CN214714413U - 一种mvr降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MVR降膜蒸发器，包括进汽管、上管板、布膜器、筒体、螺旋扭曲变形换热管、冷凝液出口管、下管板、汇流室和分离室；布膜器通过上管板连接在筒体上端，汇流室通过下管板连接在筒体下端，进汽管与筒体上部连通，冷凝液出口管与筒体下部连通，分离室侧面通过汽液通道与汇流室相连；螺旋扭曲变形换热管为多根，铺设在筒体内，两端分别安装在上管板和下管板上，构成连通布膜器与汇流室的换热管束。本实用新型可以获得更好的成膜效果、更高的管内介质雷诺数，提高了降膜蒸发器的处理能力，具有较强的抗结垢能力和抗振动能力，无需折流板，降低了MVR压缩机克服蒸汽阻力的功耗。

Description

一种MVR降膜蒸发器

技术领域

本实用新型涉及节能环保领域，具体涉及一种MVR降膜蒸发器。

背景技术

蒸发设备广泛应用于制药、轻工食品、石油化工、生物工程等行业。MVR蒸发器和传统蒸发器相比，具有明显的节能环保优势，而且降低了运营成本，是传统多效蒸发器最好的升级换代设备。随着国家和社会对环境保护和节能减排的日益重视，MVR蒸发器取代传统蒸发器成为一种趋势。

工业废水由于浓度高、毒性大，一般生化法和化学法处理很难达到排放标准或处理成本过高，较合理的工艺仍是要进行高倍浓缩，采用MVR蒸发器处理工业废水不仅可以达标排放还能回收利用部分有价成分，可以达到零排放或近零排放和清洁生产要求，可以用于很多工业废水处理领域，如电镀行业、涂料生产行业、医药和农药行业、金属加工行业、造纸行业和原油生产行业等污水处理。降膜蒸发器是MVR蒸发系统中较常采用的一种蒸发器形式，具有停留时间短、运行能耗低、处理量大的特点，特别适合于处理热敏性物料。

目前MVR降膜蒸发器，由于换热管普遍采用昂贵的钛材以提高换热元件的抗腐蚀能力，蒸发器投资成为MVR系统中最高的单体设备，直接影响了MVR系统的总投资和运行成本。大型化是降膜蒸发器的一种发展趋势，但困扰MVR降膜蒸发器大型化的另一个问题是换热管束的抗震动和结垢问题，甚至影响到了系统运行的可靠性和稳定性。现有的圆管式换热器由于普遍采用带折流板的列管式换热器结构，一是系统壳侧阻力偏大，综合换热系数不高；二是大型长竖管降膜蒸发器的直圆管成膜效果难以保证，易形成局部干斑导致换热表面结垢的现象，换热器使用过程中换热性能衰减很大，需要频繁清洗，维修工作量大；三是大型化后对传统直圆管蒸发器抗震动结构设计要求更高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种新型MVR降膜蒸发器，以解决现有MVR降膜蒸发器换热面积偏大、成本高和抗震能力不足的问题，并有助于提高MVR蒸发器抗结垢能力和降低压缩机运行功耗。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种MVR降膜蒸发器，包括进汽管、上管板、布膜器、筒体、螺旋扭曲变形换热管、冷凝液出口管、下管板、汇流室和分离室；

布膜器通过上管板连接在筒体上端，汇流室通过下管板连接在筒体下端，进汽管与筒体上部连通，冷凝液出口管与筒体下部连通，分离室侧面通过汽液通道与汇流室相连；

螺旋扭曲变形换热管为多根，铺设在筒体内，两端分别安装在上管板和下管板上，构成连通布膜器与汇流室的换热管束，各螺旋扭曲变形换热管之间具有间隙，构成蒸汽流动的壳程通道，各螺旋扭曲变形换热管管腔构成物料流动的管程通道。

进一步地，所述布膜器包括连接在上管板上的布膜器孔板和连接在布膜器孔板上的布膜器壳体，布膜器孔板与布膜器壳体构成布膜腔室，螺旋扭曲变形换热管上端面伸出布膜器孔板上表面，布膜器壳体上端面设置有进料管；

