ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к выпарным текучим средам, экстрагированным из реакторных котлов под давлением, и в частности к выпарным резервуарам для выпаривания черного щелока из реакторного котла под давлением в системе варки целлюлозы или системе очистки биомассы.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Выпарные резервуары обычно используют для выпарки потока текучей среды в виде щелока под высоким давлением, включающего в себя пар и конденсат. Выпарной резервуар обычно имеет впускное отверстие под высоким давлением, внутреннюю камеру, верхнее отверстие для выпуска пара или газа и нижнее отверстие для выпуска конденсата или жидкости. Выпарные резервуары безопасно и эффективно снижают давление в потоке текучей среды под давлением, обеспечивают рекуперацию тепловой энергии из паров, производимых потоком, а также сбор химических веществ из конденсата потока.
Выпарные резервуары могут использоваться для восстановления химических веществ из систем химической варки целлюлозы, например систем сульфатной варки. Выпарные резервуары также используются в других типах варочных систем для систем химической и механическо-химической варки целлюлозы. Для превращения в целлюлозную массу древесной щепы или другого измельченного целлюлозного волокнистого органического материала (обобщенно называемого «целлюлозным материалом») целлюлозный материал смешивают со щелоками, например, водой и варочными химикатами и перекачивают в обрабатывающий котел под давлением. Для «варки» целлюлозного материала, например, способом сульфатной варки могут быть использованы гидроксид натрия, сульфит натрия и другие щелочные химические вещества. Эти химические вещества стремятся измельчить и растворить лигнин, а также соединения гемицеллюлозы и целлюлозы в целлюлозном материале. Процесс сульфатной варки обычно проводится при температурах в диапазоне от 100 градусов по Цельсию (100°С) до 170°С и при давлениях, превышающих или существенно превышающих атмосферное давление, например от 5 бар до 15 бар манометрического давления. В других обычных варочных способах целлюлозный материал может быть обработан водой или кислотой для инициации кислотного гидролиза, чтобы сфокусироваться на растворении в первую очередь гемицеллюлозных соединений.
Варочные (реакторные) котлы могут представлять собой котлы прерывистого или непрерывного действия. Варочные котлы обычно ориентированы вертикально и могут быть достаточно широкими, чтобы обработать 1000 тонн в день или более целлюлозного материала. В котлах непрерывного действия материал постоянно входит и выходит из котла и остается в котле на несколько минут или на несколько часов. В дополнение к варочному котлу обычная система варки целлюлозы может включать в себя другие реакторные котлы (например, котлы, работающие при атмосферном давлении или близком к нему давлении, либо под давлением, превышающим атмосферное давление), например, для пропитки целлюлозного материала щелоками перед варочным котлом. Ввиду большого количества целлюлозного материала в пропиточных и варочных котлах из этих котлов обычно извлекают большой объем черного щелока.
Черный щелок обычно включает в себя варочные химикаты и органические химические вещества или соединения, например гидролизат, остаточную щелочь, лигнин, гемицеллюлозу и другие растворенные органические вещества, растворенные из целлюлозных питающих материалов. Черный щелок обычно подвергают мгновенному выпариванию в выпарном резервуаре для генерации пара и конденсата. Варочные химикаты и органические соединения, как правило, входят в жидкую фракцию после выпаривания. Пар, образовавшийся после выпаривания, обычно свободен от варочных химикатов и органических соединений. Жидкая фракция может быть обработана, например, для восстановления и рекаустизации варочных химикатов. Пар может использоваться в качестве тепловой энергии в системе варки целлюлозы.
В обычных выпарных резервуарах черный щелок обычно поступает через впускную трубу, соединенную с впускным патрубком на боковой стенке резервуара. В других обычных выпарных резервуарах впускной патрубок может быть расположен в верхней части котла. Впускное патрубок обычно представляет собой круглое или овалообразное отверстие в боковой стенке выпарного резервуара. Обычно черный щелок течет из впускной трубы в выпарной резервуар. Переход от впускной трубы к выпарному резервуару является резким, что приводит к возмущениям и турбулентности в потоке щелока в выпарном резервуаре.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В примере варианта осуществления был разработан выпарной резервуар, при этом выпарной резервуар может включать в себя: внутреннюю камеру, имеющую внутреннюю поверхность, образованную боковой стенкой выпарного резервуара, патрубок для отработавшего пара, соединенный с верхним участком камеры, патрубок для выпуска жидкости, соединенный с нижним участком камеры, вставную впускную трубу, имеющую вставной выпускной канал и вставленную в впускное патрубок камеры, причем вставная впускная труба проходит внутрь боковой стенки, а вставной выпускной канал имеет удлиненную в поперечном сечении форму, ориентированную по существу параллельно центральной вертикальной оси выпарного резервуара и по существу перпендикулярно радиальной линии выпарного резервуара, так что вставной выпускной канал является по существу тангенциальным к боковой стенке.
