一种低温多效海水淡化装置的换热管及其组成的蒸发器的制作方法

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种低温多效海水淡化装置的换热管及其组成的蒸发器。

背景技术：

低温多效海水淡化装置是将一系列含有喷淋管束和换热管束的蒸发器(简称效)串联起来，其热交换过程主要通过喷淋管束将原海水均匀分布在效体蒸发器内部的换热管束外表面，管束外表面的海水吸收蒸汽的潜热而汽化，管束内壁蒸汽遇冷凝结成淡水，经过在装置内多次蒸发和冷凝，从而获得多倍于蒸汽量的淡化水的过程。

目前低温多效海水淡化装置通常采用铜合金、铝合金及钛管等直管式或外螺纹管式换热管束布置于效体内部。直管式换热管束价格便宜，便于安装，但换热面积较小，换热效率较低，不利于蒸汽热能的充分回收利用；外螺纹管式换热管可以有效增加换热面积，提升整体换热效果，但受到喷淋系统中海水夹带部分的悬浮物和黏泥在喷淋布水过程中极易堵塞在两波纹间隙，导致换热面积减少，布水流道堵塞，从而造成换热效率降低，造水比降低。

同时按照现有低温多效海水淡化装置工艺要求，为避免海水渗漏至淡水侧，影响淡化水水质，其换热管束往往一根独立密封换热管段。受换热管束庞大的数量限制及效体蒸发器内部结构空间限制，无法针对已安装的换热管束实施更换条件。目前采用处理该类问题的方式仅能通过对渗漏部位换热管束两端封堵，取消其换热作用，进而维持其余换热管束的继续使用，但该方式会造成海水淡化装置换热面积减少，换热效率的降低，从而造成海水淡化装置效体蒸发器淡化水造水比大大降低，长此以往将导致海水淡化装置无法正常投入生产运行状态。

现有技术中存在以下问题：

低温海水淡化装置由于效体内部整体结构复杂，通常针对某一效进行效体内所有换热管检查及维护，难度较大；装置长期运行过程中，存在部分换热管的腐蚀，由于无法单独拆除，通常情况下检查困难，无法更换，影响系统淡化水水质；现有技术判断腐蚀部位的工作操作复杂、费事费力；喷淋系统喷淋过程造成对换热管束的冲刷作用，造成换热管外壁变薄，甚至穿孔现象，最终导致换热管渗漏；现有效体蒸发器多采用铜合金、铝合金及钛管等直管作为换热管，其换热管换热面积小，效体蒸发器空间利用率低，换热效率降低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低温多效海水淡化装置的换热管及其组成的蒸发器。

一种低温多效海水淡化装置的换热管及其组成的蒸发器，多个效体蒸发器通过连接法兰相互串联，所述效体蒸发器包括：蒸发器壳体、喷淋管、换热管、除雾器、换热管支撑架、淡水收集管路、盐水收集管、淡水收集箱、进口管板和出口管板，所述蒸发器壳体内设置有换热管支撑架，换热管支撑架与蒸发器壳体固定连接，换热管支撑架内设置有多个换热管，蒸发器壳体两端分别设置有进口管板和出口管板，换热管均通过进口管板和出口管板固定，出口管板上设置有淡水收集箱，淡水收集箱上设置有淡水收集管路，蒸发器壳体内上方设置有喷淋管，蒸发器壳体内下方设置有盐水收集管，蒸发器壳体的出口端设置有除雾器，所述除雾器为百叶窗式蒸汽除雾器，除雾器的出口与冷凝器连接。

进一步，所述换热管支撑架包括：支撑框架和连接板，蒸发器壳体为圆筒结构，蒸发器壳体内沿轴向直线阵列设置有三个支撑框架，每两个相邻的支撑框架通过连接板连接，支撑框架内设置有换热管。

进一步，所述支撑框架包括：第一支撑单架和第二支撑单架，所述蒸发器壳体内设置有两个第一支撑单架和两个第二支撑单架，两个第一支撑单架和两个第二支撑单架沿蒸发器壳体径向截面上的竖中线对称设置，相邻的第一支撑单架和第二支撑单架均通过连接短板焊接固定，第一支撑单架和第二支撑单架内均设置有上放置孔、中放置孔和下放置孔，上放置孔、中放置孔和下放置孔内均交错布置有多个换热管，每个放置孔内的换热管均能单独拆装。

进一步，所述换热管均通过橡胶索环密封固定在进口管板和出口管板之间，进口管板和出口管板均为中空结构，进口管板内设置有第一蒸汽阻隔板，第一蒸汽阻隔板位于中放置孔和下放置孔之间，出口管板上设置有第二蒸汽阻隔板，第二蒸汽阻隔板位于上放置孔和中放置孔之间，进口管板上设置有蒸汽进口。

