不结垢加热组件、包含它的蒸发结晶装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种不结垢加热组件，包括加热器和设置在加热器内的热交换管，所述热交换管的入料端通过强制循环泵与下循环进料管连通；所述热交换管的出料端与固液分离器的进料端连通，所述固液分离器底部为固体出料端，所述固体出料端与颗粒储罐连通，所述颗粒储罐内添加有惰性固体颗粒，所述颗粒储罐出料端通过分布器与热交换管联通。通过使用本申请所述的不结垢加热组件，在热交换管内添加了惰性固体颗粒，可以极大的延长垢诱导期，也能对现有的垢层进行冲刷去除，可以使得清洗周期达到8000小时以上（连续工作状态下），同时保持设备内壁光洁如新，延长设备的使用寿命，具有极大的经济效益、环境效益和社会效益。
【专利说明】
不结垢加热组件、包含它的蒸发结晶装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种不结垢加热组件及其包含它的蒸发结晶装置。
【背景技术】
[0002]蒸发结晶装置的加热器存在着不同程度的结垢问题，特别是在介质为氯化钠、硫酸钠、氢氧化钠、氯化镁、硫酸镁等无机盐，以及污水处理、食品、制糖、造纸、海水淡化、油田废水、隔膜烧碱、离子膜烧碱等蒸发浓缩、结晶装置的加热器中，由于料液中被溶解的物质析出，结垢问题非常突出。结垢是蒸发结晶装置中常见的现象，蒸发结晶装置的结垢，不仅降低设备的有效工作容积，增加了热阻和流动阻力，而且使得加热管的传热系数降低，生产能力下降，严重的结垢还会使生产停顿，缩短有效生产时间，降低设备使用寿命甚至损坏设备，增加原料和能源的消耗。
[0003]在结垢之后，现有的处理方式一般采用机械清洗或者化学清洗两种方法(根据垢物的不同，可采用水溶法、酸洗法、碱煮、机械除垢、酸洗用缓蚀剂、超声波清洗等方法)，频繁的机械清洗会对设备造成不可逆的损伤，而化学清洗容易对设备造成腐蚀，并会产生大量的含有化学成分的清洗废水，对环境造成很大的压力。现有技术急需一种不容易结垢的不结垢加热组件及其包含它的蒸发结晶装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种不容易结垢的不结垢加热组件及其包含它的蒸发结晶装置。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种不结垢加热组件，包括加热器和设置在加热器内的热交换管，所述热交换管的入料端通过强制循环栗与下循环进料管连通，原液从下循环进料管加入并在强制循环栗的推动下沿热交换管的入料端向出料端流动并进行热交换;所述热交换管的出料端与固液分离器的进料端连通，所述固液分离器底部为固体出料端，所述固体出料端与颗粒储罐连通，所述颗粒储罐内添加有惰性固体颗粒，所述颗粒储罐出料端通过分布器与热交换管联通，所述惰性固体颗粒通过分布器均匀分布于热交换管内并与原液混合。
[0006]通过使用本申请所述的不结垢加热组件，在热交换管内添加了惰性固体颗粒，可以极大的延长垢诱导期，也能对现有的垢层进行冲刷去除，可以使得清洗周期达到8000小时以上(连续工作状态下)，同时保持设备内壁光洁如新，延长设备的使用寿命，具有极大的经济效益、环境效益和社会效益。
[0007]作为优选地，所述分布器包括依次设置的第一粗分布器和第二细分布器，所述第二细分布器出料端与热交换管下部连通。这样的分布可以使得惰性固体颗粒更加均匀的分布到热交换管内，防垢效果更加明显。
[0008]作为优选地，所述惰性固体颗粒为聚四氟乙烯颗粒、刚玉颗粒、玻璃颗粒或陶瓷颗粒中的任意一种或任意两种的组合或任意三种的组合或四种的组合。这样的设计是对方案的一种优化。
[0009]作为优选地，所述惰性固体颗粒为尺寸在I?1mm的颗粒。这样的设计是对方案的一种优化，可以保证防垢效果。
[0010]作为优选地，所述惰性固体颗粒与原液的体积比为5%?15%。这样的设计是对方案的一种优化，可以保证防垢效果。
[0011]作为优选地，所述固液分离器上部设有气液出料端，所述加热器上设有蒸汽入口和冷凝水出口。这样的设计是对方案的一种优化。
[0012]—种蒸发结晶装置，其包括不结垢加热组件，另外还包括结晶器，所述结晶器上设有上循环管，所述上循环管与气液出料端连通，所述下循环进料管一端与强制循环栗连通，另一端与结晶器未结晶原料出口连通，所述结晶器底部通过晶浆栗与浓晶浆料出口连通。这样的设计可以在结晶器和加热器之间形成原液的循环。
