CN203108234U

CN203108234U - 混合型蒸发器

Info

Publication number: CN203108234U
Application number: CN 201320107907
Authority: CN
Inventors: 吕进归
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-09
Filing date: 2013-03-09
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-03-09

Abstract

本实用新型公开了混合型蒸发器，包括外壳、导流筒、加热板束，三者构成了混合型蒸发器的内循环通道；外壳的顶部设二次蒸汽出口、底部设有浓缩液出口；外壳设有稀液入口和加热蒸汽进口；蒸汽连接弯管的上端与外壳的加热蒸汽进口相连，蒸汽连接弯管的下端伸入导流筒之内并与加热板束的蒸汽分配管的蒸汽接口相连；导流筒通过导流筒支架及主梁固定于外壳之内，加热板束包括一组换热板，每组换热板由多块换热板平行排列而成，换热板的上下端分别连接蒸汽分配管、冷凝水收集管，构成封闭的蒸汽加热空间；两根加热板支撑架分别与一组换热板的两侧焊接，换热板组的两侧各焊接有加热板定距支架；冷凝水收集管通过冷凝水排出管与冷凝水及不凝气出口连通。

Description

混合型蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种可以利用自循环与强制循两种循环推动力，同时循环方式可以根据需要在自循环与强制循环之间切换的蒸发器，它的循环推动力既有蒸发产生的密度差产生的自循环推动力，又有蒸汽曝气产生气泡引起的强制推动力,在蒸发液循环方式上它有巨大的优势,它可广泛应用于溶液蒸发浓缩和其它介质蒸发的场合,特别适用于带结晶的蒸发领域和负压蒸发领域和蒸汽机械再压缩的蒸发领域。

背景技术

目前，在国内外公开的蒸发器有普通的中央循环管自循环蒸发器、外加热式自循环蒸发器、外循环式强制循环蒸发器、管式降膜蒸发器、板式降膜蒸发器等，其中，前两种为自循环蒸发器，主要靠蒸发段沸腾产生的气泡形成气液二相流与无气泡的液相流间的密度差来推动液体的循环，不需要另外的机械功，因此，循环速度较低；此外，前两种蒸发器采用加热管作为加热元件还需要大量进行钻孔加工的换热板，因此，投资也较大。而后三种蒸发器虽然可提高循环速度以提高传热系数、减少结垢，但需采用循环泵进行循环，虽然循环速度较高却需消耗大量的机械功，且循环泵带有许多运动部件，需定时进行保养和检修，因此，维修和投资费用都会增加，不仅增加工人的劳动强度而且系统的可靠性也会受到影响；此外，对带结晶的蒸发过程，循环泵叶轮的高速旋转还会打碎晶粒，影响晶粒的粗细，进而影响后面的母液分离和产品质量。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种循环阻力低的混合型蒸发器，其既可用蒸发段气泡形成的气液二相流与无气泡的液相流间的密度差来推动液体的流动循环，又可以通过蒸汽的曝气，使混合二相流的高度和气泡的密度增加，从而增加循环的推动力提高循环流速，如果把曝气管的蒸汽关掉或把曝气管取消，它就是一种自循环蒸发器。

与普通的中央循环管蒸发器相比，由于本实用新型的加热板是流线形，阻力更低，外流道截面更大也减少了阻力，因此，与传热相关板片间的液相流速更高，传热和抗结垢能力更强。对真空蒸发：由于沸腾产生的含气泡的二相流的高度非常短，因此，靠密度差产生循环推动力非常小，为了提高循环推动力，本实用新型在导流筒内插入了带大量小孔的曝气管，把蒸汽直接在导流筒的液相内曝气，增加含气泡二相流的高度和气泡的密度，增加循环推动力，提高与传热相关的板片间的液相流速，增强蒸发器传热和抗结垢能力。它没有循环泵，但通过曝气同样可以达到增加循环推动力提高循环速度的目的；另外，本实用新型的导流筒和加热板都是薄板结构，而且没有需大量进行钻孔加工的换热板，加热元件为薄板而非价格更高的加热管，因此，材料和投资都更节约。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：混合型蒸发器，包括外壳、位于外壳内的导流筒、位于导流筒内的加热板束，三者构成了混合型蒸发器的内循环通道；外壳的顶部设二次蒸汽出口、底部设有浓缩液出口；外壳设有稀液入口和加热蒸汽进口；蒸汽连接弯管的上端与外壳的加热蒸汽进口相连，蒸汽连接弯管的下端伸入导流筒之内并与加热板束的蒸汽分配管的蒸汽接口相连；导流筒通过导流筒支架及主梁固定于外壳之内，加热板束包括一组换热板，每组换热板由多块换热板平行排列而成，换热板的上下端分别连接蒸汽分配管、冷凝水收集管，构成封闭的蒸汽加热空间；两根加热板支撑架分别与一组换热板的两侧焊接，换热板组的两侧各焊接有加热板定距支架；冷凝水收集管通过冷凝水排出管与冷凝水及不凝气出口相连通。

