CN103130288A - 一种自汽提管式强制循环蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于造纸行业中时进行黑液处理的自汽提管式强制循环蒸发装置。本发明的蒸发装置，其基本结构与现有技术是相同的，与现有技术不同在于，本发明的加热室水平放置。本发明可克服现有技术的不足，本发明由于采用了卧式安装形式，而且在加热室内加设的折流板自然形成自汽结构，且其内设置有分程隔板，可使饱和水蒸汽被首先冷凝为低臭、无毒、完全符合环保或工艺要求、可回流程循环利用和达到环保标准要求能直接排放的大部分轻污冷凝水排出，而使蒸汽中的有机挥发物、可凝性气体及硫化氢、二氧化硫等有毒气体形成重污冷凝水，经重污冷凝水管排出。其分类处理效果好。

Description

一种自汽提管式强制循环蒸发装置

技术领域

 本发明涉及一种蒸发装置，特别是一种用于造纸行业中时进行黑液处理的自汽提管式强制循环蒸发装置。本发明包括加热室，蒸发室，连通加热室与蒸发室的管路及泵。

背景技术

蒸发器的应用很广，在石油、化工、造纸、制糖等行业发挥着重要和不可替代的作用。它们被广泛应用于浓缩蒸发、萃取分离等工段，是工业生产中的重要设备之一。在造纸行业内蒸发器多用于处理黑液污染，回收碱液。其基本结构是由加热室，蒸发室，连通加热室与蒸发室的管路及泵构成，其中的加热室垂直设置。这种立式结构的加热室存在一个几乎难以解决的困难。因为立式安装时轴流泵所要克服的杨程必须大于换热管长度，而轴流泵的特点为低杨程、大流量，所以不能选取过长的换热管，以满足轴流泵的适用范围。但是，在蒸发器换热总面积一定的情况下换热管长度短则造成其数量多、横截面积大的结果，为保证蒸发所需要的管内流速，则必然造成轴流泵流量和能耗增大，设备运行的经济性下降。

近几年来造纸碱回收行业，随着生产工艺水平的提高和科学技术的不断进步，被浓缩蒸发溶液的特性发生了很大变化，由于前段工序采用了技术更为先进、节能措施更加突出的制浆工艺技术和设备，却使后段被蒸发处理的溶液中存在着一些杂质粉粒和细小纤维，虽然经过重重过滤，仍然不能有效去除。曾经广泛使用的传统蒸发器遇到了前所未有的挑战，因为夹杂在溶液中的杂质粉粒和细小纤维在蒸发器换热表面迅速粘结，不断增厚，继而使整个蒸发***陷入瘫痪，无法正常使用。更何况大多数的被蒸发溶液中含有大量的无机盐，当溶液中的无机盐蒸发浓缩到一定程度后达到饱和，不断结晶析出，在传统蒸发器换热表面聚集长大，阻碍了换热，蒸发过程难以持续。

传统管式强制循环蒸发器可以部分解决这一问题，依靠轴流泵的外加动力使溶液在换热管内以较高的速度强制流动，并仅作为加热过程，而蒸发分离过程在蒸发室内进行，从而可以达到抗盐析、抗结垢的目的，但是仍然无法完全达到实际使用要求。这是因为：

1. 在造纸碱回收行业，通常黑液蒸发时会有34～40kgCODCr/t·浆的可凝性污染物进入二次蒸汽，最终通过热交换过程被冷凝后残留在二次冷凝污水中，使得蒸发出来的二次冷凝污水中的CODCr含量通常在2500mg/kg以上，这样既不符合环保排放要求，又无法满足生产工艺需要，只能将其再送到中段处理***，造成了水资源的浪费和承担昂贵的处理费用。传统的管式强制循环蒸发器装置及***虽在理论上可以解决黑液中的杂质粉粒和细小纤维在蒸发器表面的粘结问题，但实际的效果并不好，而且无法对二次冷凝污水进行分离处理；

2. 蒸发产生的二次蒸汽中含有大量有毒有害物质和易挥发的气体，具有一定的腐蚀性，如不进行分离处理，就会造成腐蚀设备、恶化工作环境、污染周围空气等影响，而且可燃性的臭气聚集后，存在着***危险。因此，蒸发中产生的大量有毒有害物质和易挥发的气体必须在蒸发工段收集处理。传统的管式强制循环蒸发器装置及***在此过程中无法实现臭气分离和处理；

3. 传统强制循环蒸发器的加热室立式安装，依靠轴流泵输送循环蒸发溶液，为了保证较高的流速，当蒸发面积较大时需要轴流泵的输送流量也相应升高，但是，由于要保证巨大的循环量，致使轴流泵扬程不能提高，功率较大，在实际使用当中能耗增加，结构受到较大的限制；

4. 传统的管式强制循环蒸发器气液分离果较差，无法满足使用要求。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的，用于造纸行业中进行黑液处理的自汽提管式强制循环蒸发装置。

