Выпарной аппарат

Выпарной аппарат

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для концентрирования кристаллизующихся и накипеобразующих растворов, например, в глиноземном производстве для упаривания алюминатных растворов. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения содержит сепаратор, соосную греющую камеру с патрубком для подвода греющего пара и нижней растворной камерой, выносную циркуляционную трубу и патрубки для подвода и слива раствора. Новым в выпарном аппарате является то, что часть циркуляционной трубы перфорирована отверстиями размером 6-15 мм и снабжена рубашкой с патрубком для подвода греющего пара, размещенным на 3-6 м ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор и снабженным запорной арматурой, а патрубок для слива раствора помещен на 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода последней в сепаратор. Кроме того, нижняя растворная камера может быть выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, а ввод циркуляционной трубы в сепаратор - тангенциальным. Предлагаемый выпарной аппарат обеспечивает интенсификацию работы и снижение металлоемкости. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к выпарной технике и может быть использовано в ряде отраслей, где требуется сконцентрировать (упаривать) кристаллизующиеся и накипеобразующие растворы, например, в глиноземном производстве для упаривания кристаллизующегося алюминатного раствора.

Одной из важнейших проблем, возникающих при использовании выпарных аппаратов, является обеспечение высокой эффективности их работы, позволяющее получить высокую производительность при минимальных энергетических и капитальных затратах. Это даст возможность достигнуть снижения металлоемкости, уменьшения габаритов и уменьшения объемов производственных помещений, в которых они размещены. Для достижения указанных эффектов необходимо, чтобы выпарные аппараты имели максимально возможные коэффициенты теплопередачи, которые зависят от степени совершенства конструкции аппарата и гидродинамического режима его работы. Повышения экономичности можно добиться также увеличением межпромывочного цикла работы аппарата.

Известен выпарной аппарат с опрокинутым контуром циркуляции (авт. свид. СССР №629944, МПК В 01 D 1/10, 1978 г.), включающий греющую камеру и подключенный к ней посредством циркуляционной трубы сепаратор. С целью придания естественной циркуляции обращенного характера, при котором раствор в трубках греющей камеры будет двигаться сверху вниз, в циркуляционной трубе установлен нагреватель. При включении аппарата в работу вначале подают пар в подогреватель, в котором за счет нагрева раствор по трубкам движется снизу вверх. После разогрева всего раствора в аппарате и возникновения обращенной циркуляции подают пар в греющую камеру выпарного аппарата. За счет обращенной циркуляции высота аппарата может быть уменьшена на 4-8 м.

Недостатками аппарата являются значительные гидравлические сопротивления циркуляционного контура, которые из-за наличия подогревателя возрастают на 30-40%, что снижает интенсивность его работы, а также повышенная металлоемкость.

Кроме того, для запуска выпарного аппарата описанной конструкции необходимо, чтобы полезная разность температур была не менее 25. В противном случае обращенная циркуляция "переворачивается" и имеет место кипение в греющих трубках. В многокорпусных установках располагаемая полезная разность температур составляет всего 15-20С, что не позволяет применить этот аппарат.

Известен также выпарной аппарат с вынесенной зоной вскипания с естественной циркуляцией (авт. свид. СССР №73272, МПК В 01 D 1/12, 1964 г.), осуществляемой посредством конической циркуляционной трубы, в котором для усиления циркуляции в трубу вскипания подают пар. Подачу пара осуществляют с помощью инжектора, в котором вторичный пар выпарного аппарата сжимается греющим паром, в результате чего сокращается его расход. Недостатком аппарата является то обстоятельство, что расход пара на усиление циркуляции соизмерим с расходом греющего пара, поступающего на выпаривание.

