CN219517818U - 集成两种换热结构的mvr蒸发器 - Google Patents

Abstract

集成两种换热结构的MVR蒸发器，包括蒸发浓缩器、蒸汽压缩机、内置式换热组件和外置式换热组件；外置式换热组件包括换热器和循环泵；循环泵设在换热器的管腔入口与蒸发浓缩器的循环液出口之间；内置式换热组件包括蒸发结晶器和送液泵；蒸发结晶器的内腔中设有换热管和搅拌装置，送液泵设在蒸发浓缩器的浓缩液出口与蒸发结晶器的原液进口之间。本实用新型集成了换热结构内置式和换热结构外置式的MVR蒸发器的优点。当原液未达到饱和浓度时，仅在蒸发浓缩器与换热器之间循环流动，借助换热器换热面积大的特点，对原液进行高效的加热和浓缩。当原液接近或达到饱和浓度时，则从蒸发浓缩器输入蒸发结晶器，在蒸发结晶器内进一步的浓缩结晶。

Description

集成两种换热结构的MVR蒸发器

技术领域

本实用新型涉及蒸发结晶设备技术领域，特别是一种集成两种换热结构的MVR蒸发器。

背景技术

MVR蒸发器是一种主要应用于化工行业的高效节能蒸发设备。目前，现有的MVR蒸发器包括换热结构外置式和换热结构内置式这两类，这两类MVR蒸发器的结构可参看公开号为CN110801638A的发明专利(防堵防结垢的蒸发结晶器及蒸发结晶方法)。

换热结构外置式的MVR蒸发器包括蒸发结晶器、换热器、循环泵和蒸汽压缩机。蒸发结晶器上端设有二次蒸汽出口，侧壁上从上至下分别设有原液入口、清液出口及出料口。换热器为列管式换热器或板式换热器。蒸发结晶器的二次蒸汽出口、蒸汽压缩机、换热器依次通过管道连通，称为蒸汽路径。蒸发结晶器的清液出口、循环泵、换热器、蒸发结晶器的原液入口依次通过管道连通成为闭合环路，称为原液路径。

换热结构外置式的MVR蒸发器优点在于：由于原液是在换热器内部的管腔中流通，因此管道外壁面均为换热面，在换热器外壳内部，管道/管腔通常以较高的密度进行布置，因此换热面积较大，换热效率较高。

换热结构外置式的MVR蒸发器缺点在于：当蒸发结晶器内的原液被浓缩至接近饱和浓度时，会产生大量细小的结晶体，这些结晶体与原液混合形成晶浆，晶浆流经换热器的内部管腔时，很容易在换热器内部的管腔壁上结晶和结垢，进而堵塞换热器的内部管腔，造成MVR蒸发器无法正常使用。

换热结构内置式的MVR蒸发器包括蒸发结晶室及压缩机；蒸发结晶室的内腔中设有换热管和搅拌装置，换热管的两端分别伸出蒸发结晶室B的内腔而形成蒸汽入口和汽液出口，蒸发结晶室上端设有原液进口和二次蒸汽出口，蒸发结晶器下端设有排料口；压缩机的进气口和出气口分别与二次蒸汽出口和蒸汽入口连通，而形成蒸汽路径。

换热结构内置式的MVR蒸发器优点在于：将换热管安置在蒸发结晶室内，换热管内仅有蒸汽流通，原液均处在蒸发结晶室的内壁与换热管的外壁之间，从而使换热管内不会产生结垢和结晶现象；换热管外壁或蒸发结晶室内壁上若产生结垢和结晶，仅需打开蒸发结晶室B的上盖板，用清水冲洗或清水溶解或原液溶解即可，清理很方便。

