一种带液位平衡功能的物料蒸发器的制作方法

本实用新型涉及热交换技术领域，尤其涉及一种带液位平衡功能的物料蒸发器。

背景技术：

横管降膜蒸发技术是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动。流动过程中，料液与内部通有蒸汽的横管热交换，达到蒸发浓缩的目的。目前横管降膜蒸发技术因蒸发浓缩效果好而被广泛应用于医药、食品、化工、轻工等行业的流体物料水蒸发浓缩，以及钢铁、催化剂制造、矿山等行业的污水处理。

目前，众多的蒸发器均采用圆筒形蒸发器，例如强制循环蒸发器，海水淡化蒸发器；目前这类圆筒型蒸发器均能满足物料蒸发功能要求，但其结构不够紧凑，空间利用率低，安装占地大，制造成本高等不足。这些蒸发器为实现能源的梯级利用，采用了将蒸发器串联起来的多效多级蒸发器，但多效多级蒸发器将耗用更高的蒸汽压力和温度梯度，这与目前使用蒸汽热压缩提供蒸发动力的技术不能融合。

公开号为cn102107091a的文献在2011年6月29日公开了一种多级高效横管降膜蒸发器，其包括两级或两级以上的换热管束，在所述换热管束之间设有分离箱，所述两级或两级以上的换热管束在蒸汽的流速方向上管束所包含的换热管数量逐级减少20~70%。该文献利用了分离箱将凝结液和蒸汽分离，达到了提高凝结传热系数的效果。并且，分离箱前后管束的换热管束沿管束蒸汽流动方向，分离箱前管子数量较多，分离箱后管子数量较少。由此可以保证管内流速可以达到相对稳定的合理值。但在实际应用过程中，由于多级换热管束依次布置，导致其整体长度较长，空间占用较大。分离箱的数量较多，导致结构复杂，成本较高。且凝结液通过分离箱流出的结构，还容易导致蒸汽随凝结液一起排出，进而影响热交换效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种带液位平衡功能的物料蒸发器，本实用新型能够在空间占用小的前提下实现物料的梯级浓缩，同时还能够在排放冷凝水时保持蒸汽的密封，从而高效率完成物料的蒸发浓缩。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种带液位平衡功能的物料蒸发器，其特征在于：包括外壳，所述外壳内沿轴心线固定设置有溢流板和两套并排的横管降膜蒸发装置，溢流板位于外壳底部，两套横管降膜蒸发装置分别位于溢流板的上方两侧；所述横管降膜蒸发装置包括横管蒸发机构、蒸汽分配室、蒸汽回转室和u形冷凝水排出机构，蒸汽分配室和蒸汽回转室分别位于横管蒸发机构的进汽端和出汽端，u形冷凝水排出机构位于蒸汽分配室内，且u形冷凝水排出机构与横管蒸发机构中的上部横管相连通用于排出冷凝水和不凝气；所述外壳的顶部设置有蒸汽出口，且蒸汽出口位于两套横管降膜蒸发装置之间；所述外壳的底部固定设置有冷凝水排出口和两个物料循环桶，冷凝水排出口与两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室相通，两个物料循环桶分别位于两套横管蒸发机构的下方；所述外壳的两侧壁上分别开设有物料循环进料口，两个物料循环进料口分别通过带泵管路与两个物料循环桶相通。

所述横管蒸发机构包括端管板、侧板和横管，横管呈多排均匀固定在端管板之间，侧板固定在外壳内，端管板垂直固定在侧板与外壳的侧壁之间。

所述u形冷凝水排出机构包括收集腔体、u形管、密封组件和带阀门的排气管，收集腔体为中空结构，收集腔体的一端固定在端管板上并与位于端管板上部的横管连通，密封组件固定在端管板的另一端，u形管连接在收集腔体的下部用于排出冷凝水，排气管的一端固定在收集腔体的上部，另一端伸出蒸汽分配室由阀门控制排出不凝气。

所述密封组件包括定连接法兰、动连接法兰、密封垫片和挡板，定连接法兰固定在收集腔体上，动连接法兰通过螺栓固定在定连接法兰上，密封垫片和挡板固定在定连接尘兰与动连接法兰之间。

所述收集腔体的底面为斜面，u形管连接在底面的低端。

所述外壳内的横管蒸发机构之间固定设置有丝网除沫器。

所述的两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室通过固定在外壳内的隔板分隔而成，两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室均与冷凝水排出口连通，且两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室均与蒸汽输入管连通。