Вставная впускная труба может иметь продольную ось, которая перпендикулярна линии, проходящей в радиальном направлении от вертикальной оси выпарного резервуара. Узел вставной впускной трубы может иметь вставной выпускной канал, по существу выровненный с радиальной линией, проходящей перпендикулярно вертикальной оси выпарного резервуара и продольной оси вставной впускной трубы. Вставная впускная труба может включать в себя цилиндрическую секцию, имеющую круглое поперечное сечение с центром на продольной оси, а также развальцованную секцию между круглой секцией и вставным выпускным каналом, при этом развальцованная секция постепенно смещается от продольной оси цилиндрической секции по направлению к боковой стенке выпарного резервуара, ближайшей к вставному выпускному каналу. Площадь поперечного сечения вставной впускной трубы может быть по существу одинаковой по всей длине трубы.
В другом примерном варианте осуществления предложен узел вставной впускной трубы для выпарного резервуара, включающего в себя внутреннюю камеру, образованную боковой стенкой и имеющую впускной патрубок, при этом узел вставной впускной трубы может содержать: трубчатую секцию, выполненную с возможностью вставки в впускной патрубок и жесткого прикрепления к впускному патрубку, а также вставной выпускной канал трубчатой секции, вставленный в впускной патрубок камеры, при этом вставная впускная труба проходит внутрь боковой стенки, а вставной выпускной канал имеет удлиненную в поперечном сечении форму, ориентированную по существу параллельно центральной вертикальной оси выпарного резервуара и по существу перпендикулярно радиальной линии выпарного резервуара, так что вставной выпускной канал является по существу тангенциальным к боковой стенке.
Примерная вставная впускная труба может быть изготовлена из металла, полимера или другого материала, выполненного с возможностью выдерживать давление, температуру и коррозионную активность подаваемого материала, который может проходить через вставную впускную трубу. Например, когда подаваемым материалом является черный щелок, примерная вставная впускная труба может быть изготовлена из нержавеющей стали или другого пригодного материала, выполненного с возможностью выдерживать агрессивность черного щелока, температуру и давление, при которых черный щелок подают через вставную впускную трубу.
В еще одном примерном варианте осуществления вставная впускная труба может дополнительно содержать износостойкий наконечник, изготовленный из износостойких материалов, таких как металлы, полимеры, или другого материала, выполненного с возможностью выдерживать давление и температуру потока материала в течение длительных периодов времени. Примерные износостойкие материалы могут представлять собой нержавеющую сталь, титан и вольфрам. В других примерных вариантах осуществления износостойкий материал может покрывать материал вставной впускной трубы.
Примерная трубчатая секция может включать в себя секцию, имеющую круглое поперечное сечение и продольную ось. Между круглой секцией и вставным выпускным каналом может быть расположена развальцованная секция, при этом развальцованная секция постепенно смещается от продольной оси по направлению к боковой стенке выпарного резервуара, ближайшей к вставному выпускному каналу. Узел вставной впускной трубы может также содержать по меньшей мере одну фасонку, жестко закрепленную на трубчатой секции и проходящую в продольном направлении вдоль участка секции.
В еще одном примере выпарного резервуара площадь поперечного сечения исходной длины вставной впускной трубы может быть существенно больше, чем развальцованная секция вставной впускной трубы.
