CN104773778B - 卧式旋转桨叶蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种卧式旋转桨叶蒸发器，包括外壳、空心轴及连在空心轴上的多个桨叶，工作时将水蒸汽送入传动轴及夹套中，通过干燥机内壁及桨叶加热溶液，溶液中水得到蒸发，桨叶顶端设多个推进导板，两桨叶间设刮板，刮板固定在外壳上，外壳一端上方设稀溶液入口，另一端下方设浓溶液出口，每个桨叶均焊接在桨叶座上，并与空心轴相通，桨叶座左右两平面上设置安装桨叶密封圈的密封槽及多个与传动棒相连的孔，通过传动棒及圆螺母与空心轴固定，采用桨叶密封圈实现桨叶间的密封，本发明的卧式旋转桨叶蒸发器，单台设备蒸发量大，装机容量小，传热性能好，运行成本低，换热面无结垢现象，无需化学清洗，无任何二次污染。

Description

卧式旋转桨叶蒸发器

技术领域

本发明属于一种蒸发器，尤其用于化工生产中含盐废水的蒸发。

背景技术

目前，用于化工生产中含盐废水的蒸发装置，为防止废水在换热面上的结垢，通常采用强制循环蒸发器和刮板蒸发器；强制循环蒸发器需要设置大功率循环泵，存在耗电量大、泵叶片易磨损和管路长易堵塞等缺陷；刮板蒸发器的刮片，旋转速度高，对于有结晶的含盐废水，刮片磨损很大，设备无法正常运行；而新型的蒸发浓缩器(ZL201210285407.4)，采用换热管束的旋转运动，使外管与需蒸发的废水有一定的相对速度，结垢现象大大减少，但是旋转运动中的管束，侧面与液体相对速度较大，由于管束间距较小，恒定的旋转速度，使得管束迎面与背面附着一定的液体，换热面与液体相对速度较小，传热性能差，还会出现一定量的结垢，因此一段时间后需要化学清洗，产生了二次污染。

发明内容

技术问题：本发明提供一种传热系数高，蒸发强度大，设备制造成本低，无任何结垢现象，无任何二次污染、用于含盐废水的卧式旋转桨叶蒸发器。

技术方案：本发明的卧式旋转桨叶蒸发器，包括设置在外壳内的空心轴、刮板和设置在所述空心轴上的多个环形桨叶，环形桨叶的顶板上设置多个推进导板，所述刮板固定在外壳内壁上并设置在两个相邻环形桨叶之间的空隙中。环形桨叶是由桨叶座、安装在桨叶座上的两个侧板和位于外边缘的环形的顶板密闭组成的空心结构，在桨叶内部设置有安装在侧板上的加强筋、隔板和集水板，所述隔板一端与顶板连接，另一端与桨叶座连接，所述集水板一端与桨叶座连接；在空心轴内，与每个环形桨叶对应处均设置有桨叶进汽排水管，所述桨叶进汽排水管的两端开口均穿过空心轴的管壁并通过桨叶座上的开口与桨叶内部连通。桨叶进汽排水管正中间设有中间堵板，将桨叶进汽排水管分割为彼此隔离的两个管段，其中一个管段的端部开口位于隔板与集水板间的管壁上，并在临近中间堵板的管壁上设置有与空心轴连通的桨叶排水口；桨叶进汽排水管的另一个管段上，在临近中间堵板的管壁上设置有与空心轴连通的桨叶进汽口。

本发明的优选方案中，桨叶排水口与空心轴垂直设置，桨叶进汽口与空心轴平行且背对蒸汽流向设置。

本发明的优选方案中，环形桨叶的桨叶座依次套在空心轴上，桨叶座侧面设置有密封槽及多个安装孔，端部的空心轴堵头上设置有对应的安装孔，顶端桨叶座与空心轴堵头通过设置在安装孔中的传动棒固定连接，两相邻桨叶座之间的密封槽中安装有桨叶密封圈，实现环形桨叶间的密封，两相邻桨叶座上的安装孔相对应，并通过设置在其中的传动棒固定连接。

