ПЛЕНОЧНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области техники, используемой для обезвоживания мазута в мазутохранилищах предприятий, использующих мазут в качестве топлива, например, тепловых электростанций. Может быть использована для очистки мазутосодержащих сточных вод с получением компонента топочного мазута методом обезвоживания.
Обводненный мазут образует с водой очень стойкие эмульсии, требующие для выделения воды применение процесса деэмульгирования.
Известен способ термического обезвоживания нефтепродуктов, в т.ч. мазута, нагреванием до текучего состояния при перемешивании с обезвоженным битумом и добавкой поверхностно-активного вещества при 100-150°C (авторское свидетельство СССР 1747467]. Этот способ является очень трудоемким и энергоемким из-за использования специальных мешалок при температуре 100-150°C, кроме того, он не может быть использован для обезвоживания мазута, температура вспышки которого порядка 110°C.
Известна установка для подготовки к сжиганию водомазутной эмульсии (Патент РФ №2105930). Установка содержит расходную емкость с обводненным мазутом, к которой последовательно подсоединены фильтр грубой очистки, подогреватель, фильтр тонкой очистки, шестеренчатые нагнетательные насосы, форсунку, снабженную трубопроводом рециркуляции мазута, выход которого подсоединен к снабженному сопловыми наконечниками коллектору, размещенному в расходной емкости.
Отличительной особенностью установки является то, что выпускной патрубок насоса связан с впускным патрубком трубопроводом, имеющим регулирующую задвижку. Каждый последующий нагнетательный насос имеет меньшую производительность, чем предыдущий, а к выпускному патрубку последнего насоса дополнительно подсоединено через регулирующую задвижку сопло, размещенное в камере смешения эжектора. Выход последнего подсоединен через регулирующую задвижку к выпускному патрубку первого насоса, а камера смешения связана трубопроводом с дополнительной расходной емкостью.
Данная установка имеет следующие недостатки:
- примененные в ней шестеренчатые насосы не обеспечивают необходимую степень диспергирования воды в мазуте, а, следовательно, и ее стабильность, т.к. при прохождении обводненного мазута через насос топливо перемещается по периферии рабочей камеры в межзубном пространстве шестерен, не подвергаясь при этом никакому механическому воздействию;
- установка сложна в управлении и требует перенастройки при изменении входных параметров.
Названные устройства не пригодны для обезвоживания стойких эмульсий, практически не различающихся плотностью, к которым относится обводненный мазут, и малоэффективны.
Наиболее близким по конструкции и техническим характеристикам к предлагаемой полезной модели является пленочный выпарной аппарат (патент РФ 2144412), который выбран в качестве прототипа. Этот аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус с размещенными в нем теплообменными трубами, закрепленными в трубных решетках, к которым прикреплены верхняя и нижняя распределительные камеры, распределительный коллектор в верхней распределительной камере, на верхних концах теплообменных труб расположены пленкообразователи с закрепленными на них соосно патрубками с диафрагмами. К патрубкам с диафрагмой прикреплены колпачки с отверстием в боковой стенке, верхняя и нижняя распределительные камеры соединены переточной трубой, в нижней распределительной камере выше отверстия для переточной трубы расположена диафрагма с закрепленным в ней патрубком, нижний конец которого расположен ниже отверстия для переточной трубы и снабжен V-образными вырезами. Нижняя камера испарителя снабжена уровнемером.
Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая среда подается в верхнюю распределительную камеру на верхнюю трубную решетку через распределительный коллектор, растекается по ней, затекает под патрубки и переливается через верхнюю кромку пленкообразователя в теплообменные трубы. Стекая по теплообменным трубам, низкокипящая часть обрабатываемой жидкости испаряется. При малой нагрузке по вторичному пару, пар поднимается по теплообменным трубам и через отверстия в боковой стенке колпачков поступает в верхнюю распределительную камеру. В результате сопротивления диафрагм и отверстий в колпачках уровень жидкости на трубной решетке выше, чем уровень жидкости на переливе в пленкообразователи. Если в какую-либо трубу жидкости поступает меньше, то в ней образуется меньше вторичного пара. Следовательно, уменьшается сопротивление диафрагмы и отверстия в колпачке над этой трубой, что приведет к подъему уровня жидкости на переливе в пленкообразователи, то есть устройство работает как регулятор расхода жидкости в теплообменные трубы. Колпачки с отверстием в боковой стенке, прикрепленные к патрубкам с диафрагмой, предотвращают попадание жидкости в отверстие диафрагм. При этом уровень жидкости в нижней распределительной камере закрывает V-образные прорези в нижнем патрубке и пар не может перетекать по переточной трубе.