Известен также выпарной аппарат (авт. свид. СССР №73997, МПК В 01 D 1/14, 1964 г.), в котором для усиления циркуляции раствора применяют устройство типа струйного насоса, питаемого паром или газом извне, смонтированное на трубе вскипания (на циркуляционной трубе, соединяющей выходную часть греющей камеры с сепаратором). В этом аппарате за счет струйного насоса пар высокого давления используется для усиления циркуляции.

Недостатком аппарата является ненадежность струйного насоса и незначительный эффект усиления циркуляции, несмотря на большой расход греющего пара. Это обусловлено несколькими причинами: а) конденсация струи пара в холодном растворе вызывает гидравлические удары, приводящие к вибрации всего аппарата; б) образование вторичных контуров циркуляции внутри трубы вскипания, т.е. часть раствора, выходящего из струйного насоса, не поднимается вверх по трубе вскипания, а опускается вниз. В результате снижается КПД насоса и требуется значительный расход пара.

Известен выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения (авт. свид. СССР №633537 МПК В 01 D 1/12, 1978 г.), содержащий вертикальную греющую камеру с подъемной трубой, циркуляционную трубу, патрубки ввода и вывода раствора и сепаратор, снабженный цилиндрической камерой для ввода исходного раствора, установленной снаружи подъемной трубы на ее верхнем конце, а в стенках подъемной трубы, находящихся в камере, выполнены отверстия.

Недостатком известного аппарата является невозможность использования для выпаривания накипеобразующих и кристаллизующихся растворов ввиду зарастания отверстий в стенках подъемной трубы, хотя аппараты с вынесенной зоной кипения предназначены именно для таких растворов. Кроме того, в случае работы аппарата с естественной циркуляцией потребуется значительная высота трубы вскипания, что вызовет увеличение массы и размеров аппарата.

Наиболее близким к заявляемому выпарному аппарату по конструктивному устройству и по технической сущности является выпарной аппарат с естественной циркуляцией раствора, описанный в книге Еремина Н.И. и др. Процессы и аппараты глиноземного производства. - М.: Металлургия, 1980. - с.315, рисунок 134. Данный аппарат принят за прототип.

Аппарат состоит из сепаратора, соосной греющей камеры с патрубком для подвода греющего пара, нижней растворной камеры, выносной циркуляционной трубы и вынесенной зоны кипения. Аппарат имеет патрубки для подвода и слива раствора.

Рассматриваемый аппарат работает следующим образом. Исходный раствор поступает в аппарат через патрубок для подвода раствора. В аппарате происходит смешение исходного раствора с находящимся в нем циркулирующим раствором. Смесь указанных растворов опускается по циркуляционной трубе в нижнюю растворную камеру, откуда входит в трубки греющей камеры. В межтрубное пространство греющей камеры подводится пар, который конденсируется на трубках, отдавая свое тепло раствору. За счет подогрева плотность раствора уменьшается, и он вытесняется наверх более холодным раствором. На выходе из греющей камеры в вынесенной зоне кипения происходит вскипание раствора, которое происходит по всей высоте зоны кипения. Вскипевший раствор поступает в сепаратор, где вторичный пар отделяется от раствора и выводится из аппарата. Отделенный от пара раствор из сепаратора по выносной циркуляционной трубе поступает в нижнюю растворную камеру, а затем в греющую камеру. Часть циркулирующего в аппарате раствора отводится через патрубок для слива раствора.

Достоинством данного аппарата является вынос зоны кипения раствора из греющих трубок. Другое достоинство аппарата-прототипа состоит в соосном расположении сепаратора и греющей камеры, позволяющим уменьшить занимаемые производственные площади. За счет этого интенсифицируется работа аппарата, повышается его производительность, снижается инкрустация трубок, что ведет к увеличению межпромывочного периода работы и, следовательно, к снижению энергозатрат.

