Выпарной аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01D1/06 

Изобретение относится к выпаарной технике и может быть использовано в атомной энергетике, химической, фармацевтиче- ской. пищевой и других отраслях промышленности для концентрирования сильно пенящихся высоковязких жидкостей, например мыльно-щелочных растворов.

Целью изобретения является повышение производительности и улучшение технико-экономических показателей работы выпарного аппарата.

На чертеже представлен выпарной аппарат.

Выпарной аппарат содержит корпус с трубчатой греющей камерой 1, сепарацион- ное устройство 2, пенопровод 3. циркуляционную трубу, которая состоит из частей 4-6. Греющая камера состоит из четырех секций труб 7-10, установленных в верхней 11 и нижней 12 рубных решетках. Растворные верхняя 13 и нижняя 14 камеры разделены на секции перегородками 15. В

верхней камере первой секции расположен штуцер 16 ввода раствора. Он выполнен в виде перфорированного коллектора, установленного над трубами перфорацией вверх. Для равномерного питания всех па- рогенерирующих труб 7, устранения гидродинамической развертки и улучшения контакта жидкости с поверхностью нагрева верхние их торцы выведены в пространство верхней камеры первой секции на 100-120 мм выше трубной решетки 11. установлены все на одном уровне и развальцованы в виде колокольчика с криволинейным профилем. В нижней камере 14 второй секции установлен решетчатый смеситель 17. Он включает глухие перегородки 18 и 19. Отверстия в листе расположены спаренными рядами с широкими коридорами для прохода жидкости. Штуцер 20 подсоединения циркуляционной трубы находится ниже смесителя 17, На выходном конце циркуляционной трубы устанавливается дроссельная шайба 21 для подрегулировки и демпфирования

сл

с

о

00

00 VJ

ел

расхода сепарата. Сечение шайбы зависит от плотности и вязкости жидкости.

На трубе 5 отвода сепарата установлен штуцер 22 для отвода концентрированного раствора. Он устанавливается в средней части трубы, где находится высоковлажная пена паросодержанием 0,4-0,6.

Для отвода пены на сепаратор предусмотрен штуцер 23.

Для гашения пены и сепарации вторичного пара предназначено выносное сепара- ционное устройство, которое выполнено трехступенчатым в виде циклонов и центробежных сепараторов с завихрителями. Оно включает внутренние трубы 24 циклона первой ступени с улитками 25 тангенциального подвода пены и установленными на верхнем конце завихрителями 26 и наружные трубы 27 второй ступени сепарации. Выше установлены внутренние сепарационные патрубки 28 с завихрителями 29 и наружными сепарационными патрубками 30 третьей ступени сепарации. Для отвода сепарата третьей ступени установлена труба 31.

Аппарат снабжен штуцерами подачи греющего пара 32, отвода вторичного пара 33, конденсата 34 и неконденсирующихся газов 35.

При работе выпарного аппарата раствор подается в греющую камеру 1 и поступает по штуцеру 16 в камеру 13 первой секции. Вытекая струями из отверстий патрубка он прогревается, контактируя с паром в пространстве, камеры, а затем на поверхности трубной решетки 11. Благодаря нагреву и увеличенному выпуску парогенерирующих труб 7 первой секции над поверхностью решетки 11 раствор набухает и равномерно распределяется по трубам.

Поскольку раствор течет по стенкам труб и концентрация его в первой секции ниже, чем в остальных, то гидростатическое сопротивление отсутствует и происходит интенсивный теплообмен, характерный.для зоны пленочного течения. Объемное паро- содержание пены на выходе из подогреваемых труб 7 в нижнюю камеру 14 достигает 0,98-0,99. В нижней камере 14 пена направляется под смеситель 17 и, протекая через слой раствора, увлажняется до 0,6-0,75, равномерно распределяется по трубам 8 второй секции. За счет высокого влагосо- держания в трубах второй секции и увеличения скорости потока в третьей (трубы 9) и четвертой (трубы 10) секциях по всей поверхности нагрева поддерживается высокая интенсивность теплообмена. К выходу из четвертой секции греющей камеры паросо- держание пены повышается до 0,97.