布膜腔室内设置有三级布膜结构，包括出口物料分流器、溢流式中间布水盘和下部布水盘；出口物料分流器连接在进料管下方，下部布水盘连接在螺旋扭曲变形换热管上方，其上开设有若干布水孔，溢流式中间布水盘连接在出口物料分流器与下部布水盘之间，下部布水盘还连接有伸入到螺旋扭曲变形换热管内的插入式成膜器，每个插入式成膜器对应一根螺旋扭曲变形换热管。

进一步地，所述出口物料分流器为花瓣形圆盘结构，通过拉杆固定在进料管的内壁上。

进一步地，所述溢流式中间布水盘的竖壁上沿为锯齿形结构，通过若干中间布水盘支撑杆支撑在下部布水盘上方。

进一步地，所述下部布水盘上的布水孔为Ø15~Ø20的圆孔，孔间距为40～60mm。

进一步地，所述插入式成膜器为圆盘形构件，通过拉杆固定在下部布水盘下方，圆盘外径比螺旋扭曲变形换热管内径小7-10mm。

进一步地，所述螺旋扭曲变形换热管为圆管经螺旋扭曲加工而成，两端仍保留一段直管段，便于与上管板、下管板相连；相邻的螺旋扭曲变形换热管在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。

进一步地，所述筒体内设置有用于包裹换热管束的导流筒，导流筒依靠导流筒支撑件与筒体内壁连接固定；所述进汽管与换热管束之间设置有分流挡板。

进一步地，所述汇流室底部呈内凸起结构，底部低位设有汇流室出液管。

进一步地，所述汽液通道与分离室呈内切向相连，分离室顶部设有出汽管和真空抽气管，出汽管入口端深入到分离室中部，且设置有上凸形挡板，分离室底部呈内凸起结构，底部低位设有分离室出液管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用螺旋扭曲变形管作为蒸发换热管，管程截面由圆管变成扭曲扁管或扭曲椭圆管，管内液膜呈螺旋状沿管内壁下降，能更好地保证下降过程中液膜全覆盖，且由于离心力的作用，冷的液体物料容易切近液膜底层或壁面流动，液膜表面更新效果更好，从而提高管侧换热系数，并降低局部干斑成垢风险，延长清洗时间。

2、采用螺旋扭曲变形管作为蒸发换热管，管束间形成螺旋绕流蒸汽通道，提高了蒸汽侧的扰动冷凝换热，且有利于冷凝液膜的分离，进一步提高壳侧冷凝换热效果。

3、通过增设导流筒改善壳侧流场分布，加强了对壳侧蒸汽流的疏导引流，同时由于壳侧无需折流板，在提高换热效果的同时降低蒸汽压缩机的能耗，减少换热过程的不可逆损失，强化换热的同时降低流动阻力，从而提高换热器的综合性能和运行效率。

4、布膜器采用三级布膜方式，上层物料分流器可有效将液态物料分散开，溢流式中间布水盘和下部多孔圆盘式布水盘则确保物料分配更为均匀，且下部布水盘采用大孔径出流方式，不易堵塞。

5、采用插入式成膜器深入换热管内部，并与管口形成一定的高差；插入式成膜器的圆盘外径比换热管内径小，圆盘与管内壁之间形成环形通道，布膜腔室中的液态物料溢流进管口，顺着环形通道流入换热管，形成液膜状顺内壁面下流，达到良好的布膜效果。

6、应用实践表明，本实用新型的MVR降膜蒸发器较传统直圆管降膜蒸发换热器综合换热系数高25％～35％，体积仅为传统直圆管降膜蒸发换热器的50％～65％。

附图说明

图1为MVR降膜蒸发器的结构示意图；

图2为布膜器结构示意图；

图3为出口物料分流器的结构示意图；

图4为溢流式中间布水盘的剖面示意图；

图5为插入式成膜器与螺旋扭曲变形换热管的布置示意图；

图6为图1中A部局视图；

图7为图1中B-B向剖视图。

附图标记说明：1-进汽管；2-分流挡板；3-上管板；4-布膜器；5-筒体；6-螺旋扭曲变形换热管；7-导流筒；8-冷凝液出口管；9-下管板；10-汇流室；11-分离室；12-人孔或检查孔； 13-进料管；14-出口物料分流器；15-溢流式中间布水盘；16-中间布水盘支撑杆；17-下部布水盘；18-插入式成膜器；19-下部布水盘支撑杆；20-布膜器孔板；21-导流筒支撑件；22-汇流室出液管；23-汽液通道；24-出汽管；25-真空抽气管；26-上凸形挡板；27-分离室出液管； 28-锯齿形结构。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例