所述外壳内在设置有蒸汽回转室的一端固定有盖板，盖板上开设有人孔。

所述外壳为方形结构，外壳的底部对称固定有支撑槽钢，外壳的外表面均布有加强筋。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型在外壳内设置了通过溢流板分隔的两套横管降膜蒸发装置，同时在外壳的底部分别设置了物料循环桶，在外壳的侧壁上设置了分别与物料循环桶相通的物料循环进料口，上述结构的配合，能够在空间占用小的前提下实现物料的梯级浓缩。通过蒸汽回转室，能够对蒸汽进行二次利用，既提高了蒸汽的利用率，又节约了能耗。而通过u形冷凝水排出机构不仅能够有效排放蒸汽冷凝水，还能够利用u形冷凝水排出机构中的冷凝水使蒸汽保持密封，从而高效率完成物料蒸发浓缩功能。另外，本实用新型还具有结构紧凑、安装占地小、制造成本更低等优点。

2、本实用新型中的横管蒸发机构包括端管板、侧板和横管，横管呈多排均匀固定在端管板之间，端管板垂直固定在侧板与外壳的侧壁之间。该结构的优点在于使得两套横管降膜蒸发装置相互独立，浓缩时互不干扰，对物料的浓缩效果更好。

3、本实用新型中的u形冷凝水排出机构包括收集腔体、u形管、带阀门的排气管和密封组件，其中，采用u形管作为排液管，在排液时u形管中能够积存一定量的冷凝水，该部分冷凝水能够在u形管中产生压差平衡液位，超出平衡液位的冷凝水即排出，有利于使蒸汽保持密封。而通过带阀门的排气管则能够控制不凝气的排量，进而控制蒸汽不会被排出，有利于完全利用蒸汽的热量。通过密封组件有利于使收集腔体保持密封，同时还便于通过拆卸密封组件实现收集腔体对应横管的检修。

4、本实用新型中的密封组件包括定连接法兰、动连接法兰、密封垫片和挡板，采用该结构的密封组件具有便于快速拆装、密封性能好等优点。

5、本实用新型将收集腔体的底面设置为斜面，并使u形管连接在底面的低端，该结构的优点在于能够防止冷凝水回流至横管中。

6、本实用新型在横管蒸发机构之间固定设置有丝网除沫器，通过丝网除沫器能够分离蒸汽里的雾滴，避免物料损失。

7、本实用新型中两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室均与冷凝水排出口连通，且两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室均与蒸汽输入管连通。该结构的优点在于使得整个设备的结构更加简洁。

8、本实用新型在外壳内设置有蒸汽回转室的一端固定有盖板，通过盖板有利于对外壳内的设备进行保护，提高设备的安全性。通过盖板上的人孔有利于对外壳内的设备快速检修。

9、本实用新型将外壳设为方形结构，并在外壳的底部对称设置支撑槽钢和在外壳的外表面均布加强筋，该结构的优点在于提高了外壳的钢性强度和承重强度，使得外壳的稳固性更好。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为图1的侧面剖视结构示意图；

图3为图1的a—a剖视结构示意图；

图4为本实用新型中横管降膜蒸发装置在外壳内的右视结构示意图；

图5为本实用新型的俯视结构示意图；

图6为本实用新型的左侧视立体结构示意图；

图7为本实用新型中u形冷凝水排出机构的结构示意图；

图中标记为：1、外壳，2、溢流板，3、蒸汽分配室，4、蒸汽回转室，5、u形冷凝水排出机构，6、蒸汽出口，7、冷凝水排出口，8、物料循环桶，9、物料循环进料口，10、带泵管路，11、端管板，12、侧板，13、横管，14、收集腔体，15、u形管，16、排气管，17、定连接法兰，18、动连接法兰，19、密封垫片，20、挡板，21、盖板，22、人孔，23、丝网除沫器，24、支撑槽钢，25、加强筋，26、蒸汽输入管。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种带液位平衡功能的物料蒸发器，包括外壳1，其中：

所述外壳1内沿轴心线固定设置有溢流板2和两套并排的横管降膜蒸发装置，溢流板2位于外壳1底部，两套横管降膜蒸发装置分别位于溢流板2的上方两侧。

所述横管降膜蒸发装置包括横管蒸发机构、蒸汽分配室3、蒸汽回转室4和u形冷凝水排出机构5，蒸汽分配室3和蒸汽回转室4分别位于横管蒸发机构的进汽端和出汽端，u形冷凝水排出机构位于蒸汽分配室3内，且u形冷凝水排出机构与横管蒸发机构中的上部横管13相连通用于排出冷凝水和不凝气。

