臥管式降膜蒸發器的製造方法
2023-11-09 15:26:37
臥管式降膜蒸發器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種臥管式降膜蒸發器，包括：輸液機構、加熱機構、送汽機構、集汽機構、布液器1及用於提供待蒸發液體蒸發空間的蒸發罐殼2。本實用新型在實際應用中，通過輸液機構與布液器連接；送汽機構與加熱機構連接；加熱機構與集汽機構連接；輸液機構、集汽機構及送汽機構分別與蒸發罐殼2相通；同時，加熱機構、送汽機構、集汽機構及布液器1均置於蒸發罐殼2內，且布液器1與水平方向相平行，並置於加熱機構頂部；布液器1、加熱機構二者呈銳角A上下排列；實現了自動清除加熱管管壁結疤，具有熱轉換效率高、溫差損失小、蒸發強度大、易清洗維護、成本低不易積垢的特點。
【專利說明】臥管式降膜蒸發器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於降膜蒸發器設計【技術領域】，特別涉及一種臥管式降膜蒸發器。
【背景技術】
[0002]液體降膜流動換熱具有小流量、小溫差、高換熱係數、高熱流密度、結構簡單、動力
消耗小等優點，這使得降膜技術成為一種高效傳熱傳質技術。降膜蒸發是流體在重力、界面
剪力的作用下，沿加熱管管壁呈膜狀向下流動，在下降過程中被加熱蒸發。採用降膜過程的
傳熱，可以提高設備熱效率，減少換熱面積，節省設備投資，具有很大的經濟效益和社會效.、/
Mo
[0003]參見圖1，現有技術中立管式降膜蒸發器，加熱管4內壁向下流動的待蒸發液體與管外的加熱蒸汽發生換交換，待蒸發液體受熱蒸發而汽化。當傳熱溫差不大時，汽化不是在加熱管4的內表面，而是發生在強烈擾動的待蒸發液體液膜表面上，故降膜蒸發的傳熱效率高，因而在化工、造紙、輕工、醫藥、食品、冶金和海水淡化等行業中得到廣泛的應用。
[0004]同時，蒸發是氧化鋁生產工藝的重要環節之一，擔負著保持系統水平衡和鹼平衡的重任。蒸發工序能耗巨大，約佔氧化鋁生產總能耗的20%~25%，蒸發器是氧化鋁生產中能耗較大的設備，其用能情況直接關係到氧化鋁的能耗、成本及產品的質量。
[0005]目前國內各大氧化鋁廠為了實現蒸發消耗的降低普遍採用上述較為先進的立管式降膜蒸發器，該蒸發器採用內降膜蒸發，外部為加熱室，並且採用多級串聯的方式運行。這種立管式降膜蒸發器雖能滿足生產工藝的要求，但存在產能低、汽耗高、冷凝水鹼度高、回水比低、布膜困難、結疤難以處理、蒸發空間小等缺點。
[0006]在實際生產當中，立管式降膜蒸發器的加熱管4結垢、加熱管4堵死眼等問題一直是制約進一步提高蒸發器蒸發效率、在線運轉率的主要因素。蒸發器的加熱管4管壁結垢後，極大地影響了蒸發器的傳熱係數，當管壁結垢時，熱阻增加，傳熱係數下降，垢層愈厚，熱阻愈大，傳熱係數愈低，蒸發器的產能下降，嚴重時蒸發器無法操作。
[0007]目前清除加熱管4管壁上的結疤主要是水煮、硫酸洗罐、高壓清洗加熱管4死眼等方法。實際生產表明，水煮與硫酸洗罐兩種方法能起到一定作用，但是不理想，而利用高壓清洗設備清洗結疤，成本極高，並且只能對堵死的加熱管起到作用。
實用新型內容
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠實現自動清除加熱管管壁結疤的臥管式降膜蒸發器，且具有熱轉換效率高的特點。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種臥管式降膜蒸發器，包括:用於輸入待蒸發液體的輸液機構、用於將所述待蒸發液體加熱蒸發的加熱機構、用於輸入加熱蒸汽至所述加熱機構的送汽機構、用於收集所述加熱機構中加熱蒸汽的集汽機構、用於將所述待蒸發液體分布成膜狀的布液器及蒸發罐殼；所述輸液機構與所述布液器連接；所述送汽機構與所述加熱機構連接；所述加熱機構與所述集汽機構連接；所述輸液機構、所述集汽機構及所述送汽機構分別與所述蒸發罐殼相通；所述加熱機構、所述送汽機構、所述集汽機構及所述布液器均置於所述蒸發罐殼內，且所述布液器與水平方向相平行；所述布液器置於所述加熱機構頂部，且二者呈銳角A上下排列。
