专利名称：管式降膜蒸发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种造纸废液的回收处理装置，具体是一种管式降膜蒸发器。
背景技术：
造纸碱回收是一种目前解决造纸黑液对环境污染的最根本的方法，黑液的浓缩是碱回收过程中的一个重要过程。公开使用的造纸碱回收装置有传统管式蒸器、板式降膜蒸发器。
传统管式蒸发器是指目前各造纸厂碱回收广泛应用的长管升膜蒸发器及更加古老的短管蒸发器，但是传统管式蒸发器的蒸发效率低、蒸发的浓度提不高，而且极易结垢，结垢后蒸发效率急剧下降而不得不停机清洗加热管。但是这种蒸发器结实耐用，使用寿命长，投资相对较低。长管升膜蒸发器的结构见图4，是目前纸厂广泛采用的碱回收装置。其进液量要求稳定，且不易控制，生产能力不能改变；液膜不稳定，管壁温差不一致，易结垢，传热效率低。
板式降膜蒸发器是90年代以后才广泛应用一种新型蒸发器，由于这种蒸发器的效率高、不易结垢、蒸发浓度高等优点而受到广大用户的欢迎。但是这种蒸发器的换热元件是由两块不锈钢板迭在一起周边缝焊、中间按等间距点焊后在两块钢板中间通入高压水鼓胀成型，成型过程中焊接处承受巨大的应力大大超过材料的屈服极限，由于焊点极多焊点的焊接质量控制很难保证一致，因而影响了加热元件的使用寿命，而且加热元件一旦损坏很难修复，因而设备投资和维护费用都很大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种管式降膜蒸发器，其碱回收运行更为可靠，蒸发器的寿命长、投资较低、效率高、不易结垢。
为解决上述所要解决的技术问题，本实用新型的管式降膜蒸发器，包括蒸发器。所述蒸发器上部位设置有加热室，加热室外部为一壳体，壳体内设置有上下管板，管板上方设置有配液盘，管板之间设置有降膜列管，所述壳体上设置有加热蒸气进口、冷凝水出口和不冷凝气体出口；所述蒸发器下部设置有汽液分离室，汽液分离室的外壳与加热室相连，壳体上开有黑液进口、黑液出口、循环黑液出口、循环黑液进口和二次蒸汽出口；所述蒸发器内设置有内部循环管，内部循环管一端与所述壳体下部的循环黑液进口连接，另一端与所述加热蒸发室上部的配液盘连接，所述内部循环管将配液盘、上下管板贯通。
所述的加热室由壳体、上下管板、隔板和降膜列管构成，所述壳体的内部竖直设置有降膜列管，所述的降膜列管固定在上下管板之间，所述的隔板与降膜列管径向平行且将所述的加热室分为两部分。
所述汽液分离室上部设置有除雾器，除雾器为折流式，由多片经折弯且表面有凹凸肋的薄板相隔一定的间隙组成。
所述加热室内部设置有隔板，隔板把加热室的壳程部分成大小两室，大小两室下部封闭上部相通，小室的下部设置有污冷凝水出口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果(一)管式降膜蒸发器由于其传热效率高、容易清洗、运行周期长、耗电量低、出液浓度高(木浆黑液浓度可达70％，麦草浆黑液43％～48％，苇浆黑液48％～53％)、操作弹性大且结构牢固、容易维修等优点，可广泛用于造纸的废液回收行业，是蒸发浓缩粘度较大液体的理想设备；(二)管式降膜蒸发器还可设置内部气提，使污冷凝水中的BOD降至最低，气提出来的臭气将集中输送至燃烧炉中烧掉，将对大气的污染降至最低；(三)本技术既有板式降膜蒸发器效率高、出黑液浓度高、易清洗的优点，同时还具备了管式蒸发器投资低、易维护的优点，使碱回收运行更为可靠，性价比更为优良。
图1是本实用新型管式降膜蒸发器的示意图；图2是本实用新型管式降膜蒸发器的原理图；图3是带有内部气提的管式降膜蒸发器的示意图；图4是现有技术中的长管升膜蒸发器的示意图。
附图标记1加热蒸气进口 2加热室 3配液盘 4降膜列管 5汽液分离室6除雾器 7内部循环管 8循环黑液出口 9循环黑液进口 10冷凝水出口 11不凝气体出口 12黑液进口 13黑液出口 14二次蒸气出口 15污冷凝水出口 16隔板具体实施方式
以下结合实施例对本发明作详细说明。