Был разработан пример способа выпаривания щелока под давлением, включающий в себя: подачу щелока под давлением на вставную впускную трубу выпарного резервуара, при этом вставная впускная труба выходит за пределы внутренней поверхности боковой стенки выпарного резервуара и включает в себя вставной выпускной канал, смежный с внутренней поверхностью боковой стенки; щелок под давлением, равномерно текущий из вставной впускной трубы через вставной выпускной канал на внутреннюю поверхность боковой стенки; выпаривание щелока под давлением при протекании щелока на внутреннюю поверхность боковой стенки; выпуск отработавшего пара, образованного выпариванием, через верхний участок камеры, а также выпуск жидкости, образованной выпариванием, с нижнего участка камеры.
Способ может дополнительно содержать протекание щелока под давлением через вставную впускную трубу, при этом площадь поперечного сечения начальной длины вставной впускной трубы может быть существенно больше, чем развальцованная секция вставной впускной трубы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенное будет очевидно из последующего более конкретного описания примерных вариантов осуществления изобретения, как показано на сопроводительных чертежах, на которых идентичные ссылочные позиции относятся к идентичным частям на различных видах. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент сделан на иллюстрировании раскрытых вариантов осуществления.
На фиг. 1 показана принципиальная схема обычного выпарного резервуара для приемки черного щелока, в котором вырезан участок боковой стенки резервуара, чтобы показать впускное отверстие для щелока, поступающего в резервуар.
На фиг. 2 показан вид сверху в разрезе участка примерного выпарного резервуара настоящего изобретения, имеющего вставную впускную трубу, при этом поперечное сечение взято на высоте впускного отверстия.
На фиг. 3 показан вид спереди узла примерной впускной трубы согласно настоящему изобретению.
На фиг. 4 показан вид в перспективе узла примерной впускной трубы согласно настоящему изобретению.
На фиг. 5 показана принципиальная схема узла примерной впускной трубы согласно настоящему изобретению, подающего черный щелок в выпарной резервуар, при этом участок боковой стенки выпарного резервуара был вырезан, чтобы показать примерное впускное отверстие узла впускной трубы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показана принципиальная схема обычного выпарного резервуара 9, соединенного с источником 11 черного щелока 37. Источник 11 черного щелока 37 может представлять собой коллектор 14, например, цилиндрический коллектор или смесительный змеевик, который принимает и смешивает черный щелок 37 из нескольких потоков в один поток 26, поступающий в выпарной резервуар 9, однако черный щелок 37 также может быть извлечен из варочного котла под давлением периодического или непрерывного действия в процессе сульфатной варки для производства целлюлозы. Коллектор 14 может иметь внутренний проход (см. фиг. 2) для черного щелока 37 с круглым поперечным сечением.
Черный щелок 37 течет из коллектора 14 через фланцевое соединение 16 в впускной патрубок 18. При выходе черного щелока 37 из впускного патрубка 18 через обычный выпускной канал 20 черный щелок 37 превращается в поток 26 черного щелока 37. Переход от обычного выпускного канала 20 к поверхности 22 внутренней боковой стенки выпарного резервуара 9 является резким. При неравномерном выходе потока 26 черного щелока 37 из обычного выпускного канала 20 могут возникать возмущения и турбулентность.
Из впускного отверстия 18 черный щелок 37 проходит через обычный выпускной канал 20 на внутренней поверхности 22 боковой стенки обычного выпарного резервуара 9. Внутренняя поверхность 22 боковой стенки представляет в целом цилиндрическую, равномерно изогнутую или криволинейную поверхность, при этом внутренняя поверхность боковой стенки образует внутреннюю камеру. Обычный выпускной канал 20 может иметь круглое поперечное сечение, особенно если продольная ось (см. 40 на фиг. 2) впускного отверстия 18 расположена соосно с радиальной линией, пересекающей центральную вертикальную ось 24 обычного выпарного резервуара 9. Если впускной патрубок 18 не выровнен по существу перпендикулярно к центральной вертикальной оси 24, поперечное сечение обычного выпускного канала 20 является эллиптическим. Поток 26 черного щелока 37 течет из обычного выпускного канала 20 и падает из обычного выпускного канала 20 на поверхность 28 жидкости в обычном выпарном резервуаре 9, тем самым дополнительно способствуя возмущению и турбулентности в обычном выпарном резервуаре 9.