换热结构内置式的MVR蒸发器缺点在于：其换热管为螺旋形的盘管，并且，为了预留搅拌装置的安装空间，以及保证原液的流动性，换热管在蒸发结晶室内显然无法布置呈高密度，这就导致换热面积较小，换热效率较低。然而，若采用多个蒸发结晶室并联布置以期弥补换热面积的不足，又会大幅增加前期投入成本和后期维护成本，得不偿失。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种集成两种换热结构的MVR蒸发器，它糅合了现有的换热结构内置式和换热结构外置式的MVR蒸发器的优点，解决了现有的MVR蒸发器无法兼顾换热效率高和结晶结垢易清理的问题。

本实用新型的技术方案是：集成两种换热结构的MVR蒸发器，包括蒸发浓缩器、蒸汽压缩机、内置式换热组件和外置式换热组件；

蒸发浓缩器上端设有二次蒸汽出口A，蒸发浓缩器侧壁上设有原液入口、循环液出口及浓缩液出口；蒸汽压缩机的进汽端连通至蒸发浓缩器的二次蒸汽出口A；

外置式换热组件包括换热器和循环泵；换热器内部设有管腔和壳腔，换热器外部设有连通至管腔的管腔入口和管腔出口，管腔入口与蒸发浓缩器的循环液出口连通，管腔出口与蒸发浓缩器的原液入口连通，换热器外部设有连通至壳腔的壳腔入口和壳腔出口，壳腔入口与蒸汽压缩机的排汽端连通，壳腔出口与大气连通以排放冷凝水；循环泵设在换热器的管腔入口与蒸发浓缩器的循环液出口之间；

内置式换热组件包括蒸发结晶器和送液泵；蒸发结晶器的内腔中设有换热管和搅拌装置，换热管的两端分别伸出在蒸发结晶器外部而形成蒸汽入口和汽液出口，蒸汽入口与蒸汽压缩机的排汽端连通，汽液出口连通至大气以排放冷凝水，蒸发结晶器上端设有原液进口和二次蒸汽出口B，原液进口连通至蒸发浓缩器的浓缩液出口，二次蒸汽出口B连通至蒸汽压缩机的进汽端，蒸发结晶器下端设有排料口；送液泵设在蒸发浓缩器的浓缩液出口与蒸发结晶器的原液进口之间。

本实用新型进一步的技术方案是：换热器为板式换热器。

本实用新型进一步的技术方案是：换热器为列管式换热器。

本实用新型再进一步的技术方案是：蒸发结晶器的数量为两个或两个以上；所有的蒸发结晶器均采用并联布置，每个蒸发结晶器的二次蒸汽出口B均连通至蒸汽压缩机的进汽端，每个换热管的蒸汽入口均连通至蒸汽压缩机的排汽端。

本实用新型更进一步的技术方案是：换热管为螺旋形盘管；搅拌装置包括电机、转轴和桨叶；电机固定安装在蒸发结晶器上端，其机轴竖直向下伸出；转轴呈竖直布置，其上端通过联轴器固定连接在电机的机轴上；桨叶固定连接在转轴下端，并位于换热管下端。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、其集成了现有的换热结构内置式和换热结构外置式的MVR蒸发器的优点，兼顾了结晶结垢易清理和较高换热效率，尤其适用于高温结晶产品(例如一水硫酸锌、一水硫酸锰)的制备。当原液未达到饱和浓度时，仅在蒸发浓缩器与板式换热器/列管式换热器之间循环流动，借助板式换热器/列管式换热器换热面积大的特点，对原液进行高效的加热和浓缩。当原液接近或达到饱和浓度时，则从蒸发浓缩器输入蒸发结晶器，在蒸发结晶器内进一步的浓缩结晶，最后排出含有结晶体的晶浆液。