实施例一如图1所示，本实用新型管式降膜蒸发器由壳体、加热室2、配液盘3、汽液分离室5、除雾器6、内部循环管7等部分构成。壳体下部设置有循环黑液进口9、循环黑液出口8、黑液进口12和黑液出口13。壳体下部设置有汽液分离室5，壳体上部设置有加热室2，加热室2内设置有降膜列管4，加热室上部设置有配液盘3。壳体上与加热室2上部相应的位置设置有加热蒸气进口1，壳体上与加热室2下部相应的位置设置有冷凝水出口10、不凝气体出口11和二次蒸气出口14。壳体内设置有内部循环管7，内部循环管7一端与壳体下部的循环黑液进口9连接，另一端与加热室2上部的配液盘3连接。加热室2是由壳体、上下管板、隔板16和降膜列管4构成的，所述降膜列管4固定在壳体内的上下管板之间，所述的隔板16与降膜列管4径向平行且将所述的加热室2分为两部分。
汽液分离室5上部设置有除雾器6，除雾器6为折流式，由多片经折弯且表面有凹凸肋的薄板相隔一定的间隙组成。
图2是本实用新型管式降膜蒸发器的原理图。壳体是根据工作压力按压力容器或常压容器设计，并考虑到在真空状态下受外压时壳体的稳定性。壳体、管子和管板的材料根据介质性质或使用要求，分为碳钢或不锈钢两种形式。加热室2中心为内部循环管7，其余部分为均匀分布的降膜列管4，黑液由经内部循环管7输送至上管板上方的配液盘3，由配液盘3均匀地分布在管板的管桥上，再沿降膜列管4内壁成膜状流下，同时进行传热蒸发。此外由于从黑液中蒸发出的蒸汽快速向下流动，将黑液液膜吹得更薄、流速更快，使传热热阻大大降低，传热系数更高。由于是液膜蒸发，降低了传热热阻，也没有由于静液位压力引起的沸点升高，故用于加热的有效温差提高。料液在管壁上形成的垢可以用高压水、机械方法、化学方法进行清洗。所以，管式降膜蒸发器的传热系数和热效率均高于传统的蒸发器。管式降膜蒸发器既保留了板式降膜蒸发器传热效率高、运行周期长、操作弹性大等优点，又解决了板式降膜蒸发器易破裂、不易维修的缺点。
配液盘是用于将黑液(被蒸发的介质)均匀分布于降膜列管4的内部表面。由于介质的性质不同，以及各效蒸发器黑液的粘度变化，其结构尺寸也相应改变。
由降膜列管4流入的黑液及二次蒸汽在汽液分离室5中分离，并且进行黑液的二次蒸发。黑液的大部分经内部循环管7、配液盘3再次回到降膜列管4，以保持降膜列管4内壁布满液膜，少部分进经黑液出口13送出继续蒸发浓缩或作为产品输出。二次蒸汽则经除雾器6除去二次蒸汽的雾滴后进入下一效或冷凝器。
汽液分离室5是按压力容器设计，并考虑到在真空状态下受外压时壳体的稳定性。材料根据介质性质或使用要求，分为碳钢或不锈钢两种形式。
除雾器6用于将二次蒸汽中夹带的液滴分离出来，以减少蒸发损耗及防止黑液带入冷凝水中造成对冷凝水的污染。二次蒸汽经过除雾器6的间隙时，二次蒸汽中夹带的雾滴撞击板片被截流下来。这种除雾器的优点是除雾效果好，阻力小，易清洗，寿命长。
实施例二实施例二是带有内部气提的管式降膜蒸发器，如图3所示。与实施例一的不同之处仅在于，实施例二的加热室2内部设置有隔板16，隔板16把加热室2的壳程部分成大小两室，大小两室下部封闭上部相通，小室的下部设置有污冷凝水出口15。
实施例二带有内部气提的管式降膜蒸发器，适用于对环境要求较高的场合。为解决冷凝水的后处理问题，将壳程作成带内部汽提的结构形式，将冷凝水分成轻、重污冷凝水，将重污冷凝水送汽提塔处理，既解决了环境污染，也减少了污水处理量。
实施例三实施例三是增浓器，它由多个实施例一中的管式降膜蒸发器组成，该多个管式降膜蒸发器并联运行。当原有设备蒸发浓度达不到要求时，可使用实施例三的增浓器。多个管式降膜蒸发器并联运行时，各蒸发器轮换进液、出浓液、清洗，各蒸发器切换由PLC可编程控制器及相应的控制阀门和仪表按预定程序完成，这样可保证设备连续运行及在整个运行过程中保持高效率和更高的出效浓度。原有老蒸发站加配增浓器后，可使其出蒸发站的黑液浓度得到大幅度提高。