При входе потока 26 черного щелока в обычный выпарной резервуар 9 давление на щелок сбрасывается. Давление на щелок в коллекторе 14 может быть существенно выше атмосферного давления, например выше 5 бар манометрического давления или выше 10 бар манометрического давления. Давление во внутренней камере обычного выпарного резервуара 9 может являться по существу атмосферным давлением, например от 0,1 до 1,5 бар манометрического давления. При входе потока 26 черного щелока в обычный выпарной резервуар 9 сброс давления приводит к «выпарке» водяного пара и других паров в черном щелоке 37, что означает изменение фазы из жидкости в пар, а также отделение от остальной жидкости, например конденсата из черного щелока. Выпаренный водяной пар и другие пары 30 выпускают через патрубок 33 для выпуска пара на верхнем участке обычного выпарного резервуара 9. Жидкостно-конденсированный черный щелок 32 извлекают из патрубка 31 для выпуска жидкости на нижнем участке обычного выпарного резервуара 9.
На фиг. 2 показан вид сверху в разрезе участка примерного выпарного резервуара 10 согласно настоящему изобретению, в котором разрез взят на высоте впускного патрубка 18. Конфигурация выпарного резервуара 10 была изменена по сравнению с показанной на фиг. 1 путем добавления полой вставной впускной трубы 34 в впускном патрубке 18. Вставная впускная труба 34 может иметь впускное соединение 44 с коллектором 14 и может иметь вставной выпускной канал 36. Вставной выпускной канал 36 может быть смежным или отделенным узким зазором 61, например, от менее 6 дюймов до менее 1 дюйма (от менее 152 миллиметров до менее 25 миллиметров) от области 38 внутренней поверхности 22 боковой стенки.
Область 38 может быть в целом параллельна продольной оси 40 вставной впускной трубы. В одной конфигурации вставной выпускной канал 36 пролегает к линии 42, проходящей через центральную вертикальную ось 24 выпарного резервуара 10. Для вставного выпускного канала 36 не является необходимым быть выровненным с линией 42, однако в примерных раскрытых здесь вариантах осуществления вставной выпускной канал 36 находится на расстоянии от линии 42, которое составляет менее 25 процентов от диаметра выпарного резервуара 10. Преимущество расположения вставного выпускного канала 36 вблизи области 38 внутренней поверхности 22 боковой стенки состоит в том, что поток черного щелока 37 из вставного выпускного канала 36 непосредственно и равномерно течет на внутреннюю поверхность 22 боковой стенки без существенных возмущений или турбулентности в потоке. Поток черного щелока 37 из вставного выпускного канала 36 является по существу тангенциальным к области 38 внутренней поверхности 22 боковой стенки.
Площадь поперечного сечения вставной впускной трубы 34 может быть в целом одинаковой по всей длине (L) трубы. Участок поперечного сечения вставной впускной трубы 34 может быть круглым от впускного соединения 44 коллектора 14 до начала расширения (L). Участок (L) вставной впускной трубы 34 может иметь продольную ось 40. Вдоль развальцованной секции (L) (см. 62 на фиг. 4) вставной впускной трубы 34 поперечное сечение постепенно меняется от круга к овалу, к форме в виде беговой дорожки или другой удлиненной форме 46, как показано на фиг. 3. Преимуществом удлиненной формы 46 вставного выпускного канала 36 является то, что черный щелок 37 выходит из вставного выпускного канала 36 с более высокой скоростью по сравнению с обычными выпускными каналами 20 и гораздо ближе к внутренней поверхности 22 боковой стенки, чем в обычном выпарном резервуаре 9.
Вставная впускная труба 34 может быть сконструирована таким образом, что площадь ее поперечного сечения остается по существу постоянной по длине (L) вставной впускной трубы 34. «По существу постоянной» относится к площади поперечного сечения, которая не изменяется более чем на десять процентов по длине (L) вставной впускной трубы 34. Поддержание по существу постоянной площади поперечного сечения способствует минимизации возмущений, например турбулентности и неламинарного потока в черном щелоке 37, протекающем через вставную впускную трубу 34. Поддержание по существу постоянной площади поперечного сечения по длине (L) вставной впускной трубы 34 позволяет черному щелоку 37 протекать через вставную впускную трубу 34 по существу с постоянной скоростью. Аналогичным образом поддержание гладкости внутренних стенок вставной впускной трубы 34 и постепенное изменение формы поперечного сечения вставной впускной трубы 34 минимизирует возмущения в потоке черного щелока 37. Кроме того, подгонка площади поперечного сечения и диаметра (D1) исходной длины (L1) вставной впускной трубы 34 к площади поперечного сечения и диаметру (D1) коллектора 14 помогает избегать прерываний в потоке через переход, например, на впускном соединении 44 между коллектором 14 и вставной впускной трубой 34.