本发明的自汽提管式强制循环蒸发装置，其基本结构与现有技术是相同的，也是由加热室，蒸发室，连通加热室与蒸发室的管路及泵构成，与现有技术不同在于，本发明的加热室水平放置。

本发明的自汽提管式强制循环蒸发装置中在加热室中设置有垂直于轴线的折流板。

本发明的自汽提管式强制循环蒸发装置中，在加热室内设置有至少一个分程隔板。

本发明由于采用了卧式安装形式，而且在加热室内加设的折流板自然形成自汽结构，且其内设置有分程隔板，可将换热管在长度方向按一定的面积比例分隔为多个区域，当热源蒸汽进入到加热室参与热交换时，由于折流板的阻挡作用，将在加热室内沿轴线迂回曲折流动，由于饱和水蒸汽的沸点高于有机挥发物、可凝性气体及硫化氢、二氧化硫等有毒气体，因此饱和水蒸汽被首先冷凝为低臭、无毒、完全符合环保或工艺要求、可回流程循环利用和达到环保标准要求能直接排放的大部分轻污冷凝水，经轻污冷凝水管排出。之后含有部分饱和水蒸汽和大量有机挥发物、可凝性气体及硫化氢、二氧化硫等有毒气体的蒸汽混合物继续迂回曲折流动并不断参与热交换，蒸汽及可凝性物质发生相变形成重污冷凝水，经重污冷凝水管排出，再通过其它手段处理，使其达到要求，起到了很好的有效分离，分类处理的效果；大量的有机物挥发物、不凝性气体及有毒气体通过不凝气出口排出，集中收集后做无害化处理。

附图说明    

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为图1的俯视图。

附图3为本发明加热室右管板主视图。

附图4为本发明加热室右管板的剖视图。

附图5为本发明右管箱和管板的安装结构示意图。

附图6为本发明中旋风式分离器的正视图。

附图7为附图6的俯视图。

图中：1为轴流泵，2为进加热室循环管，3为循环管膨胀节，4为加热室循环液入口，5为右管箱，6为右管板，7为轻污冷凝水出口，8为加热室，9为重污冷凝水出口，10为左管箱，11为左管板，12为不凝气出口，13为折流板，  14为定距管，15为拉杆，16为加热室压力表接口，17为换热管，18为拉杆固定螺母，19为蒸汽入口，20为加热室温度计接口，21为加热室循环液出口，22为出加热室循环管，23为蒸发室循环液入口，24为蒸发室液位控制上接口，25为蒸发室，26为旋风式分离装置，27为蒸发室封头，28为二次蒸汽出口，29为蒸发室压力表接口，30为液位视镜观察孔，31为检修人孔，32为浓液出口，33为蒸发室下锥体，34为蒸发室液位控制下接口，35为蒸发室温度计接口，36为膨胀节，37为出蒸发室循环管，38为分程用右管板槽口，39为右管板垫，40为管箱分程隔板，41为旋风式分离装置阻流盖，42为旋风式分离装置连接杆， 43为旋风式分离装置排液管，44为旋风式分离装置导流锥，45为旋风式分离装置离心筒外侧板，46为旋风式分离装置离心筒内侧板，47为旋风式分离装置离心筒盖板，48为旋风式分离装置分流筒，49为旋风式分离装置分流筒顶盖，50为旋风式分离装置离心筒支撑杆。

具体实施方式

本发明以下结合附图的实施例进行解释。

在附图1所示的示意图中可见，本发明实施例是由蒸发室25和加热室8，以及连通管路（出加热室循环管22，进加热室循环管2，出蒸发室循环管37）和轴流泵1构成，但加热室8水平设置，除这一点外，实施例与现有技术基本上是相同的。

附图1给出的实施例在加热室内设置有一个分程隔板40，以将管程分隔为两程。并组焊左管箱10、右管箱5等各零部件成型，其中左管板11，右管板6还需锻打，一般情况下要经热处理后进行钻孔等工序的机加工，同时加工出右管板6上分程用右管板槽口38，折流板13的钻孔工序要与左右管板配钻，以保证其同心度和位置度要求。折流板13安装时缺口位置要上下交错进行，而且应注意间距要求，形成有效的重污冷凝水区和轻污冷凝水区，并使用定距管14、拉杆15、拉杆固定螺母18、换热管17将其连接固定为一个整体管束。再将以上连接所形成的整体管束与加热室壳体8和左管板11、右管板6连接阻焊，之后安装筒壁上各工艺接管、组装左管箱10、右管箱5，其中分程隔板40与右管板6上的分程用右管板槽口38之间形成一个配合，并使用右管板垫39做密封，就使整个换热管17在右管箱5内其横截面上被分为上下不相连通的两个部分，因此，溶液流动时的横截面积相比之前被减小了一半，在保证同样流速的情况下轴流泵1的杨程同时也将减小一半。以上结构和零部件构成了本发明的加热室。

同样按图纸要求将蒸发室壳体25、蒸发室封头27、蒸发室下锥体33等各零部件加工到位，阻焊成为蒸发室，并安装旋风式分离装置26各零部件、安装筒壁上各工艺接管。以上结构和零部件构成了本发明的蒸发室。

