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1、第二届中国造纸装备发展论坛 论文 板式降膜蒸发器与管式降膜蒸发器的选用 王宝龙( 江苏华机集团) 摘要：从工作原理、技术特点到主要结构较详细地介绍了板式降膜蒸发器在此基础上与管 式降膜蒸发器进行比较提出了选用建议。 关键词：板式i 管式；降膜；蒸发器 目前随着我国造纸工业不断发展，规模化效益的突显，环保要求的提高，制浆企业大型化 是发展趋势，蒸发器制造向大型化和新技术化发展更是必然的趋势。江苏华机集团长期以来 一直致力于板式和管式降膜蒸发器的研发和创新工作，力求蒸发器在造纸行业具有更广泛的适 用性。 江苏华机集团在造纸碱回收蒸发设备上，会针对不同浆种的黑液特性，进行了多方面的设 计比较选用板式
2、降膜蒸发器或者管式降膜蒸发器。 1 板式降膜蒸发器 工作原理：料液从底部循环泵，送至加热器顶部，通过分配器在加热板外表面形成均匀分 布的液膜，依靠重力向下流动，完成蒸发过程。加热蒸汽通过集汽箱均匀地进入每张加热板片， 在板内冷凝发出热量，冷凝水由加热器底部的集液管排出。料液受热蒸发而生成的二次蒸汽， 从板片表面逸出进入壳体后向上流动，经除沫器后排出。 技术特点：( 1 ) 加热板片特有的三维表面能促进液膜的湍流程度最大化；板片外表面不易 结垢。所以，板式降膜蒸发器的传热系数高，清洗周期长，清洗方便。( 2 ) 在同一容器内可以 设置多组板片，分别使用不同的加热介质。( 3 ) 经过特殊设计，加
3、热板片内部可以实现自汽提， 实现冷凝水的清污分流。( 4 ) 雾沫夹带小二次蒸汽质量高。 主要结构： 加热板片 加热板片是板式降膜蒸发器最重要的部件，从它的制作工艺开始就决定了它的制作加工合 理性、使用后的安全性与适用性。其特点有： a 、板片周边采用滚焊技术，消除了过去由于采用缝焊方法设备在使用中因焊接材料的腐 蚀与磨损发生泄漏。 b 、根据工况要求，合理调整板片的鼓压高度。它的依据在于：在满足供汽要求( 蒸汽流量 与比容) 的情况下，尽量减少鼓压高度以达到增加板片的耐压强度，并在板间距一定的情况 ，S 7 第二届中国造纸装备发展论坛 下，增加了板片之间的缝隙宽度，有利于蒸发出的二次蒸汽逸出
4、。 C 、对于温度较高的I 效，增加板片的点焊密度。通过实验测试，板片的耐压强度提高了8 0 。 d 、对于采用结晶蒸发的效体，除选定合理的鼓压厚度、焊点密度外，板片的供汽方式采用 管道分配，在满足相对高温、高压供汽的前提下，消除了箱体分配的焊接应力、高温变形和耐 压不足等问题。 e 、各效板式降膜蒸发器全部采用冷凝水管道输出的设计，取消传统的冷凝水集箱。主要因 为冷凝水集箱设计，由于焊接工艺的要求限制，换热板内总有约5 0 m m 的积水高度，它所带来 的弊病是可想而知的。管道输出设计换热板内积水为零，不仅解决了集箱设计的焊接应力问题， 还有效防止了由于板片积水极容易带来的汽、水冲击等问题。
5、 分配器 华机公司针对不同浆种设计的黑液分配器也有所不同： 8 、对于泥、砂和S i 0 2 含量较高、高浓时黏度大的禾草类原料黑液( 麦草、稻草、荻、苇、 蔗渣等) ，在确定循环量的前提下，分配器的设计首先保证布膜均匀并防止堵塞。因此设计上可 以考虑栅条式分配器。 b 、对于木、竹浆黑液，由于相对浓度低一些、泥、沙和S i 0 2 含量较少一些采用筛板式分 配器更趋合理。 C 、对于采用结晶蒸发工艺，生产木浆7 5 8 0 以上固形物，竹浆6 5 7 0 固形物高浓 黑液的设备，分配器采用无栅条和筛板的乱流设计。以确实保证蒸发器的分配器、加热板无堵 塞。 除雾器 通常所说，板式降膜蒸发器的整
