专利名称：具有强化传热、防结垢性能的沸腾蒸发装置与操作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有强化传热、防结垢性能的沸腾蒸发装置与操作方法。它属于传热蒸发技术。
沸腾蒸发过程广泛应用于石油炼制、化工、轻工、食品、能源、废水处理、环保等各行各业与技术领域中。它的技术关键问题在于一是传热的强化，二是防垢或除垢(这里所说的垢主要是指溶液中的溶质结晶体及其它污物与器壁粘接的固体层)。尤其是在盐卤、芒硝、烧碱、氯化钙、氧化铝以及食品、医药等溶液的蒸发过程中，上述强化传热和防、除垢技术则更为重要。对于沸腾蒸发，现有的强化传热技术，是采用泵输送溶液以实现具有一定流速的强制循环方式来实现的。而防垢则是采取避免在加热室内沸腾蒸发的方法，这种方法降低了传热效率，扩大了设备的换热面积，所付出的代价往往是很大的。至于垢层形成后停工清除的办法，不但减少了有效的生产时间、降低了产量，而且消耗了人力、物力，增加了产品的成本。
本发明的目的，在于提供一种具有强化传热、防结垢性能的沸腾蒸发装置及其操作方法，从而可有效地降低沸腾蒸发过程的能耗与材耗，又可大大提高生产效率。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。包括由蒸发器(换热器)、溶液罐、溶液泵、汽体收集器、接收罐及它们之间连接管道所构成的沸腾蒸发装置，其特征在于设置了两台离心式分离器，并且实现如下工艺过程，蒸发器顶部出口与其中一个分离器相连，该分离器下部出口与蒸发器底部及溶液泵出口相连，分离器上部出口与另一个分离器相连，该分离器顶部出口与汽体收集器相连，它的下部连接接收罐，侧面设有出口与溶液泵入口相连。具有上述特征的沸腾蒸发装置，其操作方法特征在于在蒸发器内汽—液—固(溶质)三相流中加入一定量的具有特定形状和尺寸的金属或非金属的惰性颗粒体，该惰性颗粒体可呈球形，或为短圆柱，或为空心球，或为短圆环形，颗粒体的当量直径为0.5～15mm，颗粒体的加入量为蒸发器总容量的1～30％。
附图
为本发明装置的示意图。其中1为蒸发器(换热器)、2为离心式分离器、3为汽体收集器、4为离心式分离器、5为接收罐、6为溶液罐、7为溶液泵。
现就附图对本发明装置及其操作方法作较为详细的说明如下。溶液与惰性颗粒体进入蒸发器，受热后便形成了汽—液—固三相流，其中惰性颗粒体则形成具有一定运动流型的粒子流，该粒子流不断与壁面碰撞，且粒子间相互碰撞，扰动与破坏了壁面边界层，因此不但强化了传热，而且结晶体及污物亦难以在壁面形成垢层，发挥了强化传热和阻止结垢的双重效能，从而可大大提高蒸发器的生产能力。由蒸发器流出的三相流进入分离器2后，经过离心分离，惰性颗粒体沉降至泵出口处同溶液一起再流入蒸发器，于是便形成了惰性颗粒体从蒸发器至分离器2，再从分离器2至蒸发器的流动循环，在该流动循环中，实现了惰性颗粒体与汽—液—固(溶质)三相流的分离和混合的过程。由分离器2上部流出的汽—液—固(溶质)进入分离器4，经分离后，具有高浓度溶质的溶液从其底部排入接收罐，溶剂汽体由其顶部排入汽体收集器，残留溶液则由分离器侧面出口排出经泵入口同原料溶液汇合进入蒸发器，经加热后，再至分离器2和分离器4，则形成了溶液流动的大循环，在该循环中溶液实现了浓缩及溶剂与溶质的分离。
本发明装置中的蒸发器与现有的蒸发器相比较，其换热系数可提高2～3倍，并且能做到长期连续操作运行，不停产除垢。
本发明的沸腾蒸发装置及其操作方法不仅可用于盐卤、芒硝、烧碱、氯化钙、氧化铝、医药、食品等溶液的沸腾蒸发，也可用于蒸馏与传热过程，以及锅炉运行和重力热管、废水处理、环保等领域，并都可达到强化传热和防垢的目的。
权利要求
1.一种具有强化传热、防结垢性能的沸腾蒸发装置，它是包括由蒸发器(换热器)、溶液罐、溶液泵、接收罐、汽体收集器及它们之间的连接管道所构成，其特征在于设置了2台离心式分离器，并且实现了如下的工艺过程，蒸发器顶部出口与一个分离器相连，该分离器下部出口与蒸发器底部和溶液泵出口相连，上部有一出口与另一个分离器相连，该分离器的上部有一出口与汽体收集器相连，下部的出口与接收罐相连，其侧面出口与溶液泵的入口相连。
2.一种适用于权利要求1所述的具有强化传热、防结垢性能的沸腾蒸发装置的操作方法，其特征在于在蒸发器里汽—液—固(溶质)三相流中加有一定量的具有特定形状和尺寸的金属或非金属的惰性颗粒体。
3.按权利要求2所述的具有强化传热、防结垢性能的沸腾蒸发装置的操作方法，其特征在于所加入的惰性颗粒体的形状可呈球形，或短圆柱形，或空心球形，或短圆环柱形，惰性颗粒体的当量直径为0.5～15mm，惰性颗粒体的加入量为蒸发器总容量的1～30％。
全文摘要
本发明涉及一种具有强化传热、防垢性能的沸腾蒸发装置及操作方法。它属于传热蒸发技术。本发明的技术特征在于提供了有两个离心分离器的沸腾蒸发装置及在汽-液-固三相流中加入惰性颗粒体的操作方法。本发明既可实现强化传热，又能防止沸腾蒸发过程中壁面结垢。本发明可广泛用于盐卤、芒硝、烧碱、氯化钙、氧化铝、医药、食品等溶液的沸腾蒸发，该技术亦可用于蒸馏与传热过程及锅炉运行和重力热管、废水处理、环保等领域。
文档编号B01D1/00GK1153676SQ96120008
公开日1997年7月9日 申请日期1996年10月8日 优先权日1996年10月8日
发明者李修伦, 林瑞泰, 张利斌, 马红钦, 闻建平 申请人:天津大学