如图1至图6所示，一种MVR降膜蒸发器，包括进汽管1、分流挡板2、上管板3、布膜器4、筒体5、螺旋扭曲变形换热管6、导流筒7、冷凝液出口管8、下管板9、汇流室10 和分离室11。

布膜器4通过上管板3连接在筒体5上端，进汽管1与筒体5上部连通，分流挡板2设置在进汽管1与螺旋扭曲变形换热管6之间，冷凝液出口管8与筒体5下部连通。

螺旋扭曲变形换热管6为多根，铺设在筒体5内，两端分别安装在上管板3和下管板9 上，构成连通布膜器4与汇流室10的换热管束。螺旋扭曲变形换热管6主体部分为圆管经螺旋扭曲加工而成，内截面近似椭圆形，两端仍保留一段直管段，便于与上管板3、下管板9相连，相邻的螺旋扭曲变形换热管6在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。

导流筒7设置在换热管束与筒体5之间，依靠导流筒支撑件21与筒体5内壁连接固定，各螺旋扭曲变形换热管6之间具有间隙，和导流筒7一起构成蒸汽流动的壳程通道，各螺旋扭曲变形换热管6管腔构成物料流动的管程通道。

布膜器4包括连接在上管板3上的布膜器孔板20和连接在布膜器孔板20上的布膜器壳体。布膜器壳体为下端敞开、上端呈半球形的筒结构，半球形上端面设置有人孔或检查12和进料管13，敞开的下端面连接在布膜器孔板20上表面形成封闭的布膜腔室。螺旋扭曲变形换热管6上端面经布膜器孔板20伸入至布膜腔室内。

布膜腔室内设置有三级布膜结构，包括从上往下依次布置的出口物料分流器14、溢流式中间布水盘15和下部布水盘17。

出口物料分流器14为花瓣形圆盘结构，通过拉杆固定在进料管13正下方，圆盘直径略大于进料管13内径，其中，拉杆下端与圆盘中心连接，上端通过若干支撑臂与进料管13内壁连接。

溢流式中间布水盘15为直径小于布膜腔室内径的圆盆形构件，其竖壁上沿为锯齿形结构 28，使得物料均匀流向下方的下部布水盘17，溢流式中间布水盘15通过若干中间布水盘支撑杆16支撑在下部布水盘17上方。

下部布水盘17为一个圆盘形构件，当圆盘直径等于布膜腔室内径时，可直接固定在布膜腔室内壁上，否则需通过若干下部布水盘支撑杆19支撑在布膜器孔板20上方。为使物料能够流入螺旋扭曲变形换热管6，下部布水盘17下端面需高出螺旋扭曲变形换热管6上端面一段距离，同时圆盘上面均布Ø15~Ø20的圆孔，圆孔孔间距40～60mm。

为了在螺旋扭曲变形换热管6内形成稳定的液膜，每个螺旋扭曲变形换热管6上端直管段内部均配套一个插入式成膜器18，插入式成膜器18为圆盘形构件，通过拉杆固定在下部布水盘17下端面上，圆盘外径比螺旋扭曲变形换热管6直管段内径小7-10mm。

汇流室10顶部通过下管板9与筒体5相连，螺旋扭曲变形换热管6内蒸发浓缩后的汽液两相流汇入汇流室10，汇流室10侧面通过汽液通道23与分离室11相连，汇流室10底部呈内凸起结构，底部低位设有汇流室出液管22。

分离室11为一个圆筒形罐体，汽液通道23与分离室筒体呈内切向相连，如图1所示，分离室11顶部设有出汽管24，出汽管24入口端深入到分离室11内的中部，出汽管24入口端前方设有上凸形挡板26，分离室11顶部侧面设有真空抽气管25，分离器11底部呈内凸起结构，底部低位设有分离室出液管27。

