[实用新型]高效扩容蒸发装置

说明书

高效扩容蒸发装置属于蒸发技术领域。

目前国内外的扩容蒸发器均由多个扩容室组成，扩容室的下部为物料溶液的减压蒸发部分，上部为热交换器。物料溶液在下部蒸发，产生二次蒸汽，得到浓缩。上部热交换器管内的液体，吸收下部来的二次蒸汽中的热量，得到加热，二次蒸汽冷凝为蒸馏水，多个扩容室被分成两组，前组的热交换器管内为冷的物料溶液，回收热量，称为“热回收段”；后组的热交换器管内为冷却水，排出热量，称为“热排出段”。

现有的扩容蒸发器存在以下一些不足之处：在热排出段通过的冷却水，只起到排除热量的作用，热量不能得到再利用，同时它的设计参数是固定的，不适应客观条件所引起的工况变化，並且它缺乏液面控制。虽然理论上可以用浮球式液面自动控制装置来解决液面控制问题，可是扩容蒸发器的扩容室很多，要安装与调试好许多套这种自动控制装置，是相当复杂的，目前一般都不带这种自动控制装置，造成了各室液面的不稳定。在液面过高时，产生二次蒸汽夹带液体雾沫，使冷凝水受到污染；在液面过低时，前室二次蒸汽将随液体同时流入后室，二次蒸汽在两室间串通，将降低蒸发效率。

本实用新型采用多种技术手段，以改进以上的问题，达到提高蒸发效率，节省蒸汽消耗，提高工艺操作适应性和方便生产操作的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术内容：

1、在热排出段之后，设一个汽液分离器（见图1）

在图1中表示热排出部分的二个扩容室（2），在其上部热交换器（1）的管内通物料溶液，物料溶液被加热后进入汽液分离器（4），进行蒸发，排出二次蒸汽，增加了蒸发量，浓缩了溶液。汽液分离器（4）的外形可为立式圆筒形，它可安装在蒸发器顶部上方；也可以做成与扩容室（2）相同的外形，与整个蒸发器结合在一起。从汽液分离器（4）出来的物料溶液已降温，经循环泵（3）输入热交换器（1）进行再次吸热循环。

2、可变传热面积的热交换器（见图2）

现有的扩容蒸发器的各室传热面积，都是固定的，不是可变的，所以要求在运转中的压力、温度、流量等参数也是相对固定的。本实用新型在热排出段的各室内采用可变传热面积。在排热量大的时候，使用大面积；在排热量小的时候，使用小面积。改变了过去那种固定不变的情况，以适应外界条件的变化，提高了在不同条件下的工艺操作适应性。图2表示传热面积的改变方法，在热交换器（1）内，换热管是以多程排列的，图2以六程表示。在两个相邻的热交换器（1）之间，设一根旁通管（5），按管内液体的流动方向，旁通管（5）由一个热交换器的第四程通向另一个热交换器的第三程。在旁通管（5）上设有调节阀（6），当调节阀（6）全关时，管内液体必须通过热交换器的全程，此时其传热面积为最大；当调节阀（6）全开时，管内液体短路流经旁通管，只通过热交换器的四程，此时其传热面积为最小，仅为全程面积的三分之二。根据调节阀（6）的不同开启度，将使其传热面积可在“最大”与“最小”之间进行变化调节。

3、液面控制和予扩容装置（见图3）

该装置由U型管（7）与小扩容室（8）组成，U型管（7）为垂直安装，它在前一个扩容室（2）的进口高度，即为控制液面高度；U型管（7）的出口连接小扩容室（8），小扩容室（8）必须置于U型管（7）出口之上。自U型管（7）管底至小扩容室（8）的管子长度，必须满足管内液柱高度大于相邻两个扩容室（2）之间压力差的要求，以起到液封作用，阻止蒸汽的通过，以避免相邻两个扩容室（2）之间的蒸汽串通，而降低蒸发效率。並使物料溶液在小扩容室（8）内先进行予扩容，然后进入扩容室（2），予扩容有助于使扩容过程进行得彻底些，以达到汽相与液相间的温度平衡，消除液相的过热度。另外予扩容也可以减轻在扩容室（2）内沸腾的激烈程度，减少汽相的雾沫夹带，保证冷凝水的清洁质量。该装置比浮球式液面自动控制装置简单易行，不需另设气动或电动的执行构件。它同样适用于热回收段的扩容室之间的液面控制。U型管（7）也可用双套管（9）或有隔板的方形管（10）来代替。

本实用新型所制造的高效扩容蒸发装置，由于在热排出段增加了蒸发量，能防止前后扩容室之间的蒸汽串通和减少液相的过热度等，都能提高整台蒸发器的效率，减少蒸汽耗用量。同时液面的稳定，能便于生产操作。保持液面不过高和采用予扩容，都有利于保证冷凝水的清洁质量，以避免物料的损失。

附图1为高效扩容蒸发装置示意图；

附图2为可变传热面积热交换器示意图；

附图3为液面控制和予扩容装置示意图。

在附图1～3中，1为热交换器；2为扩容室；3为循环泵；4为汽液分离器；5为旁通管；6为调节阀；7为U型管；8为小扩容室；9为双套管；10为有隔板的方形管。