一种分体式管式降膜蒸发器的制作方法

本发明属于蒸发器技术领域，特别涉及一种分体式管式降膜蒸发器。

背景技术：

近年来，随着国产化管式降膜蒸发器技术的成功推广和应用，有效解决了老式自然循环蒸发器存在的汽耗高、循环效率低、易结垢、蒸发产能不达标等技术难题。多效管式降膜蒸发器组产能设计从最初的150t/h、200t/h等逐步增大到400t/h、450t/h，目前国内最大的蒸发器组设计产能已达500t/h。随着蒸发设计产能的不断提高，原有的管式降膜蒸发器结构设计上存在的一些不足，给蒸发器的设计、制造和运行带来了一些难题。原有的管式降膜蒸发器为一体式结构，即上盖、布膜器等部件和加热室插入分离室筒体内部，分离室既作为溶液发生汽液分离的部件又作为加热室等部件的支承装置。随着蒸发器设备的大型化，一体式结构主要存在以下几点不足：

(1)溶液闪蒸空间不足：随着蒸发设计产能增大，单效设备的蒸发产能也不断提高，加热室插入分离室内部占用了一部分的闪蒸空间，影响蒸发效率的矛盾凸显；

(2)加热室下部易发生损坏：加热室下部插入分离室内部，使得下管板及下部筒体浸泡在碱液及碱蒸汽内，在高温及高碱浓度的工况条件下，加热室下部特别是管板和加热室筒体的焊缝易发生应力腐蚀，造成碱脆，影响设备的运转率，缩短设备的使用寿命；

(3)冷凝水出口管易发生泄漏：加热室冷凝水出口管从加热室下部经分离室引出，冷凝水管和加热室、分离室筒体均采用焊接连接，一体式的结构使得该冷凝水管处于碱液及碱蒸汽腐蚀工况和加热室壳体与换热管温差膨胀变形的苛刻条件下，极易造成冷凝水出口管与加热室壳体连接角焊缝出现泄漏，维修极不方便，同时维修的效果也不好，影响设备的正常运行；冷凝水管焊缝泄漏容易造成蒸汽冷凝水带碱，影响冷凝水的后续使用，增加生产运行成本。

(4)二次蒸汽易发生带碱问题：一体式结构使得汽液分离器只能排布于加热室和分离室形成的环形空间内，排布面积不足，造成汽液分离器工作负荷增大，二次汽逸出速度增大，容易造成二次汽带碱。

(5)增加安装和钢结构设计难度：蒸发器设备规格、载荷增大较多，一体式的结构容易造成钢结构局部各项载荷增大较多，给设备的安装、钢结构的设计增加难度，同时增加安装成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种闪蒸空间大、闪蒸效果更好的分体式管式降膜蒸发器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种分体式管式降膜蒸发器，包括管式降膜加热器，在管式降膜加热器的上端连接有上盖，上盖上设置有溶液进口，所述的管式降膜加热器下端连接有一个集液器，集液器侧壁上连接有一根连通管，连通管另一端连接一个分离器，所述分离器的内径和容积均大于集液器，分离器上部设置有二次蒸汽出口。

作为一种优选方案，所述集液器的底部成锥形。

作为一种优选方案，所述分离器的底部成锥形。

作为一种优选方案，所述分离器的顶部成锥形。

作为一种优选方案，所述管式降膜加热器的上端连接有布膜器，布膜器位于上盖内，所述溶液进口位于布膜器的上方。

作为一种优选方案，所述管式降膜加热器的外壳上连接有不凝气管，不凝气管的两端分别连通上盖内和管式降膜加热器的壳程。

作为一种优选方案，所述分离器上部设置有除沫器除沫器将分离器分成上下两个空间，所述连通管与位于下方的空间连通，二次蒸汽出口位于除沫器上方。

作为一种优选方案，所述除沫器的上方和下方分别设置有朝向除沫器喷淋的喷淋装置。

本发明的有益效果是：本发明在管式降膜加热器下端连接一个集液器用于收集加热后的溶液和膜式传热过程中生成的二次蒸汽，二次蒸汽和溶液首先在集液器内集聚，达到一定量后通过大直径连通管进入内径和容积更大的分离器内，溶液闪蒸面积和空间得到扩大，从而提高闪蒸效果。

二次蒸汽富集于集液器内，使集液器内部压强大于分离器，当集液器内的溶液进入分离器后，溶液所处气压降低，进一步促进闪蒸效果。

管式降膜加热器和分离器并列分体设置，避免管式降膜加热器下部在苛刻的碱腐蚀工况下工作，延长了设备的使用寿命，确保设备的正常运转，为厂区后续生产正常运行提供了有力保障。

管式降膜加热器和分离器并列分体设置，可使得分离器整个直径范围内可布满除沫器，确保二次蒸汽经除沫器充分分离后从二次蒸汽出口流出，解决二次蒸汽带碱的老大难问题。

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图1中：1、管式降膜加热器，2、上盖，3、溶液进口，4、集液器，5、集液室，6、连通管，7、分离器，8、二次蒸汽出口，9、布膜器，10、不凝气管，11、除沫器，12、喷淋装置，13、冷凝水管，14、支座，15、溶液出口，16、溶液循环出口，17、蒸汽进口。

