管式降膜蒸發器技術說明

2021-09-09 03:25:53 字數 2053 閱讀 8426

1. 主要裝置選型

1.1概述

本標書提供的蒸發器型式為管式降膜蒸發器,管式降膜蒸發器在食品、化工、海水淡化、造紙等行業早已是成熟產品,特別是造紙業由於管式降膜蒸發器的特點,目前在國際上早已形成主流,由於國內薄壁不鏽鋼管材的**得到解決,今後管式降膜蒸發器將成為使用者第一選擇。

我公司從事蒸發研究與製造多年,積累了豐富的經驗,同時吸收了國外管式降膜蒸發器裝置設計、工藝設計先進的技術部分,已形成自己專有技術特點,已有多個成功執行的例項。

1.2裝置結構及工作原理

管式降膜蒸發器由加熱蒸發室、分配盤、汽液分離室、除霧器、迴圈管等部分構成。

加熱蒸發室是由殼體、上下管板、隔板和加熱管構成。殼體是根據工作壓力按壓力容器或常壓容器設計,並考慮到在真空狀態下受外壓時殼體的穩定性。殼體、管子和管板的材料根據介質性質或使用要求,分為碳鋼或不鏽鋼兩種形式。

加熱蒸發室中心為內部迴圈管,其餘部分為均勻分布的加熱管,黑液由經內部迴圈管預熱輸送至上管板上部的配液盤,由配液盤均勻地分布在管板的管橋上,再沿管壁成膜狀流下,同時進行傳熱蒸發。由於黑液經過中間迴圈管預熱,縮短了預熱時間,提高了蒸發效率,不易結垢。此外由於從黑液中蒸發出的蒸汽快速向下流動,將黑液液膜吹得更薄、流速更快,使傳熱熱阻大大降低,傳熱膜係數更高。

由於是液膜蒸發,降低了傳熱熱阻,也沒有由於靜液位壓力引起的沸點公升高,故用於加熱的有效溫差提高。料液在管壁上形成的垢可以用高壓水、機械方法、化學方法進行清洗。所以,管式降膜蒸發器的傳熱系數和熱效率均高於傳統的蒸發器。

在對環境要求較高的場合,特別是硫酸鹽法制漿,為解決冷凝水的後處理問題,將殼程作成帶內部汽提的結構形式,將冷凝水分成輕、重汙冷凝水,將重汙冷凝水送汽提塔處理,既解決了環境汙染,也減少了汙水處理量。

管式降膜蒸發器既保留了板式降膜蒸發器傳熱效率高、執行周期長、操作彈性大等優點,又解決了板式降膜蒸發器易破裂、不易維修的缺點。

配液盤是將黑液(被蒸發的介質)均勻分布於各個加熱管及加熱管內部表面的部件。由於介質的性質不同,以及各效蒸發器黑液的粘度變化,其結構及尺寸也相應改變。分配盤分為多塊,便於製造、維護、清理。

由加熱管流入的黑液及二次蒸汽在汽液分離室分離,並且進行黑液的二次蒸發。黑液的大部分經迴圈管、配液盤再次回到加熱管,以保持加熱管內壁布滿液膜,少部分進經黑液出口送出繼續蒸發濃縮或作為產品輸出。二次蒸汽則經除霧器除去二次蒸汽的霧滴後進入下一效或冷凝器。

分離室的殼體是根據工作壓力按壓力容器或常壓容器設計,並考慮到在真空狀態下受外壓時殼體的穩定性。材料根據介質性質或使用要求,分為碳鋼或不鏽鋼兩種形式。

除霧器是將二次蒸汽中夾帶的液滴分離出來,以減少蒸發損耗及防止黑液帶入冷凝水中造成對冷凝水的汙染。結構為折流式,是由多片經折彎且表面有凹凸肋的不鏽鋼板片相隔一定的間隙組合而成。二次蒸汽經過除霧器的間隙時,二次蒸汽中夾帶的霧滴撞擊板片被截流下來。

這種除霧器的優點是除霧效果好,阻力小,易清洗,壽命長。

1.3管式降膜蒸發器使用方式

當原有裝置蒸發濃度達不到要求時,可增加乙個或多個管式降膜蒸發器做為增濃器。多個併聯執行時,各蒸發器輪換進液、出濃液、清洗,各蒸發器切換由plc可程式設計控制器及相應的控制閥門和儀表按預定程式完成,這樣可保證裝置連續執行及在整個執行過程中保持高效率和更高的出效濃度。原有老蒸發站加配增濃器後,可使其出蒸發站的黑液濃度得到大幅度提高。

這種選型適合於中小型造紙廠的現有鹼**蒸發站的改造。在濃度較低的iii、iv、v效採仍保留原有管式公升膜蒸發器或短管蒸發器,濃度較高的i、ii效採用管式降膜蒸發器,其中i效可採用二或三颱併聯增濃器形式。這樣,可在原有基礎上顯著提高出效黑液濃度和熱效率,原有裝置資源也得到了充分利用,可節省大量投資。

由於採用全管式降膜結構,整個蒸發站的傳熱系數和有效溫差都得到很大的提高,熱效率也得到較大的提高。再加以各效冷凝水和進效稀黑液、出效濃黑液潛熱的有效利用,能量消耗可降至最低。

在汙冷凝水bod、cod含量最高的最後兩效,選用內部帶汽提裝置的管式降膜蒸發器,將冷凝水分離成輕汙冷凝水和重汙冷凝水。重汙冷凝水量只佔冷凝水總量的10%,但卻包含了冷凝水中全部bod、cod含量的絕大部分。輕汙冷凝水可直接**利用。

重汙冷凝水經汽提塔汽提後,也可**利用。汽提後的臭氣送石灰**爐或鍋爐燃燒。這樣,可將蒸發站的臭味和冷凝水的汙染降至最低。

1.4管式降膜與板式降膜比較

管式降膜與板式降膜比較

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