Недостаток данного аппарата состоит в том, что вынесенная зона кипения имеет очень большую высоту. Это приводит к увеличению металлоемкости аппарата. По опытным данным, высота зоны кипения в выпарном аппарате с естественной циркуляцией может достигать 8-10 м, вследствие того, что раствор в данной зоне содержит пузырьки пара, облегчающие его. Столь большая высота зоны кипения ведет не только к увеличению металлоемкости аппарата, но и к увеличению высоты и объема производственного здания, в котором располагается аппарат. Уменьшение высоты зоны кипения аппарата приводит к тому, что раствор будет кипеть в трубках. Вследствие этого интенсивность работы снизится и внутри труб будут отложения солей, вызывающие снижение межпромывочного периода работы, необходимость промывки аппарата и увеличение энергозатрат на упарку промывных вод.

Другим недостатком аппарата-прототипа является то, что, пройдя по циркуляционной трубе, раствор попадает в нижнюю растворную камеру, площадь сечения которой значительно больше, чем сечение циркуляционной трубы. При этом, в случае наличия в растворе частиц твердой фазы, в нижней растворной камере происходит ее осаждение. В результате этого снижается скорость циркуляции и интенсивность работы аппарата, происходит зарастание трубок солью, что требует промывки, приводящей к увеличению энергозатрат.

Указанных недостатков лишен предлагаемый выпарной аппарат, при эксплуатации которого будет достигнут желаемый результат - интенсификация работы и снижение металлоемкости.

Для достижения необходимого технического результата в выпарном аппарате с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения, содержащем сепаратор, соосную греющую камеру с патрубком для подвода греющего пара и нижней растворной камерой, выносную циркуляционную трубу и патрубки для подвода и слива раствора, часть циркуляционной трубы перфорирована отверстиями размером 6-15 мм и снабжена рубашкой с патрубком для подвода греющего пара, размещенным на 3-6 м ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор и снабженным запорной арматурой, а патрубок для слива раствора помещен на 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода последней в сепаратор. Предлагаемый выпарной аппарат также имеет нижнюю растворную камеру, выполненную в виде перевернутого усеченного конуса. Кроме того, ввод циркуляционной трубы в сепаратор выполнен тангенциальным.

Заявляемое изобретение отвечает всем критериям патентоспособности.

Выпарной аппарат является новым, т.к. из уровня техники не известны решения с такой же совокупностью существенных признаков, о чем свидетельствует приведенный выше анализ аналогов.

Выпарной аппарат имеет изобретательский уровень, т.к. его конструктивные отличия для специалиста явным образом не следуют из известного уровня техники. Такое утверждение основано на результатах проведенных заявителями патентных исследований. Ни одно из выявленных решений не имеет признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого выпарного аппарата.

Изобретение промышленно применимо, может быть использовано в промышленности, в тех ее отраслях, что указаны в начале описания. Все признаки изобретения выполнимы и воспроизводимы и для достижения ожидаемого технического результата используются в полном объеме.

Представляемое ниже описание конкретного выполнения аппарата -подтверждение тому.

На чертеже дана схема заявленного выпарного аппарата.

Заявляемый выпарной аппарат с естественной циркуляцией состоит из сепаратора 1, соосной с ним и размещенной под сепаратором греющей камеры 2 с патрубками для подвода греющего пара 3 и отвода конденсата 4, нижней растворной камеры 5, выносной циркуляционной трубы 6. В аппарате имеются патрубки для подвода 7 и слива раствора 8, а также для отвода вторичного пара 9. Часть циркуляционной трубы 10 перфорирована отверстиями размером 6-15 мм и снабжена рубашкой 11 с патрубком для подвода пара 12, размещенным на 3-6 м ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор и снабженным запорной арматурой 13. Патрубок для слива раствора 8 помещен на 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода последней в сепаратор. Ввод 14 циркуляционной трубы 10 в сепаратор 1 выполнен тангенциальным. В циркуляционной трубе имеется вынесенная зона кипения 15. Нижняя растворная камера 5 выполнена в виде перевернутого конуса.