降膜和传统管式结合经济型蒸发站这种选型适合于中小型造纸厂的现有碱回收蒸发站的改造。在浓度较低的III、IV、V效采仍保留原有长管升膜蒸发器或短管蒸发器，浓度较高的I、II效采用管式降膜蒸发器，其中I效可采用二或三台并联增浓器形式。这样，可在原有基础上显著提高出效黑液浓度和热效率，原有设备资源也得到了充分利用，可节省大量投资。
对现有蒸发站进行改造在不增加现有蒸发站厂房的情况下，在每一效蒸发器旁边并联一台小型管式降膜蒸发器，蒸发器的蒸发能力可增加30％以上。这种方法投资少见效快，所以特别适合老厂的技术改造。我公司已对多个蒸发站进行改造，取得了满意的效果。
全管式降膜高效环保型蒸发站作为多效蒸发器一般采用5～6效，采用效数根据生产能力而定，生产规模较小的采用较少效数，采用效数越多越节能但投资越大。对于采用硫酸盐法制浆且对环境要求较高的厂家，可采用内部带有气提并配有气提塔的多效蒸发器，这样可对污冷凝水的污染降至最低。
由于采用全管式降膜结构，整个蒸发站的传热系数和有效温差都得到很大的提高，热效率也得到较大的提高。再加以各效冷凝水和进效稀黑液、出效浓黑液潜热的有效利用，能量消耗可降至最低。
在污冷凝水BOD(Biochemical Oxygen Demand生化需氧量，是指水中所含的有机物微生物生化降解时所消耗的氧气量。)、COD(Chemistry Oxygen Demand化学需氧量，是水污染程度的一个另一指标。一般以重铬酸钾或高锰酸钾消耗量来表示。)含量最高的最后两效，选用内部带汽提装置的管式降膜蒸发器，将冷凝水分离成轻污冷凝水和重污冷凝水。重污冷凝水量只占冷凝水总量的10％，但却包含了冷凝水中全部BOD、COD含量的绝大部分。轻污冷凝水可直接回收利用。重污冷凝水经汽提塔汽提后，也可回收利用。汽提后的臭气送石灰回收炉或碱回收锅炉燃烧。这样，可将蒸发站的臭味和冷凝水的污染降至最低。管式降膜与当前工厂采用的长管升膜及板式降膜比较见下表。
表各种蒸发器比较
权利要求1.一种管式降膜蒸发器，包括蒸发器，其特征是，所述蒸发器上部位设置有加热室，加热室外部为一壳体，壳体内设置有上下管板，管板上方设置有配液盘，管板之间设置有降膜列管，所述壳体上设置有加热蒸气进口、冷凝水出口和不冷凝气体出口；所述蒸发器下部设置有汽液分离室，汽液分离室的外壳与加热室相连，壳体上开有黑液进口、黑液出口、循环黑液出口、循环黑液进口和二次蒸汽出口；所述蒸发器内设置有内部循环管，内部循环管一端与所述壳体下部的循环黑液进口连接，另一端与所述加热蒸发室上部的配液盘连接，所述内部循环管将配液盘、上下管板贯通。
2.根据权利要求1所述的一种管式降膜蒸发器，其特征是，加热室是由壳体、上下管板、隔板和降膜列管构成，所述加热室壳体的内部竖直设置有降膜列管，所述的降膜列管固定在上下管板之间，所述的隔板与降膜列管径向平行且将所述加热室分为两部分。
3.根据权利要求1所述的一种管式降膜蒸发器，其特征是，所述汽液分离室上部设置有除雾器，除雾器为折流式，由多片经折弯且表面有凹凸肋的薄板相隔一定的间隙组成。
4.根据权利要求1所述的一种管式降膜蒸发器，其特征是，所述加热室内部设置有隔板，隔板把加热室的壳程部分成大小两室，大小两室下部封闭上部相通，小室的下部设置有污冷凝水出口。
专利摘要本实用新型公开了一种管式降膜蒸发器，包括蒸发器下部设置有循环黑液进口、循环黑液出口、黑液进口和黑液出口。蒸发器下部设置有汽液分离室，蒸发器上部设置有加热室，加热室内设置有降膜列管，加热室上部设置有配液盘；蒸发器上与所述加热室上部相应的位置设置有加热蒸气进口，蒸发器加热室下部相应的位置设置有冷凝水出口、不凝气体出口和二次蒸气出口；蒸发器内设置的除雾器；蒸发器内设置有内部循环管，内部循环管一端与所述壳体下部的循环黑液进口连接，另一端与所述加热室上部的配液盘连接。本实用新型传热效率高、容易清洗、运行周期长、耗电量低、出液浓度高、操作弹性大且结构牢固、容易维修等优点，可广泛用于造纸的废液回收行业。
文档编号D21C11/00GK2823307SQ20052002558
公开日2006年10月4日 申请日期2005年4月13日 优先权日2005年4月13日
发明者牛量, 王继舜 申请人:天津市恒脉机电科技有限公司