CN2714600Y - 溶液循环喷淋降膜蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种溶液循环喷淋降膜蒸发器，由换热管束、壳体和循环泵组成，其特征在于换热管束穿过壳体内下部，换热管束的一端与蒸汽箱相连接，蒸汽箱上部设有蒸汽入口，在壳体上部设有二次蒸汽出口，下部设有液体出口，液体出口与热井的入口相连接，循环泵与热井的出口连接，在壳体内换热管束1上方设有溶液分配器，溶液分配器的入口连接到循环泵的出口，溶液分配器上设有出液孔，溶液分配器在出液孔处和喷头相连接。本实用新型蒸发强度大，传热系数高，不易结垢、且除垢容易、操作简单、能够经济合理连续运行的、特别适合于草浆造纸黑液等粘度高、易结垢液体蒸发浓缩的溶液循环喷淋降膜蒸发器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蒸发器，尤其涉及草浆造纸黑液等粘度高、易结垢液体蒸发浓缩的溶液循环喷淋降膜蒸发器。
背景技术
目前，在溶液蒸发浓缩技术领域中主要采用的设备有标准式蒸发器、外降液蒸发器、外加热室蒸发器、升膜式蒸发器、降膜式蒸发器等，但这些设备用于蒸发浓缩草浆造纸废液、淀粉糖浆、制铝、糖汁、酒精废液、味精废液等粘度大、易结垢的溶液时，传热效能低、且易于结垢，运行费用相应很高，清垢劳动强度大，设备维护成本高，以至难以经济合理地运行。
实用新型内容
本实用新型提供一种蒸发强度大，传热系数高，不易结垢、且除垢容易、操作简单、能够经济合理连续运行的、特别适合于草浆造纸黑液等粘度高、易结垢液体蒸发浓缩的溶液循环喷淋降膜蒸发器。
本实用新型采用如下技术方案：
一种溶液循环喷淋降膜蒸发器，由换热管束1、壳体2和循环泵7组成，换热管束1穿过壳体2内下部，换热管束1的一端与蒸汽箱3相连接，蒸汽箱3上部设有蒸汽入口11，在壳体2上部设有二次蒸汽出口12，下部设有液体出口，液体出口与热井6的入口相连接，循环泵7与热井6的出口连接，在壳体2内换热管束1上方设有溶液分配器8，溶液分配器8的入口连接到循环泵7的出口，溶液分配器8上设有出液孔，溶液分配器8在出液孔处和喷头9相连接。
与现有技术相比，本实用新型具有如下技术优点：
(1)采用溶液分配器8的好处是利用喷嘴喷淋于换热管表面，喷嘴孔大，喷液量大，不易堵塞，喷淋均匀，喷淋于管外表面，保证所有管表面湿润，较高的喷液量一方面减缓了结垢和阻止了垢的增长，另一方面在清洗中，喷淋作用有利于清洗掉垢。要浓缩的液体在循环泵7大循环量的作用下有效阻止了经过管束的液体出现局部干壁，由于高循环量，液体从管束顶部落至管束底部浓度增加幅度很小，浓缩增加量在5％以下，这样使稀液进液量与浓液排液量易于平衡。在一定压力和流量下喷淋于管外的液膜是绕圆柱体运动的，喷淋到管子顶部的溶液成薄膜状沿管子两侧流下，直到管底汇聚成液膜流到下一排管子顶部。待脱离的液膜对下一排管子起到桥接作用，而在上下两层管间形成蒸发表面。在蒸发过程中，由于较大的喷淋量，管外侧液体的湍流程度增强。由于整个过程始终处于较大的Re范围内，传热边界层厚度减小，故而过程的蒸发侧传热系数(he)较大，所以总传热系数(K)也较大，相应的蒸发强度也较大。
(2)采用热井6的好处是：需要循环喷淋的液体贮存于热井6内，壳体2内不存液体，换热管束1不是浸没在溶液中进行热量交换，而是与管外循环流动的液体进行热量交换，即管外液体是流动的，增大了管外侧液体的湍流程度，进而增大了传热系数。另外，热井的存在保证了循环泵运行的稳定性，增大了蒸发空间，减少了汽流阻力。