Аппарат работает следующим образом. После заполнения аппарата исходным раствором через патрубок 7 открывают запорную арматуру 13 и через патрубок 12 подают греющий пар в рубашку 11, откуда пар через перфорацию по циркуляционной трубе 10 поступает внутрь трубы 6. Пар поступает в трубу через перфорацию 10 в виде пузырьков, которые движутся вдоль стенки циркуляционной трубы 6, пока не будут сконденсированы раствором. При этом происходит подогрев раствора и подъем его вверх по трубе за счет вытеснения более холодным раствором.

При достижении подогретым раствором зоны кипения 15 раствор начинает вскипать. Причем, по мере продвижения вверх, закипает все большее и большее количество раствора, пока не закипит весь раствор. Кипящий раствор из выносной зоны кипения циркуляционной трубы 15 входит в сепаратор 1 через тангенциальный ввод 14, расположенный над уровнем раствора в аппарате, определяемым патрубком слива раствора 8, на высоте 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы. Тангенциальный ввод 14 кипящего раствора в сепаратор 1 обеспечивает стабильные условия прокипания раствора и отделения вторичного пара, а также равномерно распределяет раствор по сепаратору 1. Прокипевший раствор опускается вниз по сепаратору и входит сверху в греющую камеру 2. По трубкам греющей камеры 2 раствор движется сверху вниз.

Из греющей камеры 2 раствор поступает в нижнюю растворную камеру 5, а затем в циркуляционную трубу 6. По циркуляционной трубе 6 раствор подымается вверх, вытесняя смешанный с паром и подогретый раствор. Таким образом осуществляется циркуляция раствора в аппарате в период его пуска.

Подачу пара в циркуляционную трубу через патрубок 12 осуществляют в течение 5-10 мин. При этом раствор нагревается до 80-85С, что свидетельствует о циркуляции раствора в аппарате в требуемом направлении. После этого через патрубок 3 в греющую камеру аппарата 2 подают греющий пар, а конденсат пара отводится через патрубок 4, а затем постепенно поднимают давление пара до необходимого. Сразу после подачи пара в греющую камеру запорную арматуру 13 закрывают, т.е. прекращают подачу пара в циркуляционную трубу. При этом раствор в аппарате циркулирует в прежнем, т.е. обращенном направлении, подогреваясь в греющей камере. Об этом свидетельствует положительная разность температур между температурами раствора после и до греющей камеры.

Таким образом аппарат работает в установившемся режиме. При этом в аппарат через патрубок 7 постоянно подводится исходный раствор, а упаренный раствор сливается через патрубок 8. Вторичный пар, выделившийся из раствора, отводится через патрубок 9. В случае аварийного падения давления греющего пара открывают запорную арматуру 13 для подачи пара в циркуляционную трубу до восстановления необходимого давления.

Далее рассмотрим подробнее необходимость и достаточность как каждого из отличительных признаков заявляемого технического решения, так и всех вместе.

Заявленная совокупность признаков предлагаемого технического решения позволяет перенести зону кипения раствора в выносную циркуляционную трубу, тогда как в прототипе вынесенная зона кипения располагается над греющими трубками. То есть заявленный аппарат работает как аппарат с обращенной естественной циркуляцией.

Нахождение зоны кипения раствора в выносной циркуляционной трубе позволяет уменьшить высоту аппарата, то есть металлоемкость, имея практически любую высоту зоны кипения. При этом аппарат может быть спроектирован таким образом, чтобы иметь высокую скорость циркуляции (определяющую интенсивность работы), приводящую к возрастанию высоты зоны кипения без увеличения металлоемкости.

Для поддержания устойчивой обращенной циркуляции в аппарате необходимо, чтобы патрубок 8 слива раствора из аппарата, определяющий уровень раствора в аппарате, располагался на 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы 6 ниже ввода последней в сепаратор 1.