本发明的优选方案中，空心轴一端与电机减速机连接，另一端与内管固定旋转接头相连。

本发明的优选方案中，外壳上方设有稀溶液入口，下方设有浓溶液出口。

本发明的卧式旋转桨叶蒸发器，需蒸发的废水在换热面外，热源在换热面内，不需要采用大功率的强制循环泵解决换热面结垢问题；不同的是，为解决采用管束旋转(专利ZL201210285407.4)可能出现的换热管束迎面与背面的结垢及传热差的问题，本发明采用一组垂直的环形桨叶作为蒸发器换热面，热源在桨叶内部，废水在桨叶外蒸发，环形桨叶的旋转运动，使得桨叶任何地方都与废水有一定的相对速度，传热性能得到改善，除此以外，在垂直的两个环形桨叶间，还设置有刮板，除垢性能大大提高，而且旋转一圈，刮板在换热面上强烈扰动一次，大大提高了传热系数。一般来讲，如果环形桨叶采用焊接方法与空心轴连接，桨叶间距大，单位体积内可设置的换热面积小于专利ZL201210285407.4管束面积，单位处理量的设备体积大、制造成本高。为此，根据液体对环形桨叶旋转阻力较小的特点，本发明环形桨叶与空心轴的连接采用传动棒及圆螺母连接方式，可大大减少桨叶间距，单位体积内可设置的换热面积可达专利ZL201210285407.4的管束面积，在桨叶座上的密封槽内添加密封材料，可实现环形桨叶与空心轴间的密封。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、强制循环蒸发器，采用管式蒸发，热源在管外，被蒸发的废水在管内，为防止废水在管内结垢，废水需要一定的流速，通常设置大功率循环泵，与强制循环蒸发器相比，本发明无需强制循环泵，还可彻底解决结垢问题，因此，装机容量小，运行成本低，不存在泵叶片易磨损和管路长易堵塞等缺陷；

2、刮板蒸发器，热源设在外壳的外夹套上，被蒸发的废水采用高速离心力布置在蒸发器的外壳内壁上，以行成薄膜，刮板蒸发器的刮片旋转速度高，对于有结晶的含盐废水，刮片磨损很大，与刮板蒸发器相比，本发明旋转速度大大降低，只有刮板蒸发器的1/10---1/20，无磨损问题，同时，刮板蒸发器只有外壁作为换热面，单台换热面极小，一般最高为100m²，无法用于大量的废水处理，而本发明单台换热面可达800m²。

3、新型的蒸发浓缩器(ZL201210285407.4)，也是采用管式蒸发，但热源在管内，被蒸发的废水在管外，采用换热管束的旋转运动，使外管与需蒸发的废水有一定的相对速度，以减少结垢现象，与其相比，本发明采用一组垂直的环形桨叶作为蒸发器换热面，在垂直的两个环形桨叶间，设置有刮板，除垢性能得到提高，没有化学清洗产生的废液，还强化了传热，另外，本发明设计了环形桨叶与空心轴的连接方式，大大减少桨叶间距，单台设备可设置的换热面积与专利ZL201210285407.4相当，弥补了本发明的垂直环形桨叶作为蒸发器换热面面积小的不足。

附图说明

图1是本发明系统示意图。

图2是本发明空心轴与桨叶结构示意图。

图3是本发明桨叶内结构示意图。

图4是桨叶进汽排水管结构示意图，图4a为主视图(从图4b右方向投射)，图4b为左视图。

图5是桨叶座间传动连接示意图，图5a为主视图，图5b为图5a的剖视图(从图5a左方向箭头处投射)。

图中有：1电机减速机，2空心轴，3环形桨叶，4稀溶液入口，5刮板，6排汽口，7填料密封，8进汽口，9排水口，10浓溶液出口，11夹套排水口，12夹套，13夹套进汽口，14空心轴堵头，15桨叶进汽排水管，16传动棒，17推进导板，18桨叶密封圈，19桨叶根部密封圈，20压盖，21圆螺母，22空心轴右接头，23内管固定旋转接头，24虹吸弯头，25加强筋，26隔板，27集水板，28桨叶座，29桨叶排水口，30桨叶进汽排水管中间堵板，31桨叶进汽口，32蒸汽压缩机，33侧板，34顶板，35外壳。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种卧式旋转桨叶蒸发器由外壳35、空心轴2及连在空心轴2上的多个环形桨叶3组成，空心轴2水平放置，每个环形桨叶在空心轴2的带动下旋转运动，两环形桨叶3间设刮板5，刮板固定在外壳35上，环形桨叶3顶端设多个推进导板17，空心轴2与空心轴堵头14连，空心轴堵头14与电机减速机1相接，空心轴2另一端与内管固定的旋转接头23连，旋转接头23上设有蒸汽进口8及冷凝排水口9，外壳35一端上方设稀溶液入口4，另一端下方设浓溶液出口10。