(3)气液分离箱17的好处是，一方面可以控制蒸汽在管束内保持均匀流动，其设有的冷凝液出口使得蒸汽冷凝水及时排出，另一方面可以将以未冷凝的蒸汽收集起来进一步冷凝利用，从而节约能源。气液分离箱上可设有冷凝液体出口和不凝气体出口，
(4)本型号喷头对本实用新型的特有的好处是：本喷头喷量大，首先保证了所有换热管表面的湿润，避免换热管干壁的产生，不产生干壁现象这是本实用新型正常运行的关键。另外，由于4-60个喷头的喷淋所带来的冲刷力，大大的减缓了结垢和阻止了垢的增长作用。
(5)采用除沫器5有效的阻止了溶液在二次蒸汽中的雾沫夹带。
(6)采用蒸汽箱3的有益效果是：一方面缓冲蒸汽对换热管的冲击、保证蒸汽进入每根换热管的量较为均匀，另一方面减少冷凝液和不凝性气体对换热的影响。
(7)蒸汽箱3设有冷凝液排出口和不凝气体排出口以及隔板，分别排出蒸汽箱3内冷凝液(可以是水)和不凝气体(可以是空气)，蒸汽箱3内又设有隔板4，加热管束1的另一端用空箱封闭，以增大部分蒸汽的流路路径，保证进入蒸汽箱3的蒸汽全部冷凝换热。
如果是多个溶液循环喷淋降膜蒸发器串联使用，组合成多效蒸发浓缩系统，整个系统在真空下操作，二次蒸汽和蒸汽冷凝水可以被下一效利用，更有利于节能。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构图
图2是本实用新型实施例2的结构图
图3是本实用新型所用喷头9的结构图
具体实施方式
实施例1一种溶液循环喷淋降膜蒸发器，由换热管束1、壳体2和循环泵7组成，换热管束1穿过壳体2内下部，换热管束1的一端与蒸汽箱3相连接，蒸汽箱3上部设有蒸汽入口11，蒸汽箱3的蒸汽进口与热源相连接，热源可以是100摄氏度～160摄氏度的水蒸汽，在壳体2上部设有二次蒸汽出口，壳体2内靠近二次蒸汽出口12处可设有除沫器5，除沫器5可以为丝网型除沫器和刮板型除沫器，壳体2下部设有液体出口，液体出口与热井6的入口相连接，循环泵7与热井6的出口连接，热井6上可设有物料进口，在换热管束1的另一端可设有气液分离箱17(气液分离箱上设有气体出口和液体出口)，在壳体2内换热管束1上方设有溶液分配器8，溶液分配器8的入口连接到循环泵7的出口，溶液分配器8(可以是管道式或容器式)的出口和喷头9相连接，溶液分配器8上根据循环喷淋降膜蒸发器的大小设有4-60个出液口(可按照溶液分配器的大小平均分配孔的位置)，溶液喷淋分配器8在出液孔处对应的安装4-60个喷头9(喷头9可采用自行研制的喷头，其结构可见附图3，设有喷射套14；导流体15；螺钉16)相连接，在本实施例中，在换热管束(1)的一端可设有气液分离箱17，气液分离箱17上可设有不凝气体出口和冷凝液体出口。
实施例2一种溶液循环喷淋降膜蒸发器，由换热管束1、壳体2和循环泵7组成，换热管束1穿过壳体2内下部，换热管束1的一端与蒸汽箱3(蒸汽箱3下部可设有冷凝液出口)相连接，蒸汽箱3上部设有蒸汽入口11，蒸汽箱3的蒸汽进口与热源相连接，热源可以是100摄氏度～160摄氏度的水蒸汽，在壳体2上部设有二次蒸汽出口，壳体2内靠近二次蒸汽出口12处可设有除沫器5，除沫器5可以为丝网型除沫器和刮板型除沫器，壳体2下部设有液体出口，液体出口与热井6的入口相连接，循环泵7与热井6的出口连接，热井6上可设有物料进口，在换热管束1的另一端可设有气液分离箱17(气液分离箱上设有气体出口和液体出口)，在壳体2内换热管束1上方