Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией

• Описание

  Описание конструкции

  В качестве греющей камеры в большинстве случаев применяется устанавливаемый вертикально одноходовой кожухотрубный (кожухотрубчатый) теплообменник, в качестве сепаратора — концентрический сосуд, работающий по принципу мгновенного вскипания (испарения), в качестве источника для создания интенсивной циркуляции упариваемого раствора — циркуляционный насос, как правило, осевого типа.

  На рисунке сверху показан пример выпарного аппарата с принудительной циркуляцией, в котором греющая камера состоит из двух секций. Данная конструкция применяется в случаях ограниченной высоты существующих зданий, в которых необходимо разместить выпарной аппарат, либо в целях экономии средств при капитальном строительстве зданий для аппаратов.

  Принцип действия

  Упариваемый раствор циркулирует через греющую камеру под действием насоса. В греющей камере раствор нагревается относительно температуры кипения в сепараторе на величину гидростатического давления столба жидкости. Попадая в сепаратор, давление раствора резко снижается, в результате чего часть раствора мгновенно испаряется. Скорость потока в греющих трубках и температура раствора выбирается на стадии проектирования аппарата в соответствии с физико-химическими свойствами перерабатываемого раствора, склонности к образованию инкрустаций на теплоообменных поверхностях и т.п. В процессе работы аппарата в нем поддерживается циркуляция жидкости.

  
  Пример эффективного применения выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией

  В выпарных батареях для упаривания алюминатных растворов, сопровождаемой кристаллизацией соды, в качестве продукционных корпусов, как правило, применяются выпарные аппараты с естественной циркуляцией и кипением раствора в трубках. Эти аппараты совершенно непригодны для работы в таких условиях вследствие зарастания трубок содой, выделяющейся при кипении. В результате производительность (как аппарата, так и батареи) снижается, и её приходится промывать исходным раствором пара или водой. Помимо снижения производительности батареи с такими аппаратами межпромывочный период работы очень мал и не превышает 20 часов ввиду уменьшения производительности на 20–30%.

  Исключить отмеченные недостатки в работе батарей можно, если на стадиях концентрирования растворов, связанных с кристаллизацией соды, применить аппараты с принудительной циркуляцией. Такие аппараты способны обеспечить стабильную и устойчивую циркуляцию упариваемого раствора независимо от её концентрации, вязкости и содержания твёрдых частиц, а также от тепловой нагрузки аппарата. Эти аппараты в наибольшей степени приспособлены к работе в условиях упарки кристаллизующихся растворов. Они имеют высокую интенсивность и производительность работы, а также высокие коэффициенты теплопередачи и длительные межпромывочные периоды работы. Аппараты, разработанные НПП «Машпром», надёжны в эксплуатации, имеют высокие технико-экономические показатели и широко применяются при переработке суспензий, в том числе и с высоким содержанием твёрдой фазы. В них с наибольшим эффектом можно создать гидравлические и временные условия для роста кристаллов.

  Применение выпарного аппарата с принудительной циркуляцией и вынесенной зоной кипения на стадии получения продукционного алюминатного раствора позволит значительно удлинить межпромывочный период работы батареи. За счёт выноса зоны кипения из трубок исключается выделение соды и их забивка. В таком аппарате, при необходимости, можно упарить алюминатный раствор до более высокой концентрации, чем это достигается в настоящее время в аппаратах с естественной циркуляцией, независимо от температуры и вязкости раствора. Вынос зоны кипения из трубок ведёт к удлинению срока их службы. В конструкции такого аппарата, в зависимости от условий концентрирования, могут быть предусмотрены необходимые устройства для накопления твёрдой фазы в объёме, позволяющем увеличить размеры кристаллов соды из раствора.

  Межпромывочный период работы батареи, оснащённой выпарным аппаратом с принудительной циркуляцией в качестве продукционного корпуса, возрастает до 10 суток.