进一步的，所述横管蒸发机构包括端管板11、侧板12和横管13，横管13呈多排均匀固定在两端管板11之间，侧板12固定在外壳1内，端管板11垂直固定在侧板12与外壳1的侧壁之间，两套横管蒸发机构分别固定在两块侧板12与外壳1的两面侧壁之间。

更进一步的，两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室3通过固定在外壳1内的隔板分隔而成，且为了连接方便，两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室3均与同一蒸汽输入管26连通，即采用同一根蒸汽输入管26就能够为两个蒸汽分配室3同时输入蒸汽。

所述外壳1的顶部设置有蒸汽出口6，且蒸汽出口6位于两套横管降膜蒸发装置之间，物料热交换后产生的蒸汽通过蒸汽出口6排出。

所述外壳1的底部固定设置有一个冷凝水排出口7和两个物料循环桶8，其中，冷凝水排出口7上端同时与两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室3相通，下端连接水桶，即两个蒸汽分配室3中产生的冷凝水均经过冷凝水排出口7排出至水桶中，再由水桶排出（水桶中可保留一定液位的冷凝水，以防止蒸汽排出）。两个物料循环桶8分别位于两套横管蒸发机构的下方，即物料循环桶8位于蒸汽分配室3与蒸汽回转室4之间，两个物料循环桶8分别用于收集经两套横管降膜蒸发装置浓缩后的物料。

所述外壳1的两侧壁上分别开设有物料循环进料口9，两个物料循环进料口9均位于两套横管蒸发机构的上方，且两个物料循环进料口9分别通过带泵管路10与两个物料循环桶8相通。工作时，带泵管路10通过物料循环进料口9将物料循环桶8中的物料泵至横管蒸发机构中进行热交换。

所述外壳1内在设置有蒸汽回转室4的一端固定有盖板21，且在盖板21上开设有便于检修的人孔22。

本实施例中，所述u形冷凝水排出机构包括收集腔体14、u形管15、密封组件和带阀门的排气管16，收集腔体14为中空结构，收集腔体14的一端焊接固定在端管板11上并与位于端管板11上部的部分横管13连通，密封组件固定在端管板11的另一端，u形管15包括高端和低端，高端密封固定在收集腔体14的下部，低端用于排出冷凝水，其u形部中积存有部分冷凝水；排气管16的一端固定在收集腔体14的上部，另一端伸出蒸汽分配室3由阀门控制排出不凝气。其中，为了简化不凝气排出结构，优选将其中一套u形冷凝水排出机构中的排气管16与另一套u形冷凝水排出机构中的收集腔体14连接，再由该套u形冷凝水排出机构中的排气管16统一排出不凝气。进一步的，所述密封组件包括定连接法兰17、动连接法兰18、密封垫片19和挡板20，定连接法兰17和动连接法兰18均为中空结构，定连接法兰17固定在收集腔体14上，动连接法兰18通过螺栓固定在定连接法兰17上，密封垫片19和挡板20固定在定连接尘兰与动连接法兰18之间，用于密封收集腔体14。更进一步的，为防止冷凝水过多而回流至横管13中，优选将收集腔体14的底面为斜面，并将u形管15连接在底面的低端。

为了便于区分，以图4所示视角来说明本实施例的工作原理，具体如下：

将物料输送至左侧的物料循环桶8中，物料经左侧的带泵管路10和左侧的物料循环进料口9进入左侧的横管蒸发机构上方，然后在重力的作用下下落并与左侧的横管13发生一级热交换，一级热交换后的小部分浓缩液进入左侧的物料循环桶8继续循环，而大部分浓缩液则通过溢流板2进入右侧的物料循环桶8中，并通过右侧的带泵管路10和右侧的物料循环进料口9进入右侧的横管蒸发机构上方，然后在重力的作用下下落并与右侧的横管13发生二级热交换，二级热交换后浓缩液继续进入右侧的物料循环桶8中进行循环浓缩，直至经左侧横管蒸发机构浓缩后的物料量不足以通过溢流板2进入右侧为止，最后浓缩后的物料从右侧的物料循环桶8中取出。上述过程中，物料浓缩时产生的蒸汽通过外壳1顶部的蒸汽出口6排出。外部的蒸汽输入管26分别向两个蒸汽分配室3输送蒸汽，进入蒸汽分配室3的蒸汽通过横管13与物料进行热交换后进入蒸汽回转室4，再经蒸汽回转室4回转，从端管板11上与收集腔体14相连的那部分横管13进入收集腔体14，该过程中回转的蒸汽能够与物料进行二次热交换。而整个过程中产生的冷凝水则分别经冷凝水排出口7和u形管15排出，另外，蒸汽回转室4中也会产生冷凝水，蒸汽回转室4中的冷凝水可通过管道与蒸汽分配室连通后从冷凝水排出口7排出。