优选的，设一组曝气管，曝气管通过外壳的曝气管插入口及导流筒上的套管插入加热板束上方的导流筒上部空间。

优选的，导流筒的两侧都设有曝气管套管用于支撑相对应曝气管。

优选的，加热板的上端与蒸汽分配管焊接，加热板的下端与冷凝水收集管焊接。

优选的，加热板通过加热板支撑架支撑于主梁或导流筒内。

优选的，蒸汽连接弯管设置膨胀节。

优选的，冷凝水排出管形成多个拐弯。

优选的，冷凝水排出管设置膨胀节。

优选的，加热板采用板壳式换热板片，其由两块中间均匀分布有很多焊点、周边紧贴焊接、且其余区域鼓起的换热片焊接而成。

本实用新型主要用于溶液介质和废水的蒸发浓缩，因此，实施可根据介质和热源的工况区别对待。具体结构为：在接有加热蒸汽进口、稀液进口、浓缩液出口、二次蒸汽出口、冷凝水与不凝气出口的外壳内通过导流筒支架和主梁固定导流筒，导流筒支架固定于导流筒外，平行的两根主梁同样与导流筒固定，主梁内侧的距离应在保证加热板束可以自由插入和抽出的同时，使两根主梁的上表面通过加热板支撑架能可靠的支撑加热板束，另外加热板束也可以直接支撑在导流筒内。加热板束上端的蒸汽分配管通过蒸汽连接弯管与外壳上的加热蒸汽进口相连通，加热板束下端的冷凝水收集管通过冷凝水排出管与外壳上的冷凝水与不凝气出口相连通。加热板束采用悬挂结构悬挂在固定在外壳上的两根主梁上，通常为可拆结构，从而可以从二次蒸汽出口吊出进行检修和更换，当加热板束尺寸太大时，可做成多组并联在导流筒内，为了减少蒸汽连接弯管对加热板束的约束力，可以在蒸汽连接弯管上增加膨胀节，同样为了减少冷凝水排出管对加热板束的约束力，可以让冷凝水排出管多拐几个弯，增加冷凝水排出管的柔性，对较粗的冷凝水排出管也可以采用增加膨胀节的办法来增加柔性、减少约束力。因此，加热板束热膨胀所受约束非常有限，可以减少加热板束的热应力和变形，使加热板束能可靠的工作。加热板束由周边紧贴焊接、中间鼓起的板壳式换热板纵向平行排列而构成，板壳式换热板片通常由两块中间均匀分布有很多两板紧贴的焊点，周边两板紧贴焊接，其余区域鼓起的换热片焊接而成，中间均布的焊点使鼓起的换热板表面形成了许多有一定深度的窝，它不仅增加了换热面积也提高了板片的刚性和耐压能力。板壳式换热板片还可以有其它形式。板壳式换热板通过定距支架和加热板支撑架连接成流道间隙均匀的加热板束，加热板束的上端焊接有蒸汽分配管，加热板束的下端焊接有冷凝水收集管，蒸汽分配管、加热板束的板壳式换热板与冷凝水收集管合并组成了蒸汽加热的封闭空间，加热蒸汽从蒸汽分配管的接管口进入，再经蒸汽分配管进入各板壳式换热板加热，蒸汽在加热过程中冷凝成冷凝水与不凝气一道通过冷凝水收集管排出加热板束。当自循环推动力不够时，可以在导流筒的上段，加热板束的上方插入曝气管，鼓入蒸汽增加导流筒内鼓泡段的高度和蒸汽汽泡的密度，从而与蒸发产生的气泡一道提高循环的推动力，提高板片间的循环速度，增强蒸发器传热和抗结垢能力。对循环速度要求不高且在一定的压力下的蒸发，可采用自然循环的结构形式，把蒸汽曝气管和导流筒上的两个曝气管套管取消，其它的不变或者把曝气蒸汽关掉。如果加热蒸汽的压力比较高，相应的体积流量较低，此时加热板束上端的蒸汽分配管可以改成每片板壳式换热板的上端接一根蒸汽支管的接入结构，所有的蒸汽支管再汇集到一根蒸汽分配总管，蒸汽分配总管再与蒸汽连接弯管相连，同样对加热板束下端的冷凝水收集管，也可采用同样的办法，改成每片板壳式换热板的下端接一根冷凝水收集支管，所有冷凝水收集支管再汇集到一根冷凝水收集总管后再与冷凝水排出管相连。这样的加热板束可以承受更高的板内压力，这也是加热蒸汽压力较高时的蒸发设备所需要的。