В другом примерном варианте осуществления диаметр (D1) исходной длины (L1) вставной впускной трубы 34 может образовать площадь поперечного сечения, которая существенно больше площади поперечного сечения развальцованной секции (L2) (см. 62 на фиг. 4) вставного выпускного канала 36. «Существенно больше» относится к площади поперечного сечения, которая изменяется более чем на десять процентов по длине (L) вставной впускной трубы 34.
Вставная впускная труба 34 может быть вставлена в обычный впускной патрубок 18 выпарного резервуара 10. Диаметр (D2) впускного патрубка 18 может быть существенно больше, например в два раза больше, диаметра (D1) вставной впускной трубы 34. Для установки вставной впускной трубы 34 в впускной патрубок 18 к вставной впускной трубе 34 жестко прикреплены кронштейны и другие установочные устройства. Эти установочные устройства включают в себя круглую пластину 48, соединенную с фланцевым соединением 16 впускного патрубка 18. Круглая пластина 48 уплотняет конец впускного патрубка 18 и имеет отверстия 50 для приемки крепежных деталей, например болтов, с целью прикрепления круглой пластины 48 к фланцевому соединению 16. Круглая пластина 48 имеет отверстие 52, которое принимает и поддерживает вставную впускную трубу 34. Отверстие 52 может быть смещено от центра круглой пластины 48 в направлении к области 38 внутренней поверхности 22 боковой стенки резервуара 10, чтобы быть смежным с вставным выпускным каналом 36 вставной впускной трубы 34.
Круглая стяжная пластина 54, которая является обычно металлической, однако может быть выполнена из другого пригодного материала, входит в впускной патрубок 18 и имеет по существу такой же диаметр, что и внутренний диаметр (D2) впускного патрубка 18. Круглая стяжная пластина 54 имеет отверстие 56 для вставной впускной трубы 34 и поддерживает вставную впускную трубу 34, например приварена к ней. Круглая стяжная пластина 54 может быть в целом перпендикулярна продольной оси 40 вставной впускной трубы 34 и впускному патрубку 18. Первая фасонка 58, например, из металла или другого материала, достаточного для поддержки вставной впускной трубы 34, может представлять собой треугольную пластину, которая обеспечивает продольную поддержку вставной впускной трубы 34 и проходит от круглой стяжной пластины 54 вниз по участку длины вставной впускной трубы 34. Первая фасонка 58 может быть жестко прикреплена, например приварена, к наружной поверхности вставной впускной трубы 34 для обеспечения продольной поддержки вставной впускной трубы 34.
Вторая фасонка 60 на стороне вставной впускной трубы 34 является смежной к области 38 внутренней поверхности 22 боковой стенки и расположена вблизи вставного выпускного канала 36 вставной впускной трубы 34. Вторая фасонка 60 может представлять собой относительно узкое (по сравнению с первой фасонкой 58) ребро, которое менее чем на дюйм (25 мм) меньше по высоте и ширине. Вторая фасонка 60 жестко прикреплена к вставной впускной трубе 34 для обеспечения жесткости вставной впускной трубы 34. Вторая фасонка 60 может быть посажена к внутренней стенке 38 резервуара или впускного отверстия 18. Вторая фасонка 60 может также минимизировать вибрацию вставного выходного канала 36 относительно внутренней поверхности боковой стенки 22 выпарного резервуара 10. Из-за возможной вибрации между вставным выходным каналом 36 и внутренней поверхностью 22 боковой стенки выпарного резервуара 10 между вставным выпускным каналом 36 и выпарным резервуаром 10 может образоваться узкий зазор 61 менее одного дюйма (25 мм). Узкий зазор 61 может определяться размерами второй фасонки 60.