[0013]作为优选地，所述结晶器上端通过二次蒸汽管与冷凝器连通，所述冷凝器与冷凝水罐连通，所述冷凝水罐与真空机组连通。这样的设计利于形成蒸汽的回收和在结晶器内形成真空，利于实现急速闪蒸。
[0014]作为优选地，所述冷凝水罐出水口与冷凝水栗连接。这样的设计利于冷凝水从冷凝水栗排除。
[0015]本发明的优点和有益效果在于:通过使用本申请所述的不结垢加热组件，在热交换管内添加了惰性固体颗粒，可以极大的延长垢诱导期，也能对现有的垢层进行冲刷去除，可以使得清洗周期达到8000小时以上(连续工作状态下)，同时保持设备内壁光洁如新，延长设备的使用寿命，具有极大的经济效益、环境效益和社会效益；
该装置工艺合理、占地面积小、所需空间也小，操作方便，容易实现工业自动化控制，对于高浓度的料液和高粘度料液的蒸发浓缩结晶也适应，也可以对现有常规蒸发结晶装置进行改造，同样可以达到防、除垢的目的，解决了目前蒸发结晶装置的结垢难题，对推动蒸发结晶技术的发展、降低能耗、提高资源利用率等具有重要的意义，适用于制药、环保、烧碱、矿冶、国防、科研、食品、化工、植物提取、生物工程、葡萄糖、木糖、淀粉食品等行业中蒸发浓缩及结晶的操作。
【附图说明】
[0016]图1为本发明结构示意图。
[0017]图中:1、加热器;2、上循环管;3、结晶器;4、二次蒸汽管;5、冷凝器;6、冷凝水罐;7、真空机组;8、冷凝水栗;9、晶浆栗；10、下循环进料管；11、强制循环栗；12、第一粗分布器；
13、第二细分布器;14、颗粒储罐;15、液固分离器;16、热交换管。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0019]如图1所示，一种不结垢加热组件，包括加热器I和设置在加热器I内的热交换管16，所述热交换管16的入料端通过强制循环栗11与下循环进料管10连通，原液从下循环进料管10加入并在强制循环栗11的推动下沿热交换管16的入料端向出料端流动并进行热交换;所述热交换管16的出料端与固液分离器的进料端连通，所述固液分离器底部为固体出料端，所述固体出料端与颗粒储罐14连通，所述颗粒储罐14内添加有惰性固体颗粒，所述颗粒储罐14出料端通过分布器与热交换管16联通，所述惰性固体颗粒通过分布器均匀分布于热交换管16内并与原液混合。
[0020]所述分布器包括依次设置的第一粗分布器12和第二细分布器13，所述第二细分布器13出料端与热交换管16下部连通。
[0021]所述惰性固体颗粒所述惰性固体颗粒为聚四氟乙烯颗粒、刚玉颗粒、玻璃颗粒或陶瓷颗粒中的任意一种或任意两种的组合或任意三种的组合或四种的组合。同时惰性固体颗粒也可以为丝网颗粒或者丝网与上述四种颗粒的任意组合。
[0022 ]所述惰性固体颗粒为尺寸在I?I Omm的颗粒。
[0023]所述惰性固体颗粒与原液的体积比为5%?15%。惰性固体粒子在设备内部进行循环使用，它的的年损耗量只有0.1%，运行费用极低。
[0024]所述固液分离器上部设有气液出料端，所述加热器I上设有蒸汽入口和冷凝水出
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[0025]—种蒸发结晶装置，其包括不结垢加热组件，另外还包括结晶器3，所述结晶器3上设有上循环管2，所述上循环管2与气液出料端连通，所述下循环进料管10—端与强制循环栗11连通，另一端与结晶器3未结晶原料出口连通，所述结晶器3底部通过晶浆栗9与浓晶浆料出口连通。
[0026]所述结晶器3上端通过二次蒸汽管4与冷凝器5连通，所述冷凝器5与冷凝水罐6连通，所述冷凝水罐6与真空机组7连通。
[0027]所述冷凝水罐6出水口与冷凝水栗8连接。
[0028]实施例1，先按照比例把惰性固体颗粒一次性加入到颗粒储罐14，同时开启加热器I上蒸汽入口的进蒸汽阀门，常温的原液计量后进入下循环进料管10，在强制循环栗11的抽吸作用下进入加热器I进行换交热，颗粒储罐14中的惰性固体颗粒通过第一粗分布器12和第二细分布器13的作用，惰性固体颗粒均匀地分布在每一根热交换管16内，料液和惰性固体颗粒在强制循环栗11的作用下，使得在热交换管16内形成汽、液、固的流化沸腾状态，惰性固体颗粒不断穿过液膜边界层，同时惰性固体颗粒与热交换管16内壁面碰撞、冲刷、抛磨等作用，可以有效地去除加热管壁面的污垢。惰性固体粒子的加入增加了汽化核心，强化了泡核沸腾传热，破坏了传热边界层，增强了流体的湍动程度，强化了对流传热，可使得传热系数提高20%以上，同时也降低了传热管壁的温度，实现了温和平稳的蒸发。汽、液、固三相在强制循环栗11的推动下进入到液固分离器15，惰性固体颗粒在离心力和重力的作用下进入颗粒储罐14返回下一次的循环，而汽、液两相则通过上循环管2排出进入下一工序。