设有溶液分配器8，溶液分配器8的入口连接到循环泵7的出口，溶液分配器8(可以是管道式或容器式)的出口和喷头9相连接，溶液分配器8上根据循环喷淋降膜蒸发器的大小设有4-60个出液口(可按照溶液分配器的大小平均分配孔的位置)，溶液喷淋分配器8在出液孔处对应的安装4-60个喷头9(喷头9可采用自行研制的喷头，其结构可见附图3，设有喷射套14；导流体15；螺钉16)相连接，在本实施例中，在蒸汽箱3内可设有隔板4，隔板4将蒸汽箱3隔成上下两个独立的部分(将管束分成两个部分，一部分用于通从蒸汽入口11进来的气体，另一部分管束用于气体传送箱13收集的未冷凝蒸汽重新进入换热管利用)，在换热管束1的另一端可连有一个气体传送箱13(蒸汽通过换热管束1的上部分管束，经过气体传送箱13从另一部分管道流到蒸汽箱3下部)，气体传送箱13下部设有冷凝液出口，蒸汽箱3下部设有冷凝液排出口和不凝气体排出口各一个。
要浓缩的粘度高、易结垢液体由热井6进料口进入热井6，热井6液位达到一定位置后，启动循环泵7，液体在循环泵7的作用下进入蒸发器内装置8，通过数个喷头9的作用下，液体如瀑布状经过水平换热管束1每根管子的外表面，在换热管表面形成一层均匀的液膜，液膜从上至下流经各层换热管，与此同时加热蒸汽通过蒸汽箱3上部蒸汽进口进入，流经换热管内，管外液体吸收了热量而逐渐汽化，管内蒸汽放出热量而冷凝，未汽化的液体由循环泵7不断地进行循环操作，蒸汽冷凝水由蒸汽箱3冷凝水出口排出，液体汽化后流经除沫器5，从二次蒸汽出口排出，当循环液体达到要求的浓度时(浓度可用浓度仪测量(市场可购得)，可手工，也可自动)，打开浓液出口阀门排出(可设在管道上)，整个过程只需一人操作，操作简单，如果是多个溶液循环喷淋降膜蒸发器串联使用，组合成多效蒸发浓缩系统，整个系统在真空下操作，前一效二次蒸汽出口与后一效蒸汽箱蒸汽进口相连，前一效蒸汽冷凝水进入后一效蒸汽箱，利用压降，这样能量会被充分利用，更有利于节能。
Claims (5)
1.一种溶液循环喷淋降膜蒸发器，由换热管束(1)、壳体(2)和循环泵(7)组成，其特征在于换热管束(1)穿过壳体(2)内下部，换热管束(1)的一端与蒸汽箱(3)相连接，蒸汽箱(3)上部设有蒸汽入口(11)，在壳体(2)上部设有二次蒸汽出口(12)，下部设有液体出口，液体出口与热井(6)的入口相连接，循环泵(7)与热井(6)的出口连接，在壳体(2)内换热管束(1)上方设有溶液分配器(8)，溶液分配器(8)的入口连接到循环泵(7)的出口，溶液分配器(8)上设有出液孔，溶液分配器(8)在出液孔处和喷头(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的溶液循环喷淋降膜蒸发器，其特征在于在换热管束(1)的一端设有气液分离箱(17)。
3.根据权利要求1所述的溶液循环喷淋降膜蒸发器，其特征在于溶液喷淋分配器(8)上出液口处对应连接有4-60个喷头(9)。
4.根据权利要求1所述的溶液循环喷淋降膜蒸发器，其特征在于壳体(2)内靠近二次蒸汽出口处设有除沫器(5)。
5.根据权利要求1所述的溶液循环喷淋降膜蒸发器，其特征在于在换热管束(1)的一端连有一个气体传送箱(13)，在蒸汽箱(3)内设有隔板(4)，隔板(4)将蒸汽箱(3)隔成上下两个独立的部分，蒸汽箱(3)下部设有冷凝液排出口和不凝气体排出口。
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