CN103816688B - 一种外流管式降膜蒸发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外流管式降膜蒸发装置，主要由壳体、换热管单元、布液器、除雾器构成，其中所述布液器连接循环黑液进口，所述换热管单元由进汽联箱管、内分汽箱管组、外联汽箱管组、换热管组构成，进汽联箱管水平固装于壳体内的下部，进汽联箱管位于壳体的外端为加热蒸汽进口，在进汽联箱管的上部连通竖直的内分汽箱管组，每根竖直的内分汽箱管上均安装横向的换热管组的一端，换热管组的另一端共同连接至外联汽箱管上，多根外联汽箱管的底端共同连接至一冷凝水联箱管；在内分汽箱管、外联汽箱管与壳体之间通过换热管单元支撑件进行固定；壳体顶部设置有二次蒸汽出口，壳体底部设置有循环黑液出口。本管式外降膜蒸发器，有效保证蒸发站安全、稳定运行，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及草浆造纸领域的碱回收技术，特别是一种外流管式降膜蒸发装置。
背景技术
造纸工业是我国的重要基础工业之一，同时又是我国严重污染水环境的主要行业之一。在世界范围内，造纸工业废水都是重要的污染源，受到了人们普遍的关注，造纸行业废水污染问题已经成为制约众多造纸企业生存和发展的关键因素。近几十年来，国内外对有关造纸废水，尤其是造纸黑液治理的技术一直在不断发展，最普遍、最高效的是采用蒸发技术浓缩造纸黑液，回收化学药品，减少排污引起的环境污染。
制浆造纸工业中漂白化学浆的生产是一个需消耗大量纤维原料、化学药品和能源动力的过程，又是造成环境污染的重要污染源。制浆生产中产生的“废液”——黑液，含有大量的残留化学药品及部分纤维，其所含的污染物占到了全厂污染排放总量的90%以上，直接排放不仅会造成环境污染，而且也浪费了大量的化学药品等能源。因此，对黑液中碱进行回收再利用，是目前造纸行业中常用的方式。
碱回收由蒸发、燃烧、苛化三个系统组成，而蒸发又是碱回收的第一个工段，他的运行好坏直接影响燃烧工段的运行状况。蒸发站运行中，很难观察到物料的运行状况，这使得在真空状态下运行的蒸发站的操作、控制、运行较为困难，出现问题也不易判断。因此，在蒸发站的系统设计及设备选型配置时，设计选用能够长期、稳定、高效运行的蒸发器尤为重要。
目前国际、国内用于纸浆造纸厂的蒸发器主要为降膜蒸发器，有板式降膜蒸发器和内流管式降膜蒸发器，但其在设备结构或运行状况中存在一些问题：板式降膜蒸发器加热元件为不良的受力结构件，在蒸发高浓黑液时，由于受高浓黑液粘度大特性影响，往往需要在高温、高压条件下运行，此时焊接部分容易开裂，影响生产，且损坏后加热元件不易更换和维修；内流管式降膜蒸发器黑液结垢在换热管内表面，为环状垢，越结越实，不易脱落，结垢严重时需停机除垢，降低了生产效率。因此，在重视环保、节能减排的今天，改进相对落后的蒸发设备结构势在必行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够有效提高蒸发站运行稳定性和蒸发效率，提高黑液浓度，有效抑制环境污染、提高化学药品回收率、降低能源消耗和生产成本的外流管式降膜蒸发装置。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种外流管式降膜蒸发装置，主要由壳体、换热管单元、布液器、除雾器构成，其特征在于：所述布液器连接循环黑液进口，所述换热管单元由进汽联箱管、内分汽箱管组、外联汽箱管组、换热管组构成，进汽联箱管水平固装于壳体内的下部，进汽联箱管位于壳体的外端为加热蒸汽进口，在进汽联箱管的上部连通竖直的内分汽箱管组，每根竖直的内分汽箱管上均安装横向的换热管组的一端，换热管组的另一端共同连接至外联汽箱管上，多根外联汽箱管的底端共同连接至一冷凝水联箱管；在内分汽箱管、外联汽箱管与壳体之间通过换热管单元支撑件进行固定；壳体顶部设置有二次蒸汽出口，壳体底部设置有循环黑液出口。
而且，所述的进汽联箱管为圆管形进汽联箱管。
而且，所述的进汽联箱管上对称连通两排竖直的内分汽箱管组，每排竖直的内分汽箱管均通过换热管组连接竖直的外联汽箱管组。
而且，所述的内分汽箱管组及外联汽箱管组的顶端通过水平箱管连通，并在该水平箱管上制有上不凝气出口。
而且，在所述的冷凝水联箱管上设置有下不凝气出口及冷凝水出口。
而且，所述的布液器由对称设置于循环黑液进口两侧的两个布液器构成。
本发明的优点和有益效果为：
1、本外流管式降膜蒸发装置，具有管式蒸发器加热元件受力较好，焊点少，不易损坏的特点，也具有板式蒸发器在加热元件外表面结垢，所结的垢为片状，易脱落的特点，能适用于不同粘度黑液的蒸发，其结构简单，占地面积小，可满足各种生产规模的需要。
2、本外流管式降膜蒸发装置，进汽联箱管采用圆管形进汽联箱管，进汽联箱管兼作蒸汽分配和换热面，取消了板式降膜蒸发器的方形联箱，并无需天圆地方的进汽结构设计（圆管与方管组合形成进汽联箱管），从而降低了加工难度，并具有良好的耐压性能，设计耐压值不受设备结构限制。