Поступающая по пенопроводу 3 через щтуцер 23 в сепарационное устройство 2 пена высокого паросодержания разгоняется в улитках 25 циклонов до большой скорости, недостижимой для более влажной пены, и эффективно гасится, освобождается от основного количества жидкости. В проточной части завихрителей 26 и 29 происходит дальнейшее повышение скорости

0 потока и степени очистки вторичного пара. Пар отводится по штуцеру 33, а сепарат направляется по трубам 31, 4, 5 и 6 к штуцеру 20. Конденсат отводится по штуцеру 34, а неконденсирующиеся газы - по штуцеру

5 35.

Секционирование греющей камеры позволило выделить отдельно первую секцию для исходного раствора, концентрация которого намного ниже, чем сепарата; вывод

0 парогенерирующих труб выше трубной решетки и установка перфорированного патрубка над ними обеспечивает равномерное распределение раствора в трубах и выпаривание в режиме стекающей пленки, исклю5 чить неэффективную экономайзерную зону и большое гидростатическое сопротивление; установка смесителя в нижней жидкостной камере обеспечивает вспенивание сепарата и образование второй секции вы0 соковлажной пены; расположение ввода циркуляционной трубы предотвращает прорыв гидрозатвора, а шайбирование повышает устойчивость циркуляции и

5 надежность штуцера; установка отвода концентрата на указанном уровне обеспечивает оттяжку пены из циркуляционной трубы паросодержанием 0,5-0,6 и улучшает пено- гашение и качество вторичного пара.

0 Изобретение обеспечивает уменьшение концентрации кипящего рааствора, исключение экономайзерной зоны с большими термическими и гидравлическими сопротивлениями, благоприятное рас5 пределение температурного напора, скорости и паросодержания потоков в трубах греющей камеры, умеренные их сопротивления. Интенсификация теплоотдачи и пеногашения позволяет увеличить произво0 дительность аппарата в 1,6-1,8 раза, умень- шить габариты и металлоемкость на 25-30%.

Формула изобретения

1. Выпарной аппарат, содержащий кор5 пус с секционными греющей трубчатой камерой и нижней и верхней растворными камерами, отделенными от греющей соответственно нижней и верхней трубными решетками, сепарационное устройство, соединенное своим входом посредством пе- нопровода с верхней камерой, а выходом

через циркуляционную трубу -- с нижней камерой, штуцеры ввода и вывода раствора и патрубок отвода сепарата, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения технико-экономических характеристик, верхние торцы труб греющей камеры размещены в верхней камере первой секции на расстоянии 100- 120 мм от верхней трубной решетки, нижняя камера второй секции снабжена решетчатым смесителем, а циркуляционная труба снабжена дроссельной шайбой, размещенной на ее выходном конце, и присоединена под смесителем к нижней камере второй секции, при этом штуцер ввода раствора

0

выполнен в виде перфорированного коллектора, расположенного над трубами в верхней камере первой секции перфорацией вверх, штуцер вывода раствора установлен в средней части циркуляционной трубы, а сепарационное устройство выполнено трехступенчатым в виде циклонов и центробежных сепараторов с завихрителями.

2. Аппарат по п.1.отличающийся тем, что циркуляционная труба присоединена к каждой ступени сепарационного устройства, циклоны расположены в первой ступени устройства, а центробежные сепараторы с завихрителями - во второй и

третьей ступенях.

±/

33

.м

Изобретение может быть использовано в атомной энергетике, химической и пищевой отраслях п ромышлености и позволяетповысить производительность и улучшить технико- экономические показатели работы выпарного аппарата. Для этого греющая камера. нижняя и верхняя растворные камеры выполнены секционными, трубы первой сек - ции греющей камеры выведены в пространство верхней растворной камеры на 100-120 мм выше трубной решетки и над ними расположен перфорированный штуцер подачи и распыления исходного раствора , а в нижней растворной камере второй секции установлен решетчатый смеситель, циркуляционная труба снабжена дроссельной шайбой. Сепарационное устройство выполнено трехступенчатым, комбинированным из циклонов и центробежных сепараторов с завихрителями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал

Заказ 3357ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор Т. Палий