下面对本实用新型的MVR降膜蒸发器的运行过程进行说明：

液态物料通过进料管13进入布膜器4，先经过物料出口分流器14分散溅落到溢流式中间布水盘15，通过锯齿形上沿溢流至下部布水盘17，再通过其上的圆孔通道进入到布膜腔室底部，然后溢流进入螺旋扭曲变形换热管6上管口，并在插入式成膜器18作用下形成液膜，顺着管内壁螺旋下降和吸热蒸发，至换热管底部出口后进入汇流室10，再通过汽液通道23 呈切向进入分离室11，在离心力和重力作用下汽液分离，其中蒸汽经分离室11顶部出汽管 24进入压缩机(未示意)增压增焓后通过进汽管1进入筒体5，在壳侧冷凝释热后通过冷凝液出口管8至冷凝液回收系统；从汇流室出液管22和分离室出液管27出来的浓缩物料进到浓缩物料储罐(未示意)，其中较稀的部分通过循环泵回到蒸发器顶部的进料管13再次浓缩，较浓的部分则进入浓缩液处理系统(稠厚器或压滤装置)。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：包括进汽管(1)、上管板(3)、布膜器(4)、筒体(5)、螺旋扭曲变形换热管(6)、冷凝液出口管(8)、下管板(9)、汇流室(10)和分离室(11)；

布膜器(4)通过上管板(3)连接在筒体(5)上端，汇流室(10)通过下管板(9)连接在筒体(5)下端，进汽管(1)与筒体(5)上部连通，冷凝液出口管(8)与筒体(5)下部连通，分离室(11)侧面通过汽液通道(23)与汇流室(10)相连；

螺旋扭曲变形换热管(6)为多根，铺设在筒体(5)内，两端分别安装在上管板(3)和下管板(9)上，构成连通布膜器(4)与汇流室(10)的换热管束，各螺旋扭曲变形换热管(6)之间具有间隙，构成蒸汽流动的壳程通道，各螺旋扭曲变形换热管(6)管腔构成物料流动的管程通道。

2.根据权利要求1所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述布膜器(4)包括连接在上管板(3)上的布膜器孔板(20)和连接在布膜器孔板(20)上的布膜器壳体，布膜器孔板(20)与布膜器壳体构成布膜腔室，螺旋扭曲变形换热管(6)上端面伸出布膜器孔板(20)上表面，布膜器壳体上端面设置有进料管(13)；

布膜腔室内设置有三级布膜结构，包括出口物料分流器(14)、溢流式中间布水盘(15)和下部布水盘(17)；出口物料分流器(14)连接在进料管(13)下方，下部布水盘(17)连接在螺旋扭曲变形换热管(6)上方，其上开设有若干布水孔，溢流式中间布水盘(15)连接在出口物料分流器(14)与下部布水盘(17)之间，下部布水盘(17)还连接有伸入到螺旋扭曲变形换热管(6)内的插入式成膜器(18)，每个插入式成膜器(18)对应一根螺旋扭曲变形换热管(6)。

3.根据权利要求2所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述出口物料分流器(14)为花瓣形圆盘结构，通过拉杆固定在进料管(13)的内壁上。

4.根据权利要求2所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述溢流式中间布水盘(15)的竖壁上沿为锯齿形结构(28)，通过若干中间布水盘支撑杆(16)支撑在下部布水盘(17)上方。

5.根据权利要求2所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述下部布水盘(17)上的布水孔为Ø15~Ø20的圆孔，孔间距为40～60mm。

6.根据权利要求2所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述插入式成膜器(18)为圆盘形构件，通过拉杆固定在下部布水盘(17)下方，圆盘外径比螺旋扭曲变形换热管(6)内径小7-10mm。

7.根据权利要求1所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述螺旋扭曲变形换热管(6)为圆管经螺旋扭曲加工而成，两端仍保留一段直管段，便于与上管板(3)、下管板(9)相连；相邻的螺旋扭曲变形换热管(6)在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。

8.根据权利要求1所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述筒体(5)内设置有用于包裹换热管束的导流筒(7)，导流筒(7)依靠导流筒支撑件(21)与筒体(5)内壁连接固定；所述进汽管(1)与换热管束之间设置有分流挡板(2)。

9.根据权利要求1所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述汇流室(10)底部呈内凸起结构，底部低位设有汇流室出液管(22)。

10.根据权利要求1或9所述的一种MVR降膜蒸发器，其特征在于：所述汽液通道(23)与分离室(11)呈内切向相连，分离室(11)顶部设有出汽管(24)和真空抽气管(25)，出汽管(24)入口端深入到分离室(11)中部，且设置有上凸形挡板(26)，分离室(11)底部呈内凸起结构，底部低位设有分离室出液管(27)。

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