При большой нагрузке по вторичному пару для снижения сопротивления диафрагм над теплообменными трубами уровень жидкости в нижней распределительной камере падает, и часть вторичного пара движется прямотоком в теплообменных трубах и перетекает по переточной трубе в верхнюю камеру.
Для увеличения перетока вторичного пара по переточной трубе уровень жидкости в нижней распределительной камере опускается, при этом открывается большая часть У-образных прорезей в нижнем патрубке и сопротивление перетоку вторичного пара снижается. Недостатком прототипа является неравномерность распределения жидкости по теплообменным трубам при большом диаметре аппарата, малых нагрузках по вторичному пару и ограничение максимальной нагрузки большим сопротивлением диафрагм и, как следствие, затоплением патрубков.
Целью заявляемой полезной модели является устранение выше отмеченных недостатков, повышение эффективности и надежности работы установки и получения более качественного мазута за счет более равномерного распределения обводненного мазута внутри теплообменных труб.
Поставленная цель достигается созданием установки, в составе которой присутствуют пленочные испарители, содержащие, в отличие от прототипа, в верхней камере дополнительный коллектор для ввода и распределения рециркулята.
Сущность изобретения поясняется прилагаемыми таблицей и графическими изображениями.
Пленочные испарители в количестве трех штук входят в состав установки, которая включает следующие аппараты:
1. Выпарной аппарат, обеспечивающий прием сырья и обводненного мазута с температурой 80°C, нагрев до температуры 140°C и смешение.
2. Прямоточные пленочные испарители с падающей пленкой, обеспечивающие выпаривание воды из обводненного мазута.
3. Сепаратор для отделения пара из продукта.
4. Конденсатор-холодильник для конденсации паров воды и низко-кипящих нефтепродуктов.
5. Отстойник, обеспечивающий разделение паров водной и нефтяной частей конденсата.
Основным элементом предлагаемой установки является пленочный испаритель оригинальной конструкции, обладающий признакам полезной модели, т.е. новизной, полезностью и возможностью осуществления на практике.
Общий вид испарителя показан на фиг. 1.
Испаритель включает в себя следующие элементы: кожух 1, трубы теплообменные 2, камеру нижнюю 3, коллектор распределительный сырья 4, опору цилиндрическую 5, крышку 6, решетки трубные верхнюю 7 и нижнюю 8, коллектор распределительный рециркулята 9, камеру верхнюю распределительную 10, распределитель жидкости колпачковый 11, змеевик 12, отбойник 13, перегородку поперечную 14.
Отличительной особенностью испарителя является наличие в верхней камере 10 распределительного коллектора 9 рециркулята (фиг. 2).
Испаритель имеет пятнадцать штуцеров и люков, обозначение и назначение которых показано в таблице 1.
Испаритель работает следующим образом.
Сырье через штуцер С распределительного коллектора 4 поступает в верхнюю распределительную камеру 10. В нее же через штуцер А и коллектор 9 поступает рециркулят из нижней части испарителя. Сырье и рециркулят через распределитель колпачковый 11 и теплообменные трубы 2, поступают в нижнюю камеру 3. Теплообменные трубы обогреваются паром, поступающим в среднюю камеру испарителя через штуцер Г и выходящим через штуцер Д. В нижней камере 3 смесь дополнительно нагревается змеевиком 12, обогреваемым паром, поступающим через штуцер Е и выходящим через штуцер К. При этом образующийся вторичный пар выходит через штуцер Б, а жидкость через штуцер В.
Таким образом, сырье, проходя через распределительный коллектор 4, а рециркулят через коллектор 9, смешиваются между собой перед поступлением в теплообменные трубы 2, благодаря чему в них образуется поток жидкости в виде пленки, и обеспечивается эффективная очистка мазута от воды.
Конструкция, расположение, конфигурация, размеры и количество отверстий в распределительном коллекторе рециркулята (см. фиг. 1-2) определены расчетами, и их эффективность подтверждена натурными испытаниями.