进一步，所述淡水收集箱与出口管板连通，淡水收集箱与出口管板的连通处位于第二蒸汽阻隔板上方，淡水收集箱上方设置有不凝结气体收集口。

进一步，所述喷淋管上直线阵列设置有多个喷嘴，多个喷嘴与喷淋管可拆卸安装，每个喷嘴的底面水平布置，进口管板和出口管板之间设置有防冲刷导杆，防冲刷导杆位于喷嘴与换热管之间。

进一步，所述防冲刷导杆为聚亚安酯材料制成的空心杆，防冲刷导杆内设置有玻璃钢制成的支撑杆。

进一步，所述换热管内设置有螺旋翅片，螺旋翅片在换热管内壁的长度在上部长度最大，向两侧逐渐减小，直至最低点处长度降为零，换热管能采用分体式组装形式在线拼接，通过内外旋转螺纹实现整体贯通，螺纹密封面设置橡胶o型圈。

进一步，所述蒸发器壳体底部固定设置有牺牲阳极。

进一步，所述蒸发器壳体上设置有窥视观察孔，所述窥视观察孔与蒸发器壳体外壁直接固定连接，窥视观察孔设置透明有机玻璃，窥视观察孔用于观察喷淋管喷淋海水分布情况及换热管外壁结垢程度。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种低温多效海水淡化装置的换热管及其组成的蒸发器，通过研发一种低温多效海水淡化装置微循环内螺纹换热管，该方式有效增加换热面积，提高换热管换热效率，同时内壁螺旋结构既便于蒸汽气流引导疏通，提高蒸汽流动的均匀性，又便于蒸汽凝结水降低阻力流通，有效提升了效体蒸发器空间利用率；本发明有效解决因换热管封堵造成换热效率降低，导致海淡装置造水比降低的问题，采用分体式组装形式换热管在线拼接技术，利用导向牵引杆对接，通过内外旋转螺纹实现整体贯通，螺纹密封面设置橡胶o型圈用于封堵密封面，避免受效体蒸发器结构空间限制，解决了无法实现换热管束整体更换的技术难题；本发明采用防冲刷导杆布置在换热管束上方，有效避免因海水中夹杂泥沙在喷淋过程中导致下部换热管直接冲刷而产生侵蚀；本发明通过橡胶索环将换热管密封固定在进口管办和出口管板之间，多个换热管在管板间交错布置，使海水与换热管充分接触，提升热量回收效率；本发明采用牺牲阳极与蒸发器壳体直接固定连接并布置在壳体底部，针对蒸发器壳体防腐涂层表面有擦伤或损伤的情况下起到阴极防腐保护；本发明采用窥视观察孔与蒸发器壳体外壁直接固定连接，且窥视观察孔设置透明有机玻璃，可以观察喷淋管束喷淋海水分布及换热管外壁结垢程度；本发明具有安装、拆卸灵活，换热效率高，汽水分离效果好，空间利用率高，成本低廉等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明后视结构示意图；

图3为图2中a-a向局部剖视示意图；

图4为本发明中支撑框架结构示意图；

图5为本发明中换热管结构示意图；

图6为本发明中换热管径向截面示意图；

其中：

效体蒸发器-1，蒸发器壳体-11，喷淋管-2，换热管-3，除雾器-4，换热管支撑架-8，淡水收集管路-6，盐水收集管-9，淡水收集箱-14，进口管板-17，出口管板-16，支撑框架-81，连接板-82，第一支撑单架-801，第二支撑单架-802，连接短板-803，上放置孔-804，中放置孔-805，下放置孔-806，第一蒸汽阻隔板-171，第二蒸汽阻隔板-172，蒸汽进口-173，不凝结气体收集口-18，喷嘴-21，防冲刷导杆-13，螺旋翅片-31，牺牲阳极-10，窥视观察孔-15。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，本发明中提及的各安装方式及各技术术语，都是所属技术领域中早已明确知晓的技术用语，故不再做过多解释。此外，对于相同的部件采用了相同的附图标记，但这并不影响也不应构成本领域技术人员对技术方案的准确理解。

实施例一：

本发明涉及一种低温多效海水淡化装置的换热管及其组成的蒸发器，多个效体蒸发器1通过连接法兰相互串联，所述效体蒸发器1包括：蒸发器壳体11、喷淋管2、换热管3、除雾器4、换热管支撑架8、淡水收集管路6、盐水收集管9、淡水收集箱14、进口管板17和出口管板16，所述蒸发器壳体11内设置有换热管支撑架8，换热管支撑架8与蒸发器壳体11固定连接，换热管支撑架8内设置有多个换热管3，蒸发器壳体11两端分别设置有进口管板17和出口管板16，换热管3均通过进口管板17和出口管板16固定，出口管板16上设置有淡水收集箱14，淡水收集箱14上设置有淡水收集管路6，蒸发器壳体11内上方设置有喷淋管2，蒸发器壳体11内下方设置有盐水收集管9，蒸发器壳体11的出口端设置有除雾器4，所述除雾器4为百叶窗式蒸汽除雾器，其作用为有效剥离蒸汽中夹带的盐滴，从而保证下一效体蒸发器所需的蒸汽的纯度，除雾器4的出口与冷凝器连接。