实施例2

本实施例公开了一种带液位平衡功能的物料蒸发器，包括外壳1，其中：

所述外壳1内沿轴心线固定设置有溢流板2和两套并排的横管降膜蒸发装置，溢流板2位于外壳1底部，两套横管降膜蒸发装置分别位于溢流板2的上方两侧。

所述横管降膜蒸发装置包括横管蒸发机构、蒸汽分配室3、蒸汽回转室4和u形冷凝水排出机构5，蒸汽分配室3和蒸汽回转室4分别位于横管蒸发机构的进汽端和出汽端，u形冷凝水排出机构位于蒸汽分配室3内，且u形冷凝水排出机构与横管蒸发机构中的上部横管13相连通用于排出冷凝水和不凝气。

进一步的，所述横管蒸发机构包括端管板11、侧板12和横管13，横管13呈多排均匀固定在两端管板11之间，侧板12固定在外壳1内，端管板11垂直固定在侧板12与外壳1的侧壁之间，两套横管蒸发机构分别固定在两块侧板12与外壳1的两面侧壁之间。

更进一步的，两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室3通过固定在外壳1内的隔板分隔而成，且为了连接方便，两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室3均与同一蒸汽输入管26连通，即采用同一根蒸汽输入管26就能够为两个蒸汽分配室3同时输入蒸汽。

所述外壳1的顶部设置有蒸汽出口6，且蒸汽出口6位于两套横管降膜蒸发装置之间，物料热交换后产生的蒸汽通过蒸汽出口6排出。

所述外壳1的底部固定设置有一个冷凝水排出口7和两个物料循环桶8，其中，冷凝水排出口7同时与两套横管降膜蒸发装置的蒸汽分配室3相通，即两个蒸汽分配室3中产生的冷凝水均经过冷凝水排出口7排出。两个物料循环桶8分别位于两套横管蒸发机构的下方，即物料循环桶8位于蒸汽分配室3与蒸汽回转室4之间，两个物料循环桶8分别用于收集经两套横管降膜蒸发装置浓缩后的物料。

所述外壳1的两侧壁上分别开设有物料循环进料口9，两个物料循环进料口9均位于两套横管蒸发机构的上方，且两个物料循环进料口9分别通过带泵管路10与两个物料循环桶8相通。工作时，带泵管路10通过物料循环进料口9将物料循环桶8中的物料泵至横管蒸发机构中进行热交换。

所述外壳1内在设置有蒸汽回转室4的一端固定有盖板21，且在盖板21上开设有便于检修的人孔22。

本实施例中，所述u形冷凝水排出机构包括收集腔体14、u形管15、密封组件和带阀门的排气管16，收集腔体14为中空结构，收集腔体14的一端焊接固定在端管板11上并与位于端管板11上部的部分横管13连通，密封组件固定在端管板11的另一端，u形管15包括高端和低端，高端密封固定在收集腔体14的下部，低端用于排出冷凝水，其u形部中积存有部分冷凝水；排气管16的一端固定在收集腔体14的上部，另一端伸出蒸汽分配室3由阀门控制排出不凝气。进一步的，所述密封组件包括定连接法兰17、动连接法兰18、密封垫片19和挡板20，定连接法兰17和动连接法兰18均为中空结构，定连接法兰17固定在收集腔体14上，动连接法兰18通过螺栓固定在定连接法兰17上，密封垫片19和挡板20固定在定连接尘兰与动连接法兰18之间，用于密封收集腔体14。更进一步的，为防止冷凝水过多而回流至横管13中，优选将收集腔体14的底面为斜面，并将u形管15连接在底面的低端。

本实施例中，所述外壳1内的横管蒸发机构之间密封固定有丝网除沫器23，物料经横管13热交换后产生的蒸汽经过丝网除沫器23时，蒸汽中的雾滴被分离出来，避免物料被蒸汽带出排出。

实施例3

本实施例与实施例1或实施例2基本相同，主要区别在于：

所述外壳1为方形结构，且在外壳1的底部对称焊固有支撑槽钢24，在外壳1的外表面均布有多根加强筋25，加强筋25可i型刚、l型钢、h型钢、工字钢等，加强筋25焊固在外壳1上，且加强筋25的两端分别焊接在两根支撑槽钢24上。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。