Фиг. 3 представляет собой вид спереди примерной вставной впускной трубы 34. Как показано на фиг. 3, развальцованная секция 62 вставной впускной трубы 34 может быть смещена от продольной оси 40 участка (L1) с круглым поперечным сечением вставной впускной трубы 34. Смещение 64 помогает в расположении вставного выпускного канала 36 и, соответственно, потока черного щелока (37 на фиг. 2) вблизи внутренней поверхности 22 боковой стенки и области 38 выпарного резервуара 10. Форма 46 вставного выпускного канала 36 может быть использована также для того, чтобы заставить черный щелок течь из вставного выпускного канала 36 непосредственно и равномерно на внутреннюю поверхность 22 боковой стенки выпарного резервуара 10. Форма 46 может быть удлиненной в направлении, параллельном центральной вертикальной оси (24 на фиг. 2 и фиг. 5) выпарного резервуара 10. Форма 46 позволяет черному щелоку 37 входить во внутреннюю камеру (см. фиг. 5) выпарного резервуара 10 на более высоких скоростях, чем у черного щелока 37, протекающего через обычные выпускные каналы 20. В примерных вариантах осуществления черный щелок и пар 37 могут входить в выпарной резервуар 10 со скоростью, находящейся в диапазоне от 10 футов в секунду (ф/с) до 5000 футов в секунду.
На фиг. 4 показан вид в перспективе примерного варианта выполнения вставной впускной трубы 34 перед вставкой во впускное отверстие 18 выпарного резервуара 10. Вставная впускная труба 34 может быть предварительно заготовлена и включать в себя фланец для впускного соединения 44 с коллектором 14, круглую пластину 48 для установки на фланце 16 впускного патрубка 18, круглую стяжную пластину 54, которая проскальзывает внутрь и садится на вставную впускную трубу 34, а также первую фасонку 58 и вторую фасонку 60, которые обеспечивают жесткость и продольную поддержку вставной впускной трубе 34. Кроме того, вставная впускная труба 34 может быть предварительно изготовлена таким образом, что развальцованная секция имеет форму 46 с профилем беговой дорожки. Форма 46 вставного выпускного канала 36 может быть предварительно заготовлена перед вставкой вставной впускной трубы 34 в выпарной резервуар 10.
В другом варианте осуществления выпарной резервуар 10 может быть выполнен без впускного патрубка 18 большого диаметра и с возможностью непосредственной вставки в него вставной впускной трубы 34. Соответствующие опоры для вставной впускной трубы 34 могут быть размещены внутри и снаружи внутренней поверхности 22 боковой стенки выпарного резервуара 10 для поддержки вставной впускной трубы 34. Вставной выпускной канал 36 может иметь край, который жестко прикреплен, например приварен, к выпарному резервуару 10 для обеспечения равномерного потока черного щелока из вставной впускной трубы 34 на внутреннюю поверхность 22 боковой стенки выпарного резервуара 10.
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку примерной вставной впускной трубы 34 после вставки в впускной патрубок 18 выпарного резервуара 10. Поток черного щелока 37 входит в коллектор 14 и течет через вставную впускную трубу 34 и развальцованную секцию 62 соответственно. Развальцованная область может дополнительно включать в себя износостойкий наконечник 72, изготовленный из материалов, выполненных с возможностью выдерживать давление, температуру и коррозионную активность потока черного щелока 37. В примерном варианте осуществления износостойкий наконечник 72 может содержать всю развальцованную секцию 62. В других вариантах осуществления износостойкий наконечник 72 может содержать участок развальцованной области, проксимальный к вставному выпускному каналу 36. В других вариантах осуществления износостойкий наконечник 72 может перекрывать всю или участок развальцованной секции 62. Вставной выпускной канал 36 по существу тангенциален к центральной вертикальной оси 24 выпарного резервуара 10.