2、在蒸发结晶器内部，蒸汽在换热管内流通，原液在换热管外流动，从而使换热管内不会产生结垢、结晶现象，也就不会因结垢、结晶堵塞管道而影响整个蒸发结晶器的正常运行。

3、在蒸发结晶器内部，换热管外壁上若产生结垢、结晶，仅需打开蒸发结晶器的上盖板，用清水冲洗或清水溶解或原液溶解即可去除换热管外壁上的结垢、结晶，清理很方便。

4、在蒸发结晶器内部，搅拌装置可起到防止原液中的结晶沉淀、加速原液流动、增加换热管的总传热系数、降低换热管外壁上的结垢、结晶速度的效果。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图例说明：蒸发浓缩器1；二次蒸汽出口A11；原液入口12；循环液出口13；浓缩液出口14；蒸汽压缩机2；换热器31；管腔入口311；管腔出口312；壳腔入口313；壳腔出口314；循环泵32；蒸发结晶器41；原液进口411；二次蒸汽出口B412；排料口413；送液泵42；换热管43；蒸汽入口431；汽液出口432；电机441；转轴442；桨叶443。

具体实施方式

如图1所示，集成两种换热结构的MVR蒸发器，包括蒸发浓缩器1、蒸汽压缩机2、内置式换热组件和外置式换热组件。

蒸发浓缩器1内部设有用于盛装原液的内腔，蒸发浓缩器1上端设有连通至所述内腔的二次蒸汽出口A11，蒸发浓缩器1侧壁上设有连通至所述内腔的原液入口12、循环液出口13及浓缩液出口14。

蒸汽压缩机2上设有进汽端和排汽端，蒸汽压缩机2的进汽端连通至蒸发浓缩器1的二次蒸汽出口A11。

外置式换热组件包括换热器31和循环泵32。换热器31内部设有管腔和壳腔，换热器31外部设有连通至管腔的管腔入口311和管腔出口312，管腔入口311与蒸发浓缩器1的循环液出口13连通，管腔出口312与蒸发浓缩器1的原液入口12连通，换热器31外部设有连通至壳腔的壳腔入口313和壳腔出口314，壳腔入口313与蒸汽压缩机2的排汽端连通，壳腔出口314与大气连通以排放冷凝水。循环泵32设在换热器31的管腔入口311与蒸发浓缩器1的循环液出口13之间，启用于驱动原液在换热器31与蒸发浓缩器1之间循环流动。

内置式换热组件包括蒸发结晶器41和送液泵42。蒸发结晶器41内部设有用于盛装浓缩液的内腔，蒸发结晶器41的内腔中设有换热管43和搅拌装置，换热管43的两端分别伸出在蒸发结晶器41外部而形成蒸汽入口431和汽液出口432，蒸汽入口431与蒸汽压缩机2的排汽端连通，汽液出口432连通至大气以排放冷凝水，蒸发结晶器41上端设有原液进口411和二次蒸汽出口B412，原液进口411连通至蒸发浓缩器1的浓缩液出口14，二次蒸汽出口B412连通至蒸汽压缩机2的进汽端，蒸发结晶器41下端设有排料口413。送液泵42设在蒸发浓缩器1的浓缩液出口14与蒸发结晶器41的原液进口411之间，其用于抽取蒸发浓缩器1中的浓缩液泵入蒸发结晶器41中。

优选，换热器31的壳腔入口313还与外供蒸汽源连通，外供蒸汽源用于提供MVR蒸发器初始运行时所需的热量。

优选，换热器31为板式换热器(图中未示出)或列管式换热器(如图1所示)。

优选，蒸发结晶器41的数量为两个或两个以上(本实施例仅示出两个)，所有的蒸发结晶器41均采用并联布置，每个蒸发结晶器41的二次蒸汽出口B412均连通至蒸汽压缩机2的进汽端，每个换热管43的蒸汽入口431均连通至蒸汽压缩机2的排汽端。

优选，换热管43为螺旋形盘管。搅拌装置包括电机441、转轴442和桨叶443。电机441固定安装在蒸发结晶器41上端，其机轴竖直向下伸出。转轴442呈竖直布置，其上端通过联轴器固定连接在电机441的机轴上。桨叶443固定连接在转轴442下端，并位于换热管43下端。