[0010]進一步地，所述輸液機構包括:第一管道、第二管道；所述第一管道一端與所述布液器連接，另一端設置有用於液體輸入的輸入閥門；所述第二管道一端與所述蒸發罐殼底部相通，另一端與所述第一管道設有所述輸入閥門的一端相通；所述第一管道、所述第二管道連接點位於所述第一管道與所述布液器連接的一端及所述輸入閥門二者之間；所述第二管道中間部位處設置有用於液體排出的排出閥門。
[0011]進一步地，所述送汽機構包括:用於控制所述加熱蒸汽進入所述加熱機構時氣流速度的控速箱、用於將所述蒸汽罐殼中蒸汽導出的導汽裝置、第三管道及第四管道；所述第三管道一端與所述蒸汽罐殼頂部邊緣部位相通，另一端與所述控速箱頂端連接；所述控速箱底端與所述第四管道一端連接；所述控速箱與所述加熱機構一端連接；所述加熱機構另一端與所述集汽機構連接；所述導汽裝置置於所述蒸汽罐殼頂部中間部位處，且與外界相通。
[0012]進一步地，所述加熱機構包括:至少三根長度與所述布液器長度相適配的加熱管；所述加熱管一端依次等間距與所述控速箱一側連接；所述加熱管另一端依次等間距與所述集汽機構連接；所述加熱管與所述布液器呈銳角A上下排列，且每個所述加熱管之間依次等間距上下排列；所述加熱蒸汽通入所述加熱管能夠實現與加熱管外壁的所述待蒸發液體進行熱交換。
[0013]進一步地，所述導汽裝置包括:第五管道、除沫器；所述除沫器固定於所述蒸汽罐殼頂部中間部位處；所述第五管道一端通過所述蒸汽罐殼與所述除沫器相通，另一端與外界相通。
[0014]進一步地，所述集汽機構包括:冷凝器。
[0015]進一步地，所述冷凝器與所述加熱管之間設置有用於所述加熱蒸汽傳輸的第六管道。
[0016]進一步地，所述銳角A角度範圍是5-10°。
[0017]進一步地，所述第一管道中設置有用於控制所述待蒸發液體流入速度的進料泵；所述進料泵位於所述第一管道與所述第二管道連接點處，且靠近所述第一管道與所述布液器連接的一端。
[0018]進一步地，所述蒸汽罐殼、所述控速箱均呈方形結構。
[0019]本實用新型提供的臥管式降膜蒸發器有益效果如下所述:
[0020]1、布液器2與加熱管4趨於平行，可增大布液器2布膜面積，更有利於提高待蒸發液體與加熱蒸汽間的熱交換效率；
[0021]2、加熱管4沿加熱蒸汽流動方向向下傾斜5-10°，能夠實現加熱管4內液體沿管內加熱蒸汽流動方向流出，及時排出加熱管4管內積液；
[0022]3、通過控制加熱管4沿控速箱3依次往下排列數目，進而控制蒸汽罐殼2內部空間高度，即增加汽液分離空間；
[0023]4、採用加熱管4內部通入加熱蒸汽，外部流入待蒸發液體，由於管道與待蒸發液體產生的結疤熱膨脹係數不同可實現自動清除管壁結疤；[0024]5、具有結構簡單，溫差損失小，蒸發強度大，易於清洗維護，成本低且不易積垢的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為現有技術中立管式降膜蒸發器原理結構示意圖。
[0026]圖2為本實用新型實施例提供的臥管式降膜蒸發器原理結構示意圖。
[0027]圖3為本實用新型實施例提供的臥管式降膜蒸發器在實際工作過程中，待蒸發液體於加熱管壁呈滴狀時的工作狀態示意圖。
[0028]圖4為本實用新型實施例提供的臥管式降膜蒸發器在實際工作過程中，待蒸發液體於加熱管壁呈柱狀時的工作狀態示意圖。