Введение в циркуляционную трубу 6 острого пара при запуске аппарата, во-первых, направляет циркуляцию раствора в необходимом, то есть обращенном направлении, а во-вторых, подогревает раствор. При этом ввод пара в циркуляционную трубу 6 благодаря наличию рубашки и отверстий в стенках трубы 6 позволяет ускорить запуск аппарата в работу. Это объясняется, по-видимому, тем, что при движении раствора по циркуляционной трубе наименьшая скорость раствора имеет место в непосредственной близости от стенки, вследствие трения раствора об ее шероховатости. Подвод пара через отверстия в стенке циркуляционной трубы как бы "смазывает" движущийся раствор, снижая сопротивление трения о стенку трубы.

В результате на запуск аппарата требуется 5-10 мин (и даже 2-3 мин для горячего раствора), в то время как при подводе пара в центральную часть трубы необходимо в 2-3 раза больше времени. Кроме того, как показали испытания, благодаря заявленной конструкции ввода пара в циркуляционную трубу запуск аппарата, то есть создание обращенной циркуляции раствора, происходит при температуре 80-85С. В случае же подвода пара в центральную часть циркуляционной трубы необходимая обращенная циркуляция раствора в аппарате начинается при температуре 100-105С. Вследствие снижения температуры, при которой начинается обращенная циркуляция, снижается количество пара, затрачиваемое на запуск аппарата, т.е. энергозатраты.

Признаки предлагаемого технического решения, заключающиеся в перфорировании части циркуляционной трубы 6 отверстиями размером 6-15 мм и снабжении ее рубашкой с патрубком, сами по себе известны в технике. Подобные признаки, например, описаны в авт. свид. СССР №633537 (см. аналоги). Однако свойства, проявляемые указанными признаками в заявленном и известном решениях, существенно отличаются друг от друга.

В известном решении отверстиями перфорируется верхний конец подъемной трубы выпарного аппарата, снабженной наружной рубашкой, через которую в зону кипения подводится исходный раствор. Отличие известного решения от заявленного состоит в месте расположения перфорации с рубашкой: в известном решении - в верху подъемной трубы, а в заявленном -в циркуляционной трубе на 3-6 м ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор. Другое отличие состоит в том, что в известном решении рубашка (камера) служит для ввода исходного раствора, который через перфорацию в подъемной трубе поступает в зону кипения при работе аппарата. В то время как в заявляемом решении рубашка снабжена патрубком для подвода греющего пара. Причем пар в рубашку подают кратковременно: только при запуске аппарата или при аварийном падении давления, когда расход пара регулируют запорной арматурой.

Существенно отличаются и достигаемые результаты. Если в заявляемом решении в циркуляционную трубу через патрубок, размещенный на рубашке, подавать не греющий пар, а исходный раствор (как в авт. свид. №633537), обращенной циркуляции в аппарате не будет, так как исходный раствор, как правило, имеет температуру меньшую, чем температура кипения раствора в аппарате. При попадании в циркуляционную трубу исходный раствор снизит температуру подогретого раствора в аппарате, что исключит кипение раствора в циркуляционной трубе, то есть обращенную циркуляцию. При этом раствор в аппарате будет циркулировать в обычном направлении, то есть снизу-вверх по греющей камере. Это приведет к кипению раствора в трубках, отложению солей в них и снижению интенсивности работы аппарата.

Применение известного признака - рубашки с перфорированной подъемной трубой, расположенной на верхнем конце трубы, в заявленном выпарном аппарате не позволит получить ожидаемый результат. При подаче в рубашку исходного раствора последний за счет более низкой температуры, по сравнению с раствором в аппарате, приведет к исключению кипения в трубе и к переходу направления циркуляции в аппарате на противоположное, со всеми перечисленными выше последствиями. Если в рубашку подавать пар, то он не сможет смешаться с раствором в трубе и сразу попадет в паровую зону сепаратора. При этом в аппарате не будет обращенной циркуляции раствора и ожидаемых результатов по интенсификации его работы.