具体实施方式：

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

如图1所示，分体式管式降膜蒸发器包括管式降膜加热器1，在管式降膜加热器1的上端通过法兰连接有穹形上盖2，上盖2顶部设置有溶液进口3，管式降膜加热器1侧壁上设置有若干个与壳程连通的蒸汽进口17，管式降膜加热器1下端通过法兰连接有一个圆筒状的集液器4，该集液器4内部为连通管式降膜加热器1管程的集液室5，集液器4侧壁上连接有一根与集液室5连通的连通管6，连通管6另一端连接一个分离器7，连通管6倾斜设置，连通管6位于集液器4的一端高于位于分离器7的一端，所述分离器7的内径和容积均大于集液器4，分离器7上设置有二次蒸汽出口8，二次蒸汽出口8位于连通管6与分离器7连接接口上方，本实施例将二次蒸汽出口8设置在分离器7的锥形顶顶端。

如图1所示，集液器4的底部成锥形，这样溶液具有更大的蒸发面积进行初步闪蒸，沸腾溶液处于液面上层，确保进入分离器7的溶液均处于沸腾状态，以更快地进行闪蒸。

分离器7的内径和容积比集液器4更大，溶液进入分离器7后，闪蒸面积和空间得到扩大，从而提高闪蒸效果。

分离器7的底部也成锥形，减少分离器7内位于液面下方的溶液，分离器7的锥形底部斜面上设置有溶液循环出口16，可将溶液输送回管式降膜加热器1，分离器7的锥形底部下端设置有溶液出口15，用于排出溶液。

所述管式降膜加热器1的上端连接有布膜器9，布膜器9位于上盖2内，所述溶液进口3位于布膜器9的上方，溶液从溶液进口3进入上盖2内，经布膜器9均匀布膜后流入管式降膜加热器1的加热管，成膜状沿管壁向下流动，与壳程内的加热蒸汽进行充分的热交换。

所述管式降膜加热器1的外壳上连接有不凝气管10，不凝气管10的两端分别连通上盖2内和管式降膜加热器1的壳程，管式降膜加热器1的壳程内的不凝气通过不凝气管10进入上盖2内，并沿加热管向下流动，与二次蒸汽中的不凝气合并处理，避免壳程内集聚的不凝性气体影响管式降膜加热器1的换热效率。

所述分离器7上部设置有除沫器11，除沫器11沿分离器整个直径范围内可布满，确保二次蒸汽中携带的碱液滴经除沫器充分汽液分离后，二次蒸汽从二次蒸汽出口8流出。除沫器11将分离器7分成上下两个空间，所述连通管6与位于下方的空间连通，在除沫器11下方产生的二次蒸汽均匀地向上通过除沫器11，进行充分的汽液分离后，从二次蒸汽出口8排出，由于本实施例中的二次蒸汽出口8设置在分离器7锥形顶顶端，使得除沫器11各部位除沫负荷均衡，避免除沫器11局部负荷过大导致局部损坏或跑碱的现象。

所述除沫器11的上方和下方分别设置有朝向除沫器11喷淋的喷淋装置12，可在蒸发器维护期间对除沫器11进行充分的喷淋清洗，喷淋装置12可以是侧壁上开设有喷淋孔的喷淋管，或是多个喷淋头。

所述管式降膜加热器1的外壳下端连接有一根s型冷凝水管13，用于排出冷凝水，通常冷凝水管13另一端连接冷凝水罐(图中未示出)，s形冷凝水管13具有一定的弹性变形量，可用于补偿管式降膜加热器1因热胀冷缩而引起的尺寸变化，避免冷凝水管13两端接头被破坏。

管式降膜加热器和分离器并列分体设置，避免冷凝水管13处于碱液及碱蒸汽腐蚀工况和管式降膜加热器壳体与换热管温差膨胀变形的苛刻条件下。

所述集液器4以及分离器7的底部分别设置有支座14，解决了一体式结构容易造成的钢结构局部载荷过大的问题，降低了设备的吊装和安装难度，减少了钢结构的材料使用量，安装成本大大降低。

所述二次蒸汽出口8可与负压装置连通，负压装置可以是真空泵或抽气机，负压装置能将分离器7内的二次蒸汽迅速抽离，确保分离器7内的压力处于稳定状态，提高闪蒸效率。

本发明工作原理是：如图1所示，引蒸汽通过蒸汽进口17进入管式降膜加热器1的壳程，而溶液从溶液进口3进入上盖2内，经布膜器9均匀布膜后流入管式降膜加热器1的加热管内，成膜状沿管壁向下流动，与壳程内的加热蒸汽进行充分的热交换后，进入集液室5内，在集液室5内，位于上表面的溶液进行初次闪蒸，形成二次蒸汽也使得集液室5内的气压处于较高水平，集液室5内液位高于连通管6管口的溶液经连通管6流入到大直径大容积的分离器7内，由于闪蒸面积的扩大以及气压的相对降低，液体进入分离器7后剧烈沸腾蒸发，充分使二次汽逸出，有效提高蒸发效率，确保蒸发产能，二次蒸汽经除沫器11进行汽液分离，由于除沫器布满了分离器7的整个直径范围，确保二次蒸汽中携带的碱液滴经除沫器充分汽液分离后，二次蒸汽从二次蒸汽出口8流出。浓缩后的溶液经设置在分离器7锥形底部的溶液出口15或溶液循环出口16排出。

为了提高二次蒸汽排出速度，可通过在二次蒸汽出口8上连接负压装置，进一步提高闪蒸效率。

上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。