[0029]圖5為本實用新型實施例提供的臥管式降膜蒸發器在實際工作過程中，待蒸發液體於加熱管壁呈膜狀時的工作狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖，對本實用新型提供的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0031]參見圖2-5，本實用新型實施例提供的一種臥管式降膜蒸發器，包括:用於輸入待蒸發液體的輸液機構、用於將待蒸發液體加熱蒸發的加熱機構、用於輸入加熱蒸汽至加熱機構的送汽機構、用於收集加熱機構中加熱蒸汽的集汽機構、用於將待蒸發液體分布成膜狀的布液器I及用於提供待蒸發液體蒸發空間的蒸發罐殼2。其中,輸液機構與布液器連接(相通)。送汽機構與加熱機構連接(相通)。加熱機構與集汽機構連接(相通)。輸液機構、集汽機構機及送汽機構分別與蒸發罐殼2相通。同時，加熱機構、送汽機構、集汽機構及布液器I均置於蒸發罐殼2內，且布液器I與水平方向相平行，並置於加熱機構頂部。布液器1、加熱機構二者呈銳角A上下排列(布液器I在上，加熱機構在下)。
[0032]本實施例中，輸液機構包括:第一管道101、第二管道102。其中，第一管道101 —端與布液器I連接，另一端設置有用於液體輸入的輸入閥門201。第二管道102 —端與蒸發罐殼2底部相通,另一端與第一管道101設有輸入閥門201的一端相通。第一管道101、第二管道102連接點位於第一管道101與布液器I連接的一端及輸入閥門201 二者之間。第二管道102中間部位處設置有用於液體排出的排出閥門202。
[0033]本實施例中，送汽機構包括:用於控制加熱蒸汽進入加熱機構時氣流速度的控速箱3、用於將蒸汽罐殼2中蒸汽導出的導汽裝置、第三管道103及第四管道104。其中，第三管道103 —端與蒸汽罐殼2頂部邊緣部位相通，另一端與控速箱3頂端一側連接。同時，控速箱3底端與上述頂端相同一側對應部位處與所述第四管道104 —端連接。控速箱3另一側與加熱機構一端連接。加熱機構另一端與集汽機構連接。為便於實際作業過程中待蒸發液體蒸發的氣體順利從導汽裝置中導出，導汽裝置置於蒸汽罐殼2頂部中間部位處，且與外界相通。
[0034]優選地，控速箱3呈方形結構，便於經過第三管道103進入加熱機構的加熱蒸汽流
動速度一致。
[0035]本實施例中，加熱機構包括:至少三根長度與布液器I長度相適配的加熱管4。其中，加熱管4 一端依次等間距與控速箱3另一側連接。加熱管4另一端依次等間距與集汽機構連接。同時，加熱管4與布液器I呈銳角A上下排列，且每個加熱管4之間依次等間距上下排列。
[0036]本實施例在實際作業過程中，待蒸發液體通過布液器均勻地滴淋分配到通有加熱蒸汽的加熱管4上，並在小部分區域近似為滯止狀態，之後改變流向，向兩側流動，穩定後在加熱管4管壁形成液膜平行地向下流動。參見圖3-5，即待蒸發液體滴落至加熱管4上方時，隨著流量的變化形成滴狀、滴柱狀、柱狀、柱膜狀、膜狀5種流動模式，並在通有加熱蒸汽的加熱管4上形成一層薄膜。由於加熱管4內部加熱蒸汽與加熱管4管壁上待蒸發液體存在溫度差，即加熱管4外壁的待蒸發液體與加熱管4內的加熱蒸汽進行熱交換，進而使加熱管4外壁的待蒸發液體在一定的蒸發溫度下蒸發。
[0037]本實施例中，導汽裝置包括:第五管道105、除沫器5。其中，除沫器5固定於蒸汽罐殼2頂部中間部位處，且第五管道105 —端通過蒸汽罐殼2與除沫器5相通，另一端與外界相通。
[0038]本實施例中，集汽機構包括:冷凝器6。其中，冷凝器6與加熱管4之間還設置有用於加熱蒸汽傳輸的第六管道106。
[0039]本實施例中，為便於控制第一管道101中待蒸發液體的流入速度，於第一管道101中還設置有用於控制待蒸發液體流入速度的進料泵7。其中，進料泵7位於第一管道101與第二管道102連接點處,且靠近第一管道101與布液器I連接的一端。