На основании изложенного видно, что заявленное техническое решение по своим свойствам и получаемым результатам существенно отличается от известного.

Заявленный размер отверстий для подвода пара 6-15 мм также является необходимым для достижения положительного эффекта. Подвод пара через отверстия с диаметром менее 6 мм ведет к тому, что вводимого пара недостаточно для снижения сопротивления движения пристенного слоя раствора в трубе. Кроме того, при выпаривании накипеобразующих растворов, например, алюминатных растворов в глиноземном производстве, возможно зарастание и забивка малых отверстий накипью. Подвод пара через отверстия с размером больше 15 мм приводит к гидроударам, разрушающим аппарат. Это объясняется тем, что через большие отверстия в раствор входят большие пузырьки пара, которые при конденсации охлопываются, создавая гидроудары.

Размещение рубашки с патрубком для подвода греющего пара на 3-6 м ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор необходимо для обеспечения устойчивой циркуляции раствора и быстрого запуска аппарата. Заявленное расположение рубашки с патрубком подвода пара позволяет добиться оптимального режима течения парожидкостной смеси, образованной раствором и введенным паром.

При оптимальном расположении узла ввода пара в циркуляционную трубу в ней вначале происходит конденсация пара, за счет чего раствор подогревается, а затем, по мере подъема раствора, начинается его вскипание вследствие уменьшения гидростатического давления. В результате облегчения столба раствора в циркуляционной трубе между зонами конденсации пара и кипения раствора возникает движущий напор, расходуемый на создание обращенной циркуляции. Для эффективного использования вводимого пара необходимо обеспечить подвод пара ниже зоны вскипания раствора. Для создания же наибольшей скорости циркуляции (определяющей эффективность работы аппарата) следует обеспечить наибольшую высоту зоны, в которой происходит конденсация пара.

Оптимальное расположение узла ввода пара в циркуляционную трубу аппарата было определено экспериментально при испытаниях выпарного аппарата заявленной конструкции. При размещении рубашки с патрубком ввода пара на высоте менее 3 м от ввода циркуляционной трубы в сепаратор вводимый пар попадает, по-видимому, сразу в зону кипения. В результате этого эффективность использования пара резко снижается, что проявляется в значительном увеличении времени запуска аппарата, возрастании расхода пара и в повышении температуры раствора, при которой начинается циркуляция раствора.

В случае, если рубашка с патрубком подвода пара размещена на высоте более 6 м от ввода циркуляционной трубы в сепаратор, вводимый пар конденсируется в растворе. При этом зона конденсации не оказывает влияния на облегчение столба раствора в циркуляционной трубе, а практически снижает движущую силу циркуляции раствора в аппарате. Все эти обстоятельства приводят к перерасходу пара. Кроме того, в данном случае снижается надежность работы выпарного аппарата, так как обращенная циркуляция в этих условиях может смениться на противоположную по направлению, как это неоднократно имело место при испытаниях опытного аппарата.

Снабжение патрубка 12 для подвода пара к рубашке 11 на циркуляционной трубе запорной арматурой 13 позволяет отключить подачу пара в циркуляционную трубу после запуска аппарата, то есть создания в нем необходимой циркуляции раствора. При резком падении давления греющего пара, подаваемого в греющую камеру аппарата, обращенная циркуляция может быть нарушена. Поэтому в данном случае при помощи запорной арматуры 13 пар вновь подается в циркуляционную трубу для поддержания циркуляции раствора до восстановления нормального давления пара.