3、本外流管式降膜蒸发装置，在壳程、管程最大压差1.0MPa压力下能够安全运行；长时间运行后，结垢在换热管外表面，结垢情况可观察，而且，换热管外表面结垢为松散垢片，在温差应力和黑液冲刷综合作用下，其表面结垢易开裂脱落，达到自清洁加热面的设计预想。蒸发站连续运行周期由3个月提高至6个月；结垢少，结垢为松散垢片，易清除，减少了停机除垢时间，相同换热面积蒸发器比较，除垢时间缩短50%，提高了工作效率。
4、本外流管式降膜蒸发装置，解决了蒸发站由于换热表面易结垢引起换热效率下降，严重时需要停机机械清理换热面，耽误生产及耗费大量人力物力，造成生产成本的提高的问题，由于换热组件为管式结构，增强了其耐压能力，为高温、高压情况下的高浓黑液蒸发设备及生产安全提供了有力保障。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为图1的A向视图（剖视图）；
图3为图2的B-B向视图；
图4为图2的C-C向视图；
图5为本发明的换热管单元的放大结构示意图。
附图标记说明：
1-二次蒸汽出口、2-除雾器、3-循环黑液进口、4-布液器、5-壳体、6-外联汽箱管组、7-换热管组、8-换热管单元支撑件、9-内分汽箱管组、10-下不凝气出口、11-冷凝水联箱管、12-冷凝水出口、13-支腿、14-循环黑液出口、15-冷凝水出口、16-进汽联箱管、17-上不凝气出口、18-水平箱管、19-加热蒸汽进口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种外流管式降膜蒸发装置，主要由壳体5、换热管单元、布液器4、除雾器2构成。其布液器连接循环黑液进口3，所述换热管单元由进汽联箱管16、内分汽箱管组9、外联汽箱管组6、换热管组7构成，进汽联箱管水平固装于壳体内的下部，进汽联箱管位于壳体的外端为加热蒸汽进口19，在进汽联箱管的上部连通竖直的内分汽箱管组，每根竖直的内分汽箱管上均安装横向的换热管组的一端，换热管组的另一端共同连接至外联汽箱管上，多根外联汽箱管的底端共同连接至一冷凝水联箱管11。在内分汽箱管、外联汽箱管与壳体之间通过换热管单元支撑件8进行固定。壳体顶部设置有二次蒸汽出口1，壳体底部设置有循环黑液出口14。加热蒸汽可均匀分布到每排换热管组。布液器在换热组件顶端，使循环黑液均匀分布至换热组件。除雾器在壳体顶端二次蒸汽管出口前，可有效的除去二次蒸汽中夹带的液体小液滴，提高二次冷凝水质量。壳体底部设置有支腿13。进汽联箱管设置有冷凝水出口15。
进汽联箱管为圆管形进汽联箱管。本实施例中，进汽联箱管上对称连通两排竖直的内分汽箱管组，每排竖直的内分汽箱管均通过换热管组连接竖直的外联汽箱管组。内分汽箱管组及外联汽箱管组的顶端通过水平箱管18连通，并在该水平箱管上制有上不凝气出口17。在冷凝水联箱管上设置有下不凝气出口10及冷凝水出口12。布液器由对称设置于循环黑液进口两侧的两个布液器构成。
本外流管式降膜蒸发装置的工作原理为：
蒸发黑液由泵送入蒸发器内，控制一定流量及液位。黑液经过循环泵送至加热元件上部的布液器，均匀分布于各加热元件，黑液在换热管表面成膜状自上而下自由流下并吸收加热元件内加热蒸汽的热量而蒸发。加热蒸汽进口有流量计及阀门，控制进蒸发器的蒸汽用量。浓黑液出口有流量计及取样点，控制出蒸发器的黑液量，并随时取样测试其蒸发达到的固形物浓度。蒸发器壳体上设有温度表和压力表，随时监控设备内工作物性。
尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (6)
1.一种外流管式降膜蒸发装置，主要由壳体、换热管单元、布液器、除雾器构成，其特征在于：所述布液器连接循环黑液进口，所述换热管单元由进汽联箱管、内分汽箱管组、外联汽箱管组、换热管组构成，进汽联箱管水平固装于壳体内的下部，进汽联箱管位于壳体的外端为加热蒸汽进口，在进汽联箱管的上部连通竖直的内分汽箱管组，每根竖直的内分汽箱管上均安装横向的换热管组的一端，换热管组的另一端共同连接至外联汽箱管上，多根外联汽箱管的底端共同连接至一冷凝水联箱管；在内分汽箱管、外联汽箱管与壳体之间通过换热管单元支撑件进行固定；壳体顶部设置有二次蒸汽出口，壳体底部设置有循环黑液出口。
2.根据权利要求1所述的外流管式降膜蒸发装置，其特征在于：所述的进汽联箱管为圆管形进汽联箱管。
3.根据权利要求1所述的外流管式降膜蒸发装置，其特征在于：所述的进汽联箱管上对称连通两排竖直的内分汽箱管组，每排竖直的内分汽箱管均通过换热管组连接竖直的外联汽箱管组。
4.根据权利要求1所述的外流管式降膜蒸发装置，其特征在于：所述的内分汽箱管组及外联汽箱管组的顶端通过水平箱管连通，并在该水平箱管上制有上不凝气出口。
5.根据权利要求1所述的外流管式降膜蒸发装置，其特征在于：在所述的冷凝水联箱管上设置有下不凝气出口及冷凝水出口。
6.根据权利要求1所述的外流管式降膜蒸发装置，其特征在于：所述的布液器由对称设置于循环黑液进口两侧的两个布液器构成。
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