[0029]实施例2，先按照预定比例(所述惰性固体颗粒与原液的体积比为5%?15 % )把惰性固体颗粒一次性加入到颗粒储罐14内，开启真空机组7对装置抽真空，同时开启加热器I上蒸汽入口的进蒸汽阀门，常温的原液计量后进入下循环进料管10，在强制循环栗11的抽吸作用下进入加热器I进行热交换，颗粒储罐14中的惰性固体颗粒通过第一粗分布器12和第二细分布器13的作用，惰性固体颗粒(颗粒为尺寸在I?1mm)均匀地分布在每一根热交换管16内，料液和惰性固体颗粒在强制循环栗11的作用下，使得在热交换管16内形成汽、液、固的流化沸腾状态，惰性固体颗粒不断穿过液膜边界层，同时惰性固体颗粒与热交换管16内壁面碰撞、冲刷、抛磨等作用，可以有效地去除加热管壁面的污垢。惰性固体粒子的加入增加了汽化核心，强化了泡核沸腾传热，破坏了传热边界层，增强了流体的湍动程度，强化了对流传热，可使得传热系数提高20%以上，同时也降低了传热管壁的温度，实现了温和平稳的蒸发。汽、液、固三相在强制循环栗11的推动下进入到液固分离器15，惰性固体颗粒在离心力和重力的作用下进入颗粒储罐14返回下一次的循环，而汽、液两相则通过上循环管2进入结晶器3，过热的料液在结晶器3的真空状态下进行闪蒸汽化，二次蒸汽上升进入二次蒸汽管4、冷凝器5、冷凝水罐6后通过冷凝水栗8排出系统。浓缩晶浆经由晶浆栗9排出系统(去离心分离工序)；
未结晶原料从未结晶原料出口再次回到下循环进料管10进行再次加热器I进行再次热交换。
[0030]传统蒸发结晶装置为了保证料液在热交换管16内的流速及减少垢层在热交换管16内的附着，常常采用大流量、低扬程的大功率轴流栗，其运行能耗和维护费用及运行噪音较大，本装置可以完全取消大功率的强制循环栗11，降低了设备投资和运行费用，减少了场地面积，使得设备运行噪音更低。
[0031]本装置可以对蒸发装置中各种颗粒污垢、结晶污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢等有良好的防、除垢功能。
[0032]本装置的控制根据用户要求有手动控制及人机界面的PLC全自动控制两种。
[0033]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。
【主权项】
1.一种不结垢加热组件，其特征在于:包括加热器和设置在加热器内的热交换管，所述热交换管的入料端通过强制循环栗与下循环进料管连通，原液从下循环进料管加入并在强制循环栗的推动下沿热交换管的入料端向出料端流动并进行热交换;所述热交换管的出料端与固液分离器的进料端连通，所述固液分离器底部为固体出料端，所述固体出料端与颗粒储罐连通，所述颗粒储罐内添加有惰性固体颗粒，所述颗粒储罐出料端通过分布器与热交换管联通，所述惰性固体颗粒通过分布器均匀分布于热交换管内并与原液混合。2.如权利要求1所述的不结垢加热组件，其特征在于:所述分布器包括依次设置的第一粗分布器和第二细分布器，所述第二细分布器出料端与热交换管下部连通。3.如权利要求1或2所述的不结垢加热组件，其特征在于:所述惰性固体颗粒为聚四氟乙烯颗粒、刚玉颗粒、玻璃颗粒或陶瓷颗粒中的任意一种或任意两种的组合或任意三种的组合或四种的组合。4.如权利要求3所述的不结垢加热组件，其特征在于:所述惰性固体颗粒为尺寸在I?I Omm的颗粒。5.如权利要求4所述的不结垢加热组件，其特征在于:所述惰性固体颗粒与原液的体积比为5%?15%。6.如权利要求5所述的不结垢加热组件，其特征在于:所述固液分离器上部设有气液出料端，所述加热器上设有蒸汽入口和冷凝水出口。7.—种蒸发结晶装置，其包括如权利要求6所述的不结垢加热组件，另外还包括结晶器，所述结晶器上设有上循环管，所述上循环管与气液出料端连通，所述下循环进料管一端与强制循环栗连通，另一端与结晶器未结晶原料出口连通，所述结晶器底部通过晶浆栗与浓晶浆料出口连通。8.如权利要求7所述的蒸发结晶装置，其特征在于:所述结晶器上端通过二次蒸汽管与冷凝器连通，所述冷凝器与冷凝水罐连通，所述冷凝水罐与真空机组连通。9.如权利要求8所述的蒸发结晶装置，其特征在于:所述冷凝水罐出水口与冷凝水栗连接。
【文档编号】B01D9/02GK105833563SQ201610313589
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】胡继忠
【申请人】江阴市江中设备制造有限公司