Для обеспечения устойчивой и высокоэффективной циркуляции раствора в аппарате при высокой скорости движения раствора необходимо, чтобы гидравлическое сопротивление циркуляционного контура аппарата было минимальным. В том числе, согласно теории, следует исключить потери напора (движущего циркуляцию в аппарате) на подъем кипящего раствора над уровнем раствора в аппарате. Однако, как показали испытания опытного аппарата, наиболее устойчивой и эффективной циркуляция является, если патрубок 8 для слива раствора (определяющий уровень раствора в аппарате) помещен на 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода последней в сепаратор. При высоте расположения патрубка слива 8 менее чем на 0,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ее ввода в сепаратор работа аппарата является неустойчивой. Циркуляция раствора в этом случае может быть как обращенной, так и поменяться на противоположную, хотя гидравлическое сопротивление циркуляционного контура при этом минимальное.

Если же патрубок слива раствора расположен на высоте более 1,5 диаметра циркуляционной трубы от места ее входа в сепаратор, то интенсивность работы аппарата резко упадет. При столь большой высоте обращенная циркуляция раствора может прекратиться и раствор закипит в теплообменных трубках греющей камеры, что вызовет отложения в них накипи.

Выполнение нижней растворной камеры 5 заявляемого выпарного аппарата в виде перевернутого усеченного конуса способствует созданию устойчивой и высокоэффективной циркуляции раствора в аппарате. Конусная нижняя растворная камера 5 обеспечивает плавный переход подогретого раствора, вышедшего из греющей камеры в циркуляционную трубу. При этом исключается образование застойных зон, которое может быть в растворной камере любой другой формы. Образование застойных зон ведет к осаждению в них твердой фазы из упариваемого раствора. Вследствие этого уменьшается или полностью прекращается циркуляция раствора в аппарате и его приходится промывать.

Для получения устойчивой обращенной циркуляции раствора в заявляемом выпарном аппарате ввод циркуляционной трубы в сепаратор выполнен тангенциальным. Тангенциальный ввод циркуляционной трубы создает стабильные условия прокипания раствора в сепараторе и входа прокипевшего раствора в греющую камеру. Тем самым обеспечивается эффективная работа всего выпарного аппарата. Центральный ввод циркуляционной трубы в сепаратор создаст в последнем волны раствора, которые нарушают равномерность прокипания раствора и входа его в греющую камеру. Вследствие этого циркуляция раствора в аппарате будет недостаточно устойчивой, а работа -недостаточно эффективной.

Заявленный выпарной аппарат при испытаниях показал высокую эффективность работы. Эффективность работы выпарных аппаратов характеризуется коэффициентом теплопередачи. При испытаниях заявленного аппарата при упаривании алюминатного раствора средний коэффициент его теплопередачи составлял 3000-3200 Вт/м²·К, в то время как у прототипа, работающего в аналогичных условиях, коэффициент теплопередачи был 1200-1500 Вт/м²·К.

Кроме того, заявленный аппарат работал без промывки 5 сут, тогда как у прототипа межпромывочный период работы составляет 20-24 ч. При этом на всем протяжении работы заявленный аппарат работал стабильно с устойчивой циркуляцией раствора.

Наряду с изложенным следует отметить, что благодаря выносу зоны кипения в заявленном аппарате в циркуляционную трубу снижается его металлоемкость. По сравнению с прототипом металлоемкость заявленного выпарного аппарата меньше на 30%.

Формула изобретения

1. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения, содержащий сепаратор, соосную греющую камеру с патрубком для подвода греющего пара и нижней растворной камерой, выносную циркуляционную трубу и патрубки для подвода и слива раствора, отличающийся тем, что часть циркуляционной трубы перфорирована отверстиями размером 6-15 мм и снабжена рубашкой с патрубком для подвода греющего пара, размещенным на 3-6 м ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор и снабженным запорной арматурой, а патрубок для слива раствора помещен на (0,5-1,5) диаметра циркуляционной трубы ниже ввода последней в сепаратор.

2. Выпарной аппарат по п.1, отличающийся тем, что нижняя растворная камера выполнена в виде перевернутого усеченного конуса.

3. Выпарной аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ввод циркуляционной трубы в сепаратор выполнен тангенциальным.

РИСУНКИ

Рисунок 1