连在空心轴2上的环形桨叶3由左右两侧板33、顶板34及桨叶座28密闭组成，内设加强筋25、隔板26及集水板27，在隔板26与集水板27间及其对面的桨叶座28上设有两孔，与连在空心轴2上的桨叶进汽排水管15相通，桨叶座28左右两平面上设置安装桨叶密封圈18的密封槽及多个与传动棒16相连的孔，最左边环形桨叶3与空心轴堵头14通过传动棒16相连，最右边环形桨叶3通过圆螺母21与空心轴2固定，采用桨叶密封圈18实现环形桨叶3间的密封，确保空心轴2及环形桨叶3内的水蒸汽不会泄露到被蒸发的溶液中。

桨叶进汽排水管15，中间设有中间堵板30，紧靠中间堵板30的管上、下分别设有桨叶排水口29和桨叶进汽口31，桨叶排水口29与空心轴2垂直，桨叶进汽口31与空心轴2平行且背对蒸汽流向。

实施例2

从稀溶液入口4送入蒸发器，在蒸发器中溶液受环形桨叶3加热而得到蒸发，蒸发出的水蒸汽，由排汽口6排出，进入蒸汽压缩机32，升压升温后的水蒸汽做为蒸发器热源，一部分送入夹套12的夹套进汽口13，对夹套12进行加热，冷凝水由设置在夹套12最下端的排水口11排出；另一部分经旋转接头23的蒸汽进口8送入空心轴2中，通过桨叶蒸汽进口31进入每个环形桨叶3，对稀溶液进行加热，浓溶液(夹带有结晶盐)由浓溶液出口10排出，空心轴2一端设轴堵头14(通常与电机减速机1相连)，空心轴2另一端设置虹吸弯头24及冷凝水排出口9，将冷凝水排出。

采用蒸汽压缩机32，将进入蒸发器的稀溶液分离成由浓溶液出口10排出的浓溶液及由旋转接头23排水口9和夹套排水口12排出的冷凝水，实现了稀溶液的蒸发与浓缩。

由浓溶液出口10排出的浓溶液及由旋转接头23排水口9和夹套排水口12排出的冷凝水，温度较高，可以使用处于环境温度的稀溶液进行热回收，以进一步提高热效率，降低运行成本。

本发明装置的工作过程如下：

卧式旋转桨叶蒸发器空心轴2由电机减速机1带动，稀溶液从稀溶液入口4送入蒸发器。蒸发出的水蒸汽，由排汽口6排出，进入蒸汽压缩机32，升压升温后的水蒸汽做为蒸发器热源，一部分送入夹套12的夹套进汽口13，对夹套进行加热，冷凝水由夹套排水口排出；另一部分经旋转接头23的蒸汽进口8送入空心轴中，通过桨叶蒸汽进口31进入每个桨叶，对稀溶液进行加热。当桨叶堵板26转至上方时，桨叶内蒸汽冷却后产生的冷凝水通过桨叶排水口29排出，当桨叶堵板26转至下方时，桨叶排水口29无冷凝水排出，起到桨叶蒸汽进口的作用。设在环形桨叶3顶部的推进导板17，将溶液中结晶出的盐类向前推进，浓溶液(夹带有结晶盐)由浓溶液出口10排出，空心轴2一端设轴堵头14(通常与电机减速机1相连)，空心轴2另一端设置虹吸弯头24及冷凝水排出口9，将冷凝水排出。在两个圆盘桨叶间，设有刮板5，及时清除桨叶表面的污垢或结晶盐，同时扰动了桨叶表面流体，强化了传热。