[0040]優選地，上述銳角A角度範圍是5-10°。實際作業過程中，將加熱管4沿加熱蒸汽流動方向傾斜5-10° (不影響布液器I布膜及加熱管4內外熱交換的情況下)，即可將殘留於加熱管4內的液體沿管內加熱蒸汽流動方向流出至冷凝器6，並由冷凝器6將液體排除，以提聞加熱管4換熱效率。
[0041]本實施例中，為便於加熱蒸汽的循環利用及對加熱蒸汽的加熱溫度嚴格控制，可將第三管道103 —端、第五管道105 —端通過蒸汽罐殼2與外界加熱室(用於控制加熱蒸汽加熱溫度)連接。即第三管道103 —端通過加熱室輸入加熱蒸汽，第五管道105 —端通過將蒸汽罐殼2內待蒸發液體蒸發後產生的蒸汽輸出至加熱室。其中，第五管道105下部還設置有用於濾除液沫的除沫器5。同時，第二管道102中間部位設置排除閥門202部位處可與氣液分離器連接。氣液分離器一方面用來收集由加熱管4管壁流下的液體，另一方面將在蒸汽罐殼2內由加熱管4管壁流下的液體留至蒸汽罐殼2底部過程中產生的另一部分蒸汽排出至外界加熱室，並由外界加熱室對蒸汽加熱溫度進行控制後由第三管道103輸入至加熱機構(加熱管4)。
[0042]本實施例中，若待蒸發液體經加熱管4加熱蒸發後流入蒸汽罐殼2底部的液體經組分檢測未達到工業要求時，其可通過第二管道102流入第一管道101，進而由第一管道101繼續經布液器流入蒸汽罐殼2內進行加熱蒸發，以此循環直至待蒸發液體加熱蒸發處理後液體組分達到工業要求。
[0043]本實施例中，蒸汽罐殼2設計成方形結構，由於現有技術中加熱蒸汽是通過加熱管4外部(參見圖1)，內部是待蒸發液體，即需考慮蒸汽罐殼2耐壓問題。本實施例中將加熱蒸汽改為通過加熱管4內部，那麼蒸汽罐殼2自然就不需要很高的耐壓材料，由於方形結構蒸汽罐殼2耐壓程度遠不如圓形結構蒸發罐殼，蒸汽罐殼2可設計成方形外壁。且方形外壁更易於加工，內部能更加容易的排列較多的加熱管4，增加換熱面積。[0044]同時，因為加熱蒸汽通過加熱管4內部進行熱交換，而外部熱交換過程中產生的蒸汽由第三管道103或第五管道105逸出進入加熱室，因此蒸汽罐殼2內部處於低壓或者真空狀態，進而對各容器要求自然可以降低。
[0045]本實用新型提供的臥管式降膜蒸發器，其有益效果如下所示:
[0046]1、布液器2與加熱管4趨於平行，較現有技術中立管式降膜蒸發器布液器2布膜面積更大，更有利於提高待蒸發液體與加熱蒸汽間的熱交換效率；
[0047]2、加熱管4沿加熱蒸汽流動方向向下傾斜5-10° (不影響布液器2布膜及熱交換的情況下)，能夠實現加熱管4內液體沿管內加熱蒸汽流動方向流出，及時排出加熱管4管內積液，提高待蒸發液體與加熱蒸汽間的熱交換效率；
[0048]3、通過控制加熱管4沿控速箱3依次往下排列數目，進而控制蒸汽罐殼2內部空間高度(增加汽液分離空間)，以提高加熱管4管壁流下的液體與其在流至蒸汽罐殼2底部過程中產生的另一部分蒸汽之間的分離，進而使得經排除閥門202輸出至汽液分離器中的汽液成分更加純淨，以滿足工業要求。
[0049]4、採用加熱管4內部通入加熱蒸汽，外部流入待蒸發液體，在實際工作過程中由於加熱管4管道外部存在外弧，管道與待蒸發液體產生的結疤熱膨脹係數不同，當溫度變化時由於熱脹不同而導致的結疤剝落可直接掉入蒸汽罐殼2底部，便於排除，即具有自動清除管壁結症功能；
[0050]5、具有結構簡單，溫差損失小，蒸發強度大，易於清洗維護，成本低且不易積垢的特點。
[0051]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照實例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種臥管式降膜蒸發器，其特徵在於，包括: 用於輸入待蒸發液體的輸液機構、用於將所述待蒸發液體加熱蒸發的加熱機構、用於輸入加熱蒸汽至所述加熱機構的送汽機構、用於收集所述加熱機構中加熱蒸汽的集汽機構、用於將所述待蒸發液體分布成膜狀的布液器及蒸發罐殼； 所述輸液機構與所述布液器連接； 所述送汽機構與所述加熱機構連接； 所述加熱機構與所述集汽機構連接； 所述輸液機構、所述集汽機構及所述送汽機構分別與所述蒸發罐殼相通； 所述加熱機構、所述送汽機構、所述集汽機構及所述布液器均置於所述蒸發罐殼內，且所述布液器與水平方向相平行； 所述布液器置於所述加熱機構頂部，且二者呈銳角A上下排列。