所述换热管支撑架8包括：支撑框架81和连接板82，蒸发器壳体11为圆筒结构，蒸发器壳体11内沿轴向直线阵列设置有三个支撑框架81，每两个相邻的支撑框架81通过连接板82连接，支撑框架81内设置有换热管3。

所述支撑框架81包括：第一支撑单架801和第二支撑单架802，所述蒸发器壳体11内设置有两个第一支撑单架801和两个第二支撑单架802，两个第一支撑单架801和两个第二支撑单架802沿蒸发器壳体11径向截面上的竖中线对称设置，相邻的第一支撑单架801和第二支撑单架802均通过连接短板803焊接固定，第一支撑单架801和第二支撑单架802内均设置有上放置孔804、中放置孔805和下放置孔806，上放置孔804、中放置孔805和下放置孔806内均交错布置有多个换热管3，换热管3设置一定的倾斜角度便于凝结水回收，每个放置孔内的换热管3均能单独拆装，如此设置使海水与换热管充分接触，提升热量回收效率。

所述换热管3均通过橡胶索环密封固定在进口管板17和出口管板16之间，进口管板17和出口管板16均为中空结构，进口管板17内设置有第一蒸汽阻隔板171，第一蒸汽阻隔板171位于中放置孔805和下放置孔806之间，出口管板16上设置有第二蒸汽阻隔板172，第二蒸汽阻隔板172位于上放置孔804和中放置孔805之间，进口管板17上设置有蒸汽进口173，出口管板16下方设置有用于收集冷凝水的出口。

所述淡水收集箱14与出口管板16连通，淡水收集箱14与出口管板16的连通处位于第二蒸汽阻隔板172上方，淡水收集箱14上方设置有不凝结气体收集口18，通过不凝结气体收集口18将浓缩不凝结气体混合物排出，由于不凝结气体会影响热传导效率并引发腐蚀，因此必须从工艺中去除。

所述喷淋管2上直线阵列设置有多个喷嘴21，多个喷嘴21与喷淋管2可拆卸安装，每个喷嘴21的底面水平布置，如此设置避免海水分布冷却不均或冲刷换热管，入料海水经由喷淋管2再由喷嘴21分布到换热管3外表面吸收蒸汽潜热，浓缩后的海水经盐水收集管9汇集后由中间入料泵泵入下一效组，进口管板17和出口管板16之间设置有防冲刷导杆13，防冲刷导杆13位于喷嘴21与换热管3之间，安装防冲刷导杆13的作用在于防止因喷嘴21分布海水不均及海水中夹杂泥沙导致下部换热管3直接被冲刷而产生侵蚀。

所述防冲刷导杆13为聚亚安酯材料制成的空心杆，防冲刷导杆13内设置有玻璃钢制成的支撑杆，支撑杆为防冲刷导杆13提供刚性。

所述换热管3内设置有螺旋翅片31，螺旋翅片31在换热管3内壁的长度在上部长度最大，向两侧逐渐减小，直至最低点处长度降为零，螺旋翅片间距可根据具体情况自由调节，该方式有效增加换热面积，提高换热管换热效率，同时内壁螺旋结构既便于蒸汽气流引导疏通，提高蒸汽流动的均匀性，又便于蒸汽凝结水降低阻力流通，换热管3能采用分体式组装形式在线拼接，通过内外旋转螺纹实现整体贯通，螺纹密封面设置橡胶o型圈，通过设置橡胶o型圈避免海水渗入换热管内部影响淡化水水质，如此设置解决了因换热管封堵造成换热效率降低，导致海淡装置造水比降低的问题，避免受效体蒸发器结构空间限制，解决了无法实现换热管束整体更换的技术难题。

所述蒸发器壳体11底部固定设置有牺牲阳极10，牺牲阳极10的作用在于对蒸发器壳体11防腐涂层表面有擦伤或损伤的情况下用于阴极防腐保护。

所述蒸发器壳体11上设置有窥视观察孔15，所述窥视观察孔15与蒸发器壳体外壁直接固定连接，窥视观察孔15设置透明有机玻璃，窥视观察孔15用于观察喷淋管2喷淋海水分布情况及换热管外壁结垢程度。

工作过程：

蒸汽由蒸汽进口173进入位于下放置孔806中的换热管束，然后依次经过中放置孔805和上放置孔804最后到达淡水收集箱14，蒸汽中的不凝结气体从不凝结气体收集口18排出，蒸汽在换热管束中的流动方向如图3中黑色箭头所示，海水通过喷淋管2从喷嘴21喷出，喷出的海水与换热管束接触时发生热能转换，换热管束中的蒸汽遇冷冷凝，冷凝的淡水液体被收集，海水吸收换热管束中的蒸汽的热量产生部分蒸汽，新产生的蒸汽进入到下一个效体蒸发器中的换热管束，浓缩后的海水从盐水收集管9排出引入到下一个效体的喷淋管2再次使用，多个效体蒸发器如此循环工作。

对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。