6、个筒体都是汽、液分离器。是因为蒸发出的二次蒸汽从板 问逸出后，在压力作用下流向简体内壁呈环状滚动上升，在撞击和摩擦的作用下形成水膜，使 8 0 以上的蒸汽获得冷凝。 除雾器虽然是二次蒸汽液滴的最后捕集，但它的除雾能力与除雾效果直接关系到蒸发二次 冷凝水的水质。华机公司在参考了各行业很多种除雾器设计后，结合黑液蒸发器的要求，最终 设计出具有华机特点的竖直安装加套筒，折流板式除雾器。它的特点是： a 、不受二次蒸汽体积流量和蒸发器简体直径的影响，可设计出流通截面积超大的除雾器， 在最大限度地降l “ k 王- 次蒸汽流速的情况下提高除雾效果。 b 、它改变了传统除雾器由于二次蒸汽和冷凝水逆向流动，
7、因此而极易形成的二次夹带。二 次蒸汽横向通过折流板时受到多次撞击冷凝，最后扑向套筒外壁的水膜达到彻底冷凝，冷凝水 从除雾器下面U 形管流出。折流板上的冷凝水垂直向下流动，使整体折流板的表面都形成水膜， 不仅极大地提高了除雾效果，而且克服了二次夹带的现象。 C 、竖直安装极不容易堵塞，即使有所堵塞也非常容易处理。 2 管式降膜蒸发器 2 5 R 第二届中国造纸装备发展论坛 在巩固和提高板式蒸发器技术水平的基础上，华机公司又充分吸收和消化了国外管式降膜 蒸发器的技术，结合我国制浆造纸的特性对原有的管式降膜蒸发器技术进行了重大改进。 工作原理： 料液：从蒸发器底部，通过循环泵送至加热管束底部经过分配
8、器在加热管内形成均匀布 膜，依靠重力和二次蒸汽的拉膜作用，向下流动，完成蒸发过程。加热蒸汽进入加热室壳体 在管外冷凝发生热量，冷凝水由加热室底部排出。料液受热蒸发而生成的二次蒸汽，从加热室 下端进入汽室，再经分离室顶部的除沫器排出。 技术特点： ( 1 ) 采用中心循环管设计：简化了管路设计，降低安装费用：预热黑液，减少降膜区黑液 过冷造成的不良影响：减少热损失；降低了循环管路所需的压力，降低电耗。 ( 2 ) 重力+ 二次蒸汽的拉膜作用，使管式降膜蒸发器具有较高的传热系数。 ( 3 ) 先进的布膜设计，确保黑液能够均匀地分布到所有的换热管形成均匀一致的液膜。 ( 4 ) 特殊设计的雾沫分离器
9、，将二次蒸汽的雾沫夹带降到最低。汽室结构的精心设计以 获得二次蒸汽穿过雾沫分离器时的最佳汽流。 ( 5 ) 加热室壳程采用自汽提设计，实现冷凝水的清污分流。 ( 6 ) 循环泵采用弹性支承，去除了循环管上的膨胀节( 膨胀节常因疲劳破坏而造成泄漏和 内腔易形成固形物堆积) 。 ( 7 ) 采用换热管作为加热元件，可以减少应力集中，当换热管出现问题时，可以采用简单 的堵管或者换管的方式解决降低了维护成本。 3 选用建议 板式降膜蒸发器及管式降膜蒸发器以其优秀的性能，在碱回收蒸发工段得到了最为广泛的 应用。板式降膜蒸发器具有管式降膜蒸发器所不具有的抗结垢能力，而管式降膜蒸发器则具有 板式降膜蒸发器所缺少的强度高、换热管可更换等优点所以设备的选型也应根据以上所述 的两种蒸发器的特点来确定。 以上是华机集团多年来对板式降膜蒸发器和管式降膜蒸发器的不断研制、革新与发展的介 绍非常希望广大用户在使用过程中给我们提出更加珍贵的指导与建议，华机集团将十分珍 惜并不断改进，为我国的碱回收事业作出更大的贡献。 2 5 9