波节管蒸发器和波节管超效蒸发装置的制作方法

1.本实用新型涉及废水回收蒸发结晶技术领域，具体而言是一种波节管蒸发器和波节管超效蒸发装置。


背景技术：

2.现行的蒸发器都是普通的列管换热器制作的蒸发器，普通的列管换热蒸发器，已经沿用了七八十年，传热系数普遍较低，大型生产中仅800-1800 kcal/m2h℃。而由普通列管蒸发器组成的多效蒸发装置，一般是2-4效，最多5效。所以普通列管换热器制作的蒸发器传热效率低、蒸汽消耗高。现在，节能减排要求企业对低浓废水进行回收，这需要蒸发量超大，蒸汽消耗超低的蒸发装置，由此催生了超效蒸发技术；而超效蒸发需要小温差传热的高效传热装置，又催生了波节管超效蒸发装置。综上所述，现代化工业生产，有待发明一种大幅提高传热效能的蒸发器和大幅降低蒸汽消耗的蒸发装置。


技术实现要素：

3.根据上述技术要求，而提供一种波节管蒸发器和波节管超效蒸发装置。通过将传统蒸发器中的列管换热器替换为波节管换热器，能够大幅提高蒸发器的传热系数，通过由波节管蒸发器组成的波节管超效蒸发装置，能够大幅降低蒸汽消耗。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种波节管蒸发器，包括：蒸发室和波节管换热器，所述蒸发室的底部与循环降液管的上端连通，所述循环降液管的下端与循环泵的吸口连接，循环泵的出口与波节管换热器的下部管箱连接，波节管换热器的上部与循环沸腾管的下端连接，所述循环沸腾管的上端与所述蒸发室的循环液进口连接，所述循环沸腾管上设有过效闪发液过效闪发液进料口；
6.料液通过所述循环泵在所述蒸发室-所述循环降液管-所述波节管换热器
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所述循环沸腾管-所述蒸发室内循环流动，所述料液在波节加热管内获得湍流加热升温，在所述蒸发室内蒸发水分；料液通过所述循环泵在所述蒸发室-所述循环降液管-所述波节管换热器-所述循环沸腾管-所述蒸发室内循环流动，所述料液在波节加热管内获得湍流加热升温，在所述蒸发室内蒸发水分；
7.所述波节管换热器包括波节管换热器壳体、设置于波节管换热器壳体上部的上管板、设置于波节管换热器壳体下部的下管板和设置于波节管换热器壳体内部的加热管，所述加热管的上端与上管板相连，所述加热管的下端与下管板相连，所述加热管为波节管，所述波节管换热器壳体上设有蒸汽进口、闪发汽进口、冷凝水出口和不凝气排口。
8.优选地，所述波节管的波峰外径为19-30mm，波高为1.5-3.0mm，壁厚为0.6-1.2mm，波节距为20-30mm，所述波节管的长度不超过3m。
9.优选地，所述蒸发室的内部上端设有用以净化二次蒸汽的丝网除沫器，所述蒸发室的顶部设有二次蒸汽出口，所述蒸发室的壳体中下部设有循环液进口和排料口，所述蒸
发室的侧壁上设有大气接口、蒸发液温温度计接口和压力、真空表接口，所述蒸发室的壳体下部为圆锥罐体，所述圆锥罐体与循环降液管相接。
10.优选地，根据其蒸发料液的腐蚀性能，所述波节管的材料为无缝钢管、铜合金管、低镍合金或高镍合金管中的一种。
11.优选地，料液在所述波节管换热器的加热管中的流速为1.4-2.0m/s，所述料液在流经所述波节管换热器的加热管过程中升温为1-2.0℃。
12.一种波节管超效蒸发装置，包括1～n效波节管蒸发器、1～n-1级预热器、蒸汽抽汽器、间壁冷凝器和悬浮液换热器，其中n为6-12的正整数，所述波节管蒸发器为上述任意一项的波节管蒸发器；
13.n-1级预热器至1级预热器的预热温度依次增加，1效蒸发器至n效蒸发器的蒸发温度依次降低；
14.以低浓水流动的方向为前，低浓水连接n-1级预热器的低浓水进口，后一级预热器的低浓水出口与前一级预热器的低浓水进口连通，1级预热器的低浓水出口与1效蒸发室的过效闪发液进料口连通，且后效蒸发室的排料口与前效蒸发室的过效闪发液进料口连通；n效蒸发室的排料口通过大气腿与悬浮液换热器连通，所述悬浮液换热器的悬浮液出口与通向悬浮液分离设备的悬浮液管路连接；
15.1效波节管换热器的蒸汽进口与蒸汽抽汽器的出汽端连通，蒸汽抽汽器的抽汽端与3效蒸发室的二次蒸汽出口连通，所述蒸汽抽汽器的进汽端与生蒸汽连通，后效蒸发室的二次蒸汽出口分别与前效波节管换热器的蒸汽进口、与所述前效波节管换热器同位号的预热器的蒸汽进口连通，n效蒸发室的二次蒸汽出口与间壁冷凝器连通；