Форма 46 в виде беговой дорожки, овальная или в виде другого удлиненного отверстия, ориентированного параллельно центральной вертикальной оси 24 выпарного резервуара 10, помогает черному щелоку 37 течь равномерно и с минимальными возмущениями из вставного выпускного канала 36 на внутреннюю поверхность 22 боковой стенки выпарного резервуара 10. Форма 46 позволяет черному щелоку 37 входить в выпарной резервуар 10 с более высокой скоростью, чем у черного щелока 37 в обычных выпарных резервуарах. В примерных вариантах осуществления черный щелок 37 может входить в выпарной резервуар в диапазоне значений от 10 фут/сек до 5000 фут/сек и в диапазоне либо ряде диапазонов между этими значениями. Высокая скорость черного щелока 37 и вставной выпускной канал 36, расположенный перпендикулярно радиальной линии, пересекающей центральную вертикальную ось 24 выпарного резервуара 10, позволяют черному щелоку, поступающему в выпарной резервуар 10, образовать разделительный поток 86. Этот разделительный поток может представлять собой центробежный разделительный поток 86, текущий тангенциально и вниз вдоль внутренней поверхности 22 боковой стенки на поверхности и в поверхности 28 жидкости в выпарном резервуаре 10. При протекании черного щелока 37 по внутренней поверхности 22 боковой стенки поток 26 черного щелока 37 расширяется и сужается вдоль внутренней поверхности 22 боковой стенки. Разделительный поток 86 может образовывать оболочки или слои черного щелока 37 вдоль внутренней поверхности 22 боковой стенки. Расширение и сужение разделительного потока 86 способствует высвобождению водяного пара и других паров 30 из черного щелока. Аналогичным образом уменьшение возмущений в потоке черного щелока 37 способствует высвобождению водяного пара и других паров 30 из черного щелока 37.
Хотя изобретение было описано применительно к тому, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления, должно быть понятно, что изобретение не ограничивается раскрытым вариантом осуществления, а наоборот, предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных конструкций, включенных в сущность и объем прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение относится к выпарным текучим средам, экстрагированным из реакторных котлов под давлением, и в частности к выпарным резервуарам для выпаривания черного щелока из реакторного котла под давлением в системе варки целлюлозы или системе очистки биомассы. Выпарной резервуар, включающий в себя внутреннюю камеру, имеющую внутреннюю поверхность, образованную боковой стенкой выпарного резервуара; канал для отработавшего пара, соединенный с верхним участком камеры; канал для выпуска жидкости, соединенный с нижним участком камеры; вставную впускную трубу, имеющую вставной выпускной канал и вставленную во впускное отверстие камеры, при этом вставная впускная труба проходит внутрь боковой стенки, а вставной выпускной канал имеет удлиненную в поперечном сечении форму, ориентированную по существу параллельно центральной вертикальной оси выпарного резервуара и по существу перпендикулярную радиальной линии выпарного резервуара, так что вставной выпускной канал является по существу тангенциальным к боковой стенке. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Выпарной резервуар, содержащий:
внутреннюю камеру, имеющую внутреннюю поверхность, образованную боковой стенкой выпарного резервуара;
патрубок для отработавшего пара, соединенный с верхним участком камеры;
патрубок для выпуска жидкости, соединенный с нижним участком камеры;
вставную впускную трубу, имеющую вставной выпускной канал и вставленную во впускной патрубок камеры, при этом вставная впускная труба проходит внутрь боковой стенки, а вставной выпускной канал имеет удлиненную в поперечном сечении форму, ориентированную по существу параллельно центральной вертикальной оси выпарного резервуара и по существу перпендикулярно радиальной линии выпарного резервуара, так что вставной выпускной канал является по существу тангенциальным к боковой стенке.
2. Выпарной резервуар по п. 1, в котором продольная ось вставной впускной трубы перпендикулярна линии, проходящей в радиальном направлении от вертикальной оси выпарного резервуара.
3. Выпарной резервуар по п. 1, в котором вставная впускная труба включает в себя цилиндрическую секцию, имеющую круглое поперечное сечение, а также развальцованную секцию между круглой секцией и вставным выпускным каналом, при этом развальцованная секция постепенно смещается от продольной оси цилиндрической секции к боковой стенке выпарного резервуара, ближайшей к вставному выпускному каналу.
4. Выпарной резервуар по п. 1, в котором площадь поперечного сечения вставной впускной трубы является по существу одинаковой по всей длине трубы.
5. Выпарной резервуар по п. 1, в котором площадь поперечного сечения исходной длины вставной впускной трубы является существенно большей, чем развальцованная секция вставной впускной трубы.
| US 3081820 A, 19.03.1963 | |||
| US 3362868 A, 09.01.1968 | |||
| US 3414038 A, 03.12.1968 | |||
| US 4206806 A, 10.06.1980. |