本实用新型混合型蒸发器的循环阻力更低，既可以通过自循环方式来运行，又可以在导流筒内插入曝气管，通过蒸汽的曝气，使混合二相流的高度和气泡的密度增加，从而增加循环的推动力提高循环流速，如果把曝气蒸汽关掉或把曝气管取消，它就是一种自循环蒸发器，但它与普通的中央循环管蒸发器相比由于加热板是流线形阻力更低，外流道截面更大也减少了阻力，因此与传热相关的板片间的流速更高，传热和抗结垢能力更强。对真空蒸发：由于沸腾产生的含气泡的二相流的高度非常短，因此靠密度差产生循环推动力非常小，此时在导流筒内插入曝气管，让蒸汽直接在导流筒的液相内曝气，增加二相流的高度和气泡的密度，增加循环推动力，提高与传热相关的板片间的液相流速，增强蒸发器传热和抗结垢能力。它没有循环泵，但通过曝气同样可以达到增加循环推动力提高循环速度的目的。本实用新型的导流筒和加热板都是薄板结构，而且没有需大量进行钻孔加工的换热板，加热元件为薄板而非价格更高的加热管，因此材料和投资都更节约，另外由于加热管的结垢是圆筒状，受力后不容易破碎，因此加热板的结垢相比加热管的结垢清理更容易。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型混合型蒸发器的结构示意图。

图2是本实用新型混合型蒸发器的俯视（透视）图。

图3是带两个并联加热板束蒸发器的总体结构示意图。

图4是加热板束的一般结构图。

图5是耐压较高的加热板束的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作详细说明。

参见图1，外壳1的顶部设二次蒸汽出口1-1、底部设有浓缩液出口1-3、侧壁设有稀液入口1-2、加热蒸汽接口2-1、曝气管5的插入口5-1。蒸汽连接弯管2与加热蒸汽接口2-1采用法兰连接，若加热板束7不需要拆卸，则也可采用焊接连接。当加热板束7为多组并联时，蒸汽连接弯管2应有相对应的多个支管。蒸汽连接弯管2的下端伸入导流筒3之内与加热板束7的蒸汽分配管7-2的蒸汽接口相连，导流筒3通过导流筒支架4及主梁6固定于外壳1之内，蒸汽连接弯管2的下端连接蒸汽分配管7-2的蒸汽接口，蒸汽分配管7-2连接一块或数块与其垂直的板壳式换热板7-1，加热板支撑架7-3垂直与一组加热板的两侧固定连接，加热板定距支架7-4也垂直与一组加热板的两侧固定连接、冷凝水收集管7-5通过冷凝水排出管8与冷凝水与不凝气出口8-1相连通。加热板支撑架7-3支撑在主梁6之上，当然也可以支撑在导流筒的内侧。

加热板束7采用悬挂结构，作为整体可拆卸结构悬挂在两根主梁6上，从而可以从二次蒸汽出口吊出进行检修和更换。如果不需拆卸，也可通过加热板支撑架焊接在两根主梁6上。当然也可以采用其它结构支撑在导流筒的内侧。为了减少蒸汽连接弯管2对加热板束7的约束力，可以在蒸汽连接弯管2上增加膨胀节；同样为了减少冷凝水排出管8对加热板束7的约束力，可以让冷凝水排出管8多拐几个弯，增加冷凝水排出管8的柔性，对较粗的冷凝水排出管8也可以采用增加膨胀节的办法来增加柔性、减少约束力。因此，加热板束7热膨胀所受约束非常有限，可以减少加热板束7的热应力和变形，使加热板束7能可靠的工作。

