
為達到上述目的，本發明是通過下述技術方案加以實現的。包括由蒸發器(換熱器)、溶液罐、溶液泵、汽體收集器、接收罐及它們之間連接管道所構成的沸騰蒸發裝置，其特徵在於設置了兩臺離心式分離器，並且實現如下工藝過程，蒸發器頂部出口與其中一個分離器相連，該分離器下部出口與蒸發器底部及溶液泵出口相連，分離器上部出口與另一個分離器相連，該分離器頂部出口與汽體收集器相連，它的下部連接接收罐，側面設有出口與溶液泵入口相連。具有上述特徵的沸騰蒸發裝置，其操作方法特徵在於在蒸發器內汽—液—固(溶質)三相流中加入一定量的具有特定形狀和尺寸的金屬或非金屬的惰性顆粒體，該惰性顆粒體可呈球形，或為短圓柱，或為空心球，或為短圓環形，顆粒體的當量直徑為0.5～15mm，顆粒體的加入量為蒸發器總容量的1～30％。
附圖
為本發明裝置的示意圖。其中1為蒸發器(換熱器)、2為離心式分離器、3為汽體收集器、4為離心式分離器、5為接收罐、6為溶液罐、7為溶液泵。
現就附圖對本發明裝置及其操作方法作較為詳細的說明如下。溶液與惰性顆粒體進入蒸發器，受熱後便形成了汽—液—固三相流，其中惰性顆粒體則形成具有一定運動流型的粒子流，該粒子流不斷與壁面碰撞，且粒子間相互碰撞，擾動與破壞了壁面邊界層，因此不但強化了傳熱，而且結晶體及汙物亦難以在壁面形成垢層，發揮了強化傳熱和阻止結垢的雙重效能，從而可大大提高蒸發器的生產能力。由蒸發器流出的三相流進入分離器2後，經過離心分離，惰性顆粒體沉降至泵出口處同溶液一起再流入蒸發器，於是便形成了惰性顆粒體從蒸發器至分離器2，再從分離器2至蒸發器的流動循環，在該流動循環中，實現了惰性顆粒體與汽—液—固(溶質)三相流的分離和混合的過程。由分離器2上部流出的汽—液—固(溶質)進入分離器4，經分離後，具有高濃度溶質的溶液從其底部排入接收罐，溶劑汽體由其頂部排入汽體收集器，殘留溶液則由分離器側面出口排出經泵入口同原料溶液匯合進入蒸發器，經加熱後，再至分離器2和分離器4，則形成了溶液流動的大循環，在該循環中溶液實現了濃縮及溶劑與溶質的分離。
本發明裝置中的蒸發器與現有的蒸發器相比較，其換熱係數可提高2～3倍，並且能做到長期連續操作運行，不停產除垢。
本發明的沸騰蒸發裝置及其操作方法不僅可用於鹽滷、芒硝、燒鹼、氯化鈣、氧化鋁、醫藥、食品等溶液的沸騰蒸發，也可用於蒸餾與傳熱過程，以及鍋爐運行和重力熱管、廢水處理、環保等領域，並都可達到強化傳熱和防垢的目的。
權利要求
1.一種具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置，它是包括由蒸發器(換熱器)、溶液罐、溶液泵、接收罐、汽體收集器及它們之間的連接管道所構成，其特徵在於設置了2臺離心式分離器，並且實現了如下的工藝過程，蒸發器頂部出口與一個分離器相連，該分離器下部出口與蒸發器底部和溶液泵出口相連，上部有一出口與另一個分離器相連，該分離器的上部有一出口與汽體收集器相連，下部的出口與接收罐相連，其側面出口與溶液泵的入口相連。
2.一種適用於權利要求1所述的具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置的操作方法，其特徵在於在蒸發器裡汽—液—固(溶質)三相流中加有一定量的具有特定形狀和尺寸的金屬或非金屬的惰性顆粒體。
3.按權利要求2所述的具有強化傳熱、防結垢性能的沸騰蒸發裝置的操作方法，其特徵在於所加入的惰性顆粒體的形狀可呈球形，或短圓柱形，或空心球形，或短圓環柱形，惰性顆粒體的當量直徑為0.5～15mm，惰性顆粒體的加入量為蒸發器總容量的1～30％。
全文摘要
本發明涉及一種具有強化傳熱、防垢性能的沸騰蒸發裝置及操作方法。它屬於傳熱蒸發技術。本發明的技術特徵在於提供了有兩個離心分離器的沸騰蒸發裝置及在汽-液-固三相流中加入惰性顆粒體的操作方法。本發明既可實現強化傳熱，又能防止沸騰蒸發過程中壁面結垢。本發明可廣泛用於鹽滷、芒硝、燒鹼、氯化鈣、氧化鋁、醫藥、食品等溶液的沸騰蒸發，該技術亦可用於蒸餾與傳熱過程及鍋爐運行和重力熱管、廢水處理、環保等領域。
文檔編號B01D1/00GK1153676SQ96120008
公開日1997年7月9日 申請日期1996年10月8日 優先權日1996年10月8日
發明者李修倫, 林瑞泰, 張利斌, 馬紅欽, 聞建平 申請人:天津大學