本发明中加热室、蒸发室、轴流泵1按图纸位置要求和规定安装到使用位置，并连接各工艺管线、装配DCS控制***，其中出蒸发室循环管37和进加热室循环管2上均连接有膨胀节3、36，可以克服管线膨胀变形，以防止热变形造成受力加大，损坏设备。所有零部件安装完成后构成完整的本发明自汽提管式强制循环蒸发装置。

本发明在正常工作时，启动轴流泵1后被蒸发溶液进由加热室循环管2通过加热室循环液入口4被送入到加热室右管箱5中。在右管箱5、分程隔板40与右管板6和右管板垫39的密封作用下，整个换热管17在右管箱5内其横截面上被分为上下不相连通的两个部分，被蒸发溶液从位于右管箱5下部换热管内流入，参与热交换过程，进入到左管箱10后从被分割的另一半换热管17流回到右管箱5内，再此过程中又进行一次热交换过程。充分换热后的被蒸发溶液由加热室循环液出口21流出，经出加热室循环管22，从蒸发室循环液入口23中沿蒸发室壳体切向进入到蒸发室内，完成一次被蒸发溶液的循环过程。被蒸发溶液切线方向进入到分离室内时，溶液由于运动惯性和重力作用沿分离室内筒壁形成向下的螺旋运动，可增大溶液表面积，使溶液在沸点条件下迅速产生二次蒸汽，强化蒸发效果，同时由于溶液切向螺旋运动与筒壁之间产生摩擦，从而减少结垢形成，延长了设备正常运行周期。

被蒸发溶液由轴流泵1持续推动循环过程，并从加热室蒸汽入口19向加热室壳体8内通入热源蒸汽，流经换热管17的被蒸发溶液被不断加热继而达到沸点，流向蒸发室后在蒸发室壳体25内产生二次蒸汽，形成有效蒸发。

由于采用了卧式安装形式，加热室内的折流板13自然形成自汽结构。由于折流板13的阻挡作用，热源蒸汽将在加热室内沿轴线迂回曲折流动，由于饱和水蒸汽的沸点高于有机挥发物、可凝性气体及硫化氢、二氧化硫等有毒气体，因此饱和水蒸汽被首先冷凝为低臭、无毒、完全符合环保或工艺要求、可回流程循环利用和达到环保标准要求能直接排放的大部分轻污冷凝水，经轻污冷凝水管7排出。之后含有部分饱和水蒸汽和大量有机挥发物、可凝性气体及硫化氢、二氧化硫等有毒气体的蒸汽混合物继续迂回曲折流动并不断参与热交换，蒸汽及可凝性物质发生相变形成重污冷凝水，经重污冷凝水管9排出，再通过其它手段处理，使其达到要求，起到了很好的有效分离，分类处理的效果。大量的有机物挥发物、不凝性气体及有毒气体通过不凝气出口12排出，集中收集后做无害化处理。

在蒸发室壳体25内产生二次蒸汽夹带有大量的微小液滴和其它组分，混合在二次蒸汽中随之流动，若不能有效去除，将影响二次蒸汽的品质，消耗部分能量，降低蒸发效率，而且会在管线中进一步凝结，形成水锤冲击设备，造成设备损毁，需要采用特殊装置将其进行气液分离。本发明采用旋风式分离装置26。首先将导流锥44按设计要求焊接固定在蒸发室壳体25的内壁上，再用数根连接杆42等间隔将阻流盖41牢靠固定。分流筒48为圆柱形圆筒，上部用分流筒顶盖49焊接密封，在分流筒48筒壁上沿不同方向等间距的槽孔连接气液运行的离心式通道。离心式通道由旋风式分离装置离心筒外侧板45、旋风式分离装置离心筒内侧板46、旋风式分离装置离心筒盖板47构成。离心筒外侧板与离心筒内侧板为半径和圆心都不相同的圆形弧板，形成数个截面不断变化的气液运行通道。二次蒸汽在经过由以上零部件构成的旋风式分离装置26后，利用重力、惯性、粘滞阻力和离心力等多重因素影响，气液被精确分离，获得的二次蒸汽品质高、纯净度好，从二次蒸汽出口28中排出，作为其它设备的热源使用。

本发明自汽提管式强制循环蒸发装置由各电控阀门、变频器、液位控制器、差压变送器等电控元件和电气、仪表、控制电脑及程序组成的智能化DCS控制，***按预定程序进行工作，完成连续、有效的蒸发工艺。

Claims (3)

1.一种自汽提管式强制循环蒸发装置，包括：加热室，蒸发室，连通加热室与蒸发室的管路及泵，其特征在于所用的加热室水平放置。

2.根据权利要求1所述的自汽提管式强制循环蒸发装置，其特征在于加热室中设置有垂直于轴线的折流板。

3.根据权利要求1或2所述的自汽提管式强制循环蒸发装置，其特征在于加热室内设置有至少一个分程隔板。

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