空心轴2上的环形桨叶3由左右两侧板33、顶板34及桨叶座28密闭组成，桨叶内设加强筋25、隔板26及集水板27，在隔板26与集水板27间及其对面的桨叶座28上设有两孔，与连在空心轴2上的桨叶进汽排水管15相通，桨叶座28左右两平面上设置安装桨叶密封圈18的密封槽及多个与传动棒16相连的孔，最左边环形桨叶3与空心轴堵头14通过传动棒16相连，最右边桨叶3通过圆螺母21与空心轴2固定，采用桨叶密封圈18实现环形桨叶3间的密封；通过传动棒16及密封18的设计，每个环形桨叶3在与空心轴2连接前是一个独立的零部件，即两侧板33、顶板34、桨叶座28、加强筋25、隔板26及集水板27已连成一个整体，所以桨叶间的间距可以做得很小(例如70mm)，但是如果环形桨叶3直接焊接在空心轴2上，受焊接空间的限制，桨叶间的间距大于150mm，单位体积内可设置的桨叶数量增加一倍多，用于蒸发的换热面积增加，单位体积及单台设备蒸发量大。

桨叶进汽排水管15中间设有中间堵板30，紧靠中间堵板30的管上、下分别设有桨叶排水口29和桨叶进汽口31，桨叶排水口29与空心轴2垂直，桨叶进汽口31与空心轴2平行且背对蒸汽流向。桨叶排水口已接近空心轴中心，因空心轴内的冷凝水位不会到达轴中心，所以不会出现空心轴内的冷凝水倒灌到桨叶内，也不会出现从桨叶流出的水直接进入桨叶进汽口回到桨叶。

本发明的卧式旋转桨叶蒸发器，空心轴的刚度和强度高，装机容量小，运行成本低，换热面无结垢现象，传热性能好，单台设备蒸发量大。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种卧式旋转桨叶蒸发器，其特征在于，该蒸发器包括设置在外壳(35)内的空心轴(2)、刮板(5)和设置在所述空心轴(2)上的多个环形桨叶(3)，环形桨叶(3)的顶板(34)上设置多个推进导板(17)，所述刮板(5)固定在外壳(35)内壁上并设置在两个相邻环形桨叶(3)之间的空隙中；

所述环形桨叶(3)是由桨叶座(28)、安装在桨叶座(28)上的两个侧板(33)和位于外边缘的环形的顶板(34)密闭组成的空心结构，在桨叶(3)内部设置有安装在侧板(33)上的加强筋(25)、隔板(26)和集水板(27)，所述隔板(26)一端与顶板(34)连接，另一端与桨叶座(28)连接，所述集水板(27)一端与桨叶座(28)连接；在空心轴(2)内，与每个环形桨叶(3)对应处均设置有桨叶进汽排水管(15)，所述桨叶进汽排水管(15)的两端开口均穿过空心轴(2)的管壁并通过桨叶座(28)上的开口与桨叶(3)内部连通；

所述桨叶进汽排水管(15)正中间设有中间堵板(30)，将桨叶进汽排水管(15)分割为彼此隔离的两个管段，其中一个管段的端部开口位于隔板(26)与集水板(27)间的管壁上，并在临近中间堵板(30)的管壁上设置有与空心轴(2)连通的桨叶排水口(29)；桨叶进汽排水管(15)的另一个管段上，在临近中间堵板(30)的管壁上设置有与空心轴(2)连通的桨叶进汽口(31)；

所述桨叶排水口(29)与空心轴(2)垂直设置，桨叶进汽口(31)与空心轴(2)平行且背对蒸汽流向设置。

2.根据权利要求1所述的卧式旋转桨叶蒸发器，其特征在于，所述环形桨叶(3)的桨叶座(28)依次套在空心轴(2)上，桨叶座(28)侧面设置有密封槽及多个安装孔，端部的空心轴堵头(14)上设置有对应的安装孔，顶端桨叶座(28)与空心轴堵头(14)通过设置在安装孔中的传动棒(16)固定连接，两相邻桨叶座(28)之间的密封槽中安装有桨叶密封圈(18)，实现环形桨叶(3)间的密封，两相邻桨叶座(28)上的安装孔相对应，并通过设置在其中的传动棒(16)固定连接。

3.根据权利要求1所述的卧式旋转桨叶蒸发器，其特征在于，所述空心轴(2)一端与电机减速机(1)连接，另一端与内管固定旋转接头(23)相连。

4.根据权利要求1所述的卧式旋转桨叶蒸发器，其特征在于，所述外壳(35)上方设有稀溶液入口(4)，下方设有浓溶液出口(10)。