16.每效所述波节管换热器的不凝气排口均与所述间壁冷凝器连通；所述间壁冷凝器中的冷凝水出口与冷凝水罐连通；
17.1效波节管换热器的冷凝水由冷凝水出口流入1级预热器供热后，与2 效波节管换热器的冷凝水和2级预热器的冷凝水管相连，冷凝水在流向3效的上升管段中闪发，其闪发蒸汽出口与3效波节管换热器的闪发汽进口相连；闪发后的冷凝水与前效波节管换热器的冷凝水、与所述与前效波节管换热器同位号的预热器的冷凝水相通合并，合并后冷凝水在流经的上升管段中闪发，闪发汽出口与前一效波节管换热器的闪发汽进口连通；n效波节管换热器的冷凝水通过其冷凝水出口进入所述悬浮液换热器中供热，所述悬浮液换热器的冷凝水进入所述冷凝水罐内。
18.波节管超效蒸发装置的料液流程：串联预热，1效进料，顺流蒸发，末效结晶。
19.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
20.1、现有的蒸发器采用普通列管换热器，换热器中的加热管是普通列管，是5-6米的长管，而本实用新型是将换热器中的加热管设计成波节管短管的形式，管长3米，由此达到小温差高效传热、温差损失小的目的，是专为废水超效蒸发装置设计的蒸发器。现有长管换热器的温升通常是4-5度，而本技术是1-2度，使每效传热温差损失降低1.4度左右，10效蒸发共减少温差损失14度左右，这对超效蒸发增加效数，降低蒸汽消耗有重大的意义。
21.2、波节管超效蒸发结晶装置，是具有超多效数、超高传热系数、超低能耗的蒸发结晶装置，传热系数达到2500kcal/m2h℃左右，为现行蒸发装置的 1.5倍左右，蒸汽消耗为现行多效蒸发的30％左右，除用于废水蒸发回收外，也可以作为化工、造纸、化纤、石油化工、
轻工、制药等行业的主流蒸发设备。
22.基于上述理由本实用新型可在废水回收和各行业主流料液蒸发等领域广泛推广。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
24.图1为本实用新型实施例1和2中波节管蒸发器结构示意图。
25.图2为本实用新型实施例2中一种波节管超效蒸发装置。
26.图3为本实用新型实施例1和2中波节管换热器结构示意图。
27.图中：1、蒸发室；2、波节管换热器；21、上管板；22、下管板；23、波节管换热器壳体；3、循环降液管；4、循环泵；5、加热管；6、循环沸腾管；a、二次蒸汽出口；b、压力、真空表接口；c、排料口；d、蒸汽进口；e、大气接口；f、闪发汽进口；g、冷凝水出口；h、过效闪发液进料口；i、不凝气排口；j、排净口；k、蒸发液温温度计接口；v1-v10、1效-10效蒸发室； h1-h10、1效-10效波节管换热器；xb1-xb10、1效-10效循环泵；a1-a8、 1级-9级预热器；n、间壁冷凝器；qx、悬浮液换热器；ng、冷凝水罐；zk、真空泵；nb、冷凝水泵；zp、蒸汽抽汽器。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
29.实施例1
30.如图1所示，一种波节管蒸发器，所述波节管蒸发器包括蒸发室1、波节管换热器2、循环降液管3和循环泵4；所述波节管换热器2的加热管5为波节管；
31.料液通过所述循环泵4在所述蒸发室1、所述循环降液管3、所述波节管换热器2和所述循环沸腾管6内流动，所述料液在波节加热管5内获得湍流加热升温，在所述蒸发室1内蒸发水分；
32.所述循环沸腾管6上设有进料口h，所述蒸发室1的顶部设有二次蒸汽出口a，所述波节管换热器2的波节管换热器壳体23上设有蒸汽进口d，所述波节管换热器2的波节管换热器壳体23上设有闪发汽进口f、冷凝水出口 g和不凝气排口i。
33.所述循环管包括有循环降液管3和循环沸腾管6；
34.所述蒸发室1的底部与循环降液管3的上端连通，所述循环降液管3的下端与所述循环泵4的输入端连接，所述循环泵4的输出端与所述波节管换热器2的进液口连接，所述波节管换热器2的出液口与所述循环沸腾管6的下端连接，所述循环沸腾管6的上端与所述蒸发室1的循环液进口连接。
35.蒸发室是升温后的循环料液进入其内蒸发水分，实现汽液分离的设备。蒸发室的结构如图1所示，本实施例中的蒸发室，可采用现有技术常规使用蒸发器的蒸发室结构即可，所述蒸发室的内部上端设有用以净化二次蒸汽的丝网除沫器，所述蒸发室的顶部设有二次蒸汽出口a，所述蒸发室的壳体中下部设有排料口c，所述蒸发室的侧壁上设有大气接