当加热板束7尺寸太大时，可做成多组并联在导流筒3内。图3显示了带两个并联加热板束7的蒸发器总体结构示意图。

图4显示了一般状态所采用的加热板束7的结构图。图5是耐压较高时,通常加热蒸汽压力在0.2Mpa以上时所采用的加热板束7的结构图。图5中，板壳式换热板7-1的上端固定连接蒸汽分配支管7-2-2，蒸汽分配支管7-2-2的另一端与蒸汽分配总管7-2-1连通。板壳式换热板7-1的下端与冷凝水收集支管7-5-2固定连接，冷凝水收集支管7-5-2的另一端与冷凝水收集总管7-5-1连通。当然，根据需要也可以带更多组的加热板束7。

加热板束7由多片周边紧贴焊接、中间鼓起的板壳式换热板7-1纵向平行排列而成，板壳式换热板7-1通过定距支架7-4及加热板支撑架7-3连接成流道间隙均匀的加热板束7。板壳式换热板片通常由两块中间均匀分布有很多两板紧贴的焊点，周边两板紧贴焊接，其余区域鼓起的换热板焊接而成，中间均布的焊点使鼓起的换热板表面形成了许多有一定深度的窝，它不仅增加了换热面积也提高了板片的刚性和耐压能力。板壳式换热板片还可以有其它形式。

加热板束7的上端焊接蒸汽分配管7-2，加热板束7的下端焊接冷凝水收集管7-5，蒸汽分配管7-2、加热板束7的板壳式换热板7-1与冷凝水收集管7-5合并组成了蒸汽加热的封闭空间，加热蒸汽从蒸汽分配管的接管口进入，再经蒸汽分配管进入各板壳式换热板加热，蒸汽在加热过程中冷凝成冷凝水与不凝气，再通过冷凝水收集管排出加热板束7。

对循环速度要求高或在真空条件下蒸发，为了提高循环推动力，蒸汽曝气结构即曝气管是需要的。曝气管5通过外壳1的曝气管接口5-1和导流筒3上的套管9插入加热板束7上方的导流筒3的上部，套管与导流筒3固定连接。为了防止曝气管5振动，导流筒3的两侧都设有曝气管套管9用于支撑曝气管5，虽然曝气管套管与曝气管之间有一定的间隙，但它的液体漏入量与循环量相比是可以忽略的。当然也可以采用一定的结构减少液体漏入量。因此，可以通过加热板束7上方插入的曝气管5鼓入蒸汽，增加导流筒内鼓泡段的高度和蒸汽汽泡的密度，从而与蒸发产生的气泡一道提高循环的推动力，提高板片间的循环速度，增强蒸发器传热和抗结垢能力。

Claims

1.混合型蒸发器，包括外壳、位于外壳内的导流筒、位于导流筒内的加热板束，三者构成了混合型蒸发器的内循环通道；外壳的顶部设二次蒸汽出口、底部设有浓缩液出口；外壳设有稀液入口和加热蒸汽进口；蒸汽连接弯管的上端与外壳的加热蒸汽进口相连，蒸汽连接弯管的下端伸入导流筒之内并与加热板束的蒸汽分配管的蒸汽接口相连；导流筒通过导流筒支架及主梁固定于外壳之内，其特征在于：加热板束包括一组换热板，每组换热板由多块换热板平行排列而成，换热板的上下端分别连接蒸汽分配管、冷凝水收集管，构成封闭的蒸汽加热空间；两根加热板支撑架分别与一组换热板的两侧焊接，换热板组的两侧各焊接有加热板定距支架；冷凝水收集管通过冷凝水排出管与冷凝水及不凝气出口相连通。

2.如权利要求1所述的混合型蒸发器，其特征在于：设一组曝气管，曝气管通过外壳的曝气管插入口及导流筒上的套管插入加热板束上方的导流筒上部空间。

3.如权利要求2所述的混合型蒸发器，其特征在于：导流筒的两侧都设有曝气管套管用于支撑相对应曝气管。

4.如权利要求1所述的混合型蒸发器，其特征在于：加热板的上端与蒸汽分配管焊接，加热板的下端与冷凝水收集管焊接。

5.如权利要求1或4所述的混合型蒸发器，其特征在于：加热板通过加热板支撑架支撑于主梁或导流筒内。

6.如权利要求1所述的混合型蒸发器，其特征在于：蒸汽连接弯管设置膨胀节。

7.如权利要求1所述的混合型蒸发器，其特征在于：冷凝水排出管形成多个拐弯。

8.如权利要求1或7所述的混合型蒸发器，其特征在于：冷凝水排出管设置膨胀节。

9.如权利要求1或4所述的混合型蒸发器，其特征在于：换热板采用板壳式换热板片，由两块中间均匀分布有很多焊点、周边紧贴焊接、且其余区域鼓起的换热片焊接而成。