简述本实用新型的工作原理：

将一定量的原液注入蒸发浓缩室1的内腔，然后通过外供蒸汽源向换热器31的壳腔内注入高温蒸汽，并启动蒸汽压缩机2和循环泵32。一方面，通过循环泵32驱动原液在蒸发浓缩器1与换热器31之间循环流动，原液流经换热器31的管腔时与换热器31壳腔中的高温蒸汽进行换热，从而温度升高；另一方面，蒸发浓缩器1中的原液产生的蒸汽从蒸发浓缩器1的二次蒸汽出口A11排出，进入蒸汽压缩机2压缩，使得蒸汽的温度提高，升温后的蒸汽进入换热器31壳腔后与换热器31管腔中的原液进行换热，加热换热器31管腔中的原液。

当原液未达到饱和浓度时，仅在蒸发浓缩器1与换热器31之间循环流动，借助换热器31(板式换热器/列管式换热器)换热面积大的特点，对原液进行高效的加热和浓缩。

当原液接近或达到饱和浓度时，关闭循环泵32，启动送液泵42，使原液从蒸发浓缩器1的浓缩液出口14排出，再通过蒸发结晶器41的原液进口411进入蒸发结晶器41内腔。蒸发结晶器41内的原液产生的蒸汽从蒸发结晶器41的二次蒸汽出口B412排出，进入蒸汽压缩机2压缩，使得蒸汽的温度提高，升温后的高温蒸汽通过蒸汽入口431进入换热管43内，通过换热的方式加热蒸发结晶器41内的原液，使原液在蒸发结晶器41内进一步的浓缩结晶，最后从蒸发结晶器41排料口413排出含有结晶体的晶浆液。

Claims (5)

1.集成两种换热结构的MVR蒸发器，其特征是：包括蒸发浓缩器、蒸汽压缩机、内置式换热组件和外置式换热组件；

蒸发浓缩器上端设有二次蒸汽出口A，蒸发浓缩器侧壁上设有原液入口、循环液出口及浓缩液出口；蒸汽压缩机的进汽端连通至蒸发浓缩器的二次蒸汽出口A；

外置式换热组件包括换热器和循环泵；换热器内部设有管腔和壳腔，换热器外部设有连通至管腔的管腔入口和管腔出口，管腔入口与蒸发浓缩器的循环液出口连通，管腔出口与蒸发浓缩器的原液入口连通，换热器外部设有连通至壳腔的壳腔入口和壳腔出口，壳腔入口与蒸汽压缩机的排汽端连通；循环泵设在换热器的管腔入口与蒸发浓缩器的循环液出口之间；

内置式换热组件包括蒸发结晶器和送液泵；蒸发结晶器的内腔中设有换热管和搅拌装置，换热管的两端分别伸出在蒸发结晶器外部而形成蒸汽入口和汽液出口，蒸汽入口与蒸汽压缩机的排汽端连通，蒸发结晶器上端设有原液进口和二次蒸汽出口B，原液进口连通至蒸发浓缩器的浓缩液出口，二次蒸汽出口B连通至蒸汽压缩机的进汽端，蒸发结晶器下端设有排料口；送液泵设在蒸发浓缩器的浓缩液出口与蒸发结晶器的原液进口之间。

2.如权利要求1所述的集成两种换热结构的MVR蒸发器，其特征是：换热器为板式换热器。

3.如权利要求1所述的集成两种换热结构的MVR蒸发器，其特征是：换热器为列管式换热器。

4.如权利要求2或3所述的集成两种换热结构的MVR蒸发器，其特征是：蒸发结晶器的数量为两个或两个以上；所有的蒸发结晶器均采用并联布置，每个蒸发结晶器的二次蒸汽出口B均连通至蒸汽压缩机的进汽端，每个换热管的蒸汽入口均连通至蒸汽压缩机的排汽端。

5.如权利要求4所述的集成两种换热结构的MVR蒸发器，其特征是：换热管为螺旋形盘管；搅拌装置包括电机、转轴和桨叶；电机固定安装在蒸发结晶器上端，其机轴竖直向下伸出；转轴呈竖直布置，其上端通过联轴器固定连接在电机的机轴上；桨叶固定连接在转轴下端，并位于换热管下端。