口e、蒸发液温温度计接口 k和压力、真空表接口b，所述蒸发室的壳体下部为圆锥罐体，所述圆锥罐体与循环降液管相接。
36.如图3所示，所述波节管换热器2包括波节管换热器壳体23，所述波节管换热器壳体23上部设置有上管板21，所述波节管换热器壳体23下部设置有下管板22，所述波节管换热器壳体23内部设置有加热管5，所述加热管5 的上端与上管板21相连，所述加热管5的下端与下管板22相连。为了防止波节管互相碰撞，换热器中设置多块隔板。
37.本实用新型所用的波节管蒸发器中的波节管换热器的特点如下：
38.波节管换热器2中加热管5的波节直径为φ25/19mm-φ19/16，壁厚为 1.0mm，波节距为25mm，加热管5必须设计为短管，传统的列管加热器的管长是5-6米。而本实用新型的换热器的管长仅3米左右，相应地增加了加热管数，增加了流体循环量，目的是降低流体流经加热器的温升及由温升导致的传热温差损失。传统的列管蒸发器流经加热器的温升是5℃左右，传热系数为800-1800kcal/m2h℃，本实用新型蒸发器的加热器的温升为1-2℃，传热系数可以达到1400-2600kcal/m2h℃。加热管5内适宜的经济流速，经试验在φ25/19mm波节管内为1.4-1.8m/s。加热管5应根据蒸发料液的腐蚀性能，选取无缝钢管、铜合金、低镍合金或高镍合金。
39.所述波节管换热器壳体23底部设有排净口j。
40.实施例2
41.如图2所示，一种波节管超效蒸发装置，包括1-10效蒸发器，所述蒸发器为实施例1中的波节管蒸发器，低浓水连接最低温的9级预热器a9，后一级预热器的低浓水出口与前一级预热器的低浓水进口连通(以低浓水的流动的前进方向定义为“前”，如a9-a1级预热器，a1为前，a9为后；v1-v10 蒸发室，v10为前，v1为后)，所述1级预热器a1的温度最高，1级预热器a1的低浓水出口与1效蒸发室v1的进料口h连通，且后效蒸发室的排料口c与前效蒸发室的进料口h连通(如5效蒸发室v5的排料口c与6效蒸发室v6的进料口h连通)；10效蒸发室的排料口与悬浮液换热器qx连通。悬浮液换热器qx排出浓缩液或结晶悬浮液；浓缩液或结晶悬浮液由于温度较低，进入用10效换热器h10的冷凝水作热源的换热器升温后排出流程。
42.1效波节管换热器h1的蒸汽进口d与蒸汽抽汽器zp的出汽端连通，蒸汽抽汽器zp的抽汽端与3效蒸发室v3的二次蒸汽出口a连通，所述蒸汽抽汽器zp的进汽端与生蒸汽连通，后效蒸发室的二次蒸汽出口a与前效波节管换热器的蒸汽进口d和前级预热器的蒸汽进入口连通(如2效蒸发室v2的二次蒸汽出口a与3效蒸发室v3的蒸汽进口d连通和3级预热器a3的蒸汽进入口连通)，10效蒸发室v10的二次蒸汽出口a与间壁冷凝器n连通，二次蒸汽进入间壁冷凝器n中冷凝；
43.每效所述波节管换热器的不凝气排口i均与所述间壁冷凝器n连通，进入间壁冷凝器n中的不凝气由真空泵zk抽出排往大气。
44.1效波节管换热器的冷凝水由1效波节管换热器的冷凝水出口g流入1 级预热器供热后，与2效波节管换热器的冷凝水和2级预热器的冷凝水管相连，通过u形管的闪发汽出口与3效换热器的闪发汽进口f相连，闪发后的冷凝水会同3效换热器、3级预热器的冷凝水，进入下一个u形管，闪发蒸汽出口与所述4效波节管换热器的闪发汽进口f相连，闪发后的冷凝水会同4 效换热器、4级预热器的冷凝水，进入下一个u形管，闪发汽出口与5效换热器的闪发汽进口f相连
……
以此类推。n效冷凝水的出口与悬浮液换热器的冷凝水进口相连，悬浮
液换热器的冷凝水出口，与冷凝水罐的冷凝水进口相连。冷凝器的冷凝水也与冷凝水罐的冷凝水进口相连。冷凝水罐中的冷凝水经冷凝水泵排出。
45.所述料液在所述波节管换热器2的加热管5中的流速为1.4-2.0m/s，所述循环泵4的转速低于735rpm。
46.所述料液在所述波节管换热器2的加热管5中的升温为1-2℃。
47.加热管5的选材为耐料液腐蚀的金属、合金、碳化硅、石墨等。
48.波节管超效蒸发装置的效数大幅超过目前所有的多效蒸发装置。蒸发料液的浓度越低，n的取值可越大。由于效数超多，所以蒸汽消耗超低，只相当于现行技术的二分之一或更低。波节管超效蒸发装置，之所以能够做到“超效”，除了低温差传热、低温差损失的原因外，关键的一点是波节管蒸发器的短管换热器结构，降低了加热温升，降低了换热器的传热温差损失。
49.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。