2.根據權利要求1所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於，所述輸液機構包括:第一管道、第二管道； 所述第一管道一端與所述布液器連接，另一端設置有用於液體輸入的輸入閥門； 所述第二管道一端與所述蒸發罐殼底部相通，另一端與所述第一管道設有所述輸入閥門的一端相通； 所述第一管道、所述第二管道連接點位於所述第一管道與所述布液器連接的一端及所述輸入閥門二者之間； 所述第二管道中間部位處設置有用於液體排出的排出閥門。
3.根據權利要求2所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於，所述送汽機構包括: 用於控制所述加熱蒸汽進入所述加熱機構時氣流速度的控速箱、用於將所述蒸汽罐殼中蒸汽導出的導汽裝置、第三管道及第四管道； 所述第三管道一端與所述蒸汽罐殼頂部邊緣部位相通，另一端與所述控速箱頂端連接； 所述控速箱底端與所述第四管道一端連接； 所述控速箱與所述加熱機構一端連接； 所述加熱機構另一端與所述集汽機構連接； 所述導汽裝置置於所述蒸汽罐殼頂部中間部位處，且與外界相通。
4.根據權利要求3所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於，所述加熱機構包括: 至少三根長度與所述布液器長度相適配的加熱管； 所述加熱管一端依次等間距與所述控速箱一側連接； 所述加熱管另一端依次等間距與所述集汽機構連接； 所述加熱管與所述布液器呈銳角A上下排列，且每個所述加熱管之間依次等間距上下排列； 所述加熱蒸汽通入所述加熱管能夠實現與加熱管外壁的所述待蒸發液體進行熱交換。
5.根據權利要求3所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於，所述導汽裝置包括: 第五管道、除沫器； 所述除沫器固定於所述蒸汽罐殼頂部中間部位處； 所述第五管道一端通過所述蒸汽罐殼與所述除沫器相通，另一端與外界相通。
6.根據權利要求4所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於，所述集汽機構包括:冷凝器。
7.根據權利要求6所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於: 所述冷凝器與所述加熱管之間設置有用於所述加熱蒸汽傳輸的第六管道。
8.根據權利要求1-7任一項所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於: 所述銳角A角度範圍是5-10°。
9.根據權利要求2-7任一項所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於: 所述第一管道中設置有用於控制所述待蒸發液體流入速度的進料泵； 所述進料泵位於所述第一管道與所述第二管道連接點處，且靠近所述第一管道與所述布液器連接的一端。
10.根據權利要求3-7任一項所述臥管式降膜蒸發器，其特徵在於: 所述蒸汽罐殼、所述控速箱均呈方形結構。
【文檔編號】B01D1/22GK203648109SQ201320800895
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】溫金德, 於存貞 申請人:中國鋁業股份有限公司