[发明专利]波动流往复螺旋振动清洗式自然循环蒸发器

说明书

技术领域

本发明的波动流往复螺旋振动清洗式自然循环蒸发器，涉及自然循环蒸发器和再沸器的加热管内的自动清洗、传热强化。它主要适用于加热管内容易生长污垢、尤其是硬垢的自然循环结构的蒸发器和再沸器。

背景技术

自然循环蒸发器结构最简单，但是自然循环流速低，加热管内结垢比其它结构类型的蒸发器更快更厚，需要停车清洗更频繁，效率最低、能耗最高。

现有的蒸发器自动清洗技术虽然有多种，但是都不适用。国内许多家公司生产的刮板式薄膜蒸发器，难以大型化，结构复杂单位面积造价昂贵，刮板磨损快，除垢能耗高。扭带清洗技术(ZL002224697.x自转扭带自动清洗式高效蒸发器)除垢能力太弱，不能满足要求。汽液固三相流态化技术(中国井矿盐2012年第1期的三相流蒸发防垢节能技术；无机盐工业2008年第8期的蒸发装置防垢新技术及其在氯化钙生产中的应用)，清洗能力较大，但是，管束粒子均匀分布困难、粒子外循环系统复杂、粒子磨损变细后的流态化细粒子后不可避免地全部进入料液内等等。

发明内容

本发明提出的波动流往复螺旋振动清洗式自然循环蒸发器，利用自然循环蒸发器加热管内蒸汽泡与母液两相流流速存在有较强波动的特点实现自动清洗，不仅可以解决扭带清洗能力不足的问题，而且结构上远比刮板式蒸发器和三相流态化蒸发器简单，技术难度也大大降低。

本发明的技术方案为：波动流往复螺旋振动清洗式自然循环蒸发器，主要部件有加热管、波动往复螺旋、软弹簧、蒸发室、自然循环管。

加热管内安装的波动往复螺旋，是利用蒸发器加热管内蒸汽泡造成的不稳定汽液两相流的波动流速，对自身作用的流体动力的波动性，产生较强的径向振动，又有每分钟十次左右、行程大于自身螺距的轴向往复运动，实现对管内壁污垢的自动清洗。同时，由于波动往复螺旋对管内液流的周期性扰动，实现加热管内对流传热的强化。波动往复螺旋的钢丝直径在1.0～3.0mm范围，波动往复螺旋的外径比加热管内径小3～10mm，波动往复螺旋的螺距为加热管内径的(0.40～1.20)倍。波动往复螺旋一般是不锈钢钢丝制造，对于强腐蚀性料液可以采用钢丝包塑、喷塑、浸塑等防腐蚀处理。

波动往复螺旋的上端，可以是自由的尾端，也可以是与强化球连接。强化球利用加热管出口处汽液混合物流速数倍于进口速度的高速流，冲击力大，又波动性较大，来增大波动往复螺旋的往复运动行程。强化球的另一个作用是方便波动往复螺旋的安装，使得安装管内的波动往复螺旋不会在自重的作用下变形为蛇形卡在管内壁，影响开车时的正常工作。强化球的材质可以为木材、塑料或橡胶。加热管出口端设计有护套，避免波动往复螺旋的尾段剧烈摆动对管内壁表面的损伤；护套设计有3条以上的支托筋，其高度大于加热管内径的0.25倍，能够在强化球不脱离护套时，保证环形出口流通面积仍然大于加热管内的流通面积。

软弹簧的弹性系数低，在6-15(N/m)的范围，取值与传热温差大小、加热管长度两者有一致性关系。软弹簧连接在波动往复螺旋的下端。波动往复螺旋承受汽液两相流作用的轴向力大小的波动变化，使得与之连接的软弹簧的长度产生较大的伸缩，达到波动往复螺旋的往复行程不小于自身一个螺距的均匀清洗要求。软弹簧安装在组装板上。固定方式是软弹簧穿过组装板的小孔，再缠绕在分组钢丝上。分组钢丝上至少缠绕固定两个软弹簧，防止波动往复螺旋在管内流体流动的带动下旋转，以免出现与加热管内壁磨损问题。组装板通过固定杆焊接在自然循环管内壁或管板上，方便波动往复螺旋和软弹簧安装到组装板的安装工作。

波动往复螺旋清洗机构同样能够应用于外加热室自然循环蒸发器和再沸器。

附图说明

图1是本发明的波动流往复螺旋振动清洗式自然循环蒸发器的示意图。

图2是加热管出口处的护套结构放大图

图3是本发明的波动流往复螺旋振动清洗式外加热室自然循环蒸发器的示意图。

图4是本发明的波动流往复螺旋振动清洗式外加热室自然循环再沸器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明作进一步详细的描述。

图中的  1蒸发室  2视镜  3强化球  4管板  5波动往复螺旋  6加热管  7软弹簧  8组装板  9分组钢丝  10底槽  11固定杆  12加热室  13自然循环管  14液面  15护套  16支托筋  17外加热室  18塔板  19塔底