管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置

摘要

一种管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置，属于海水淡化和换热设备技术领域。其特征是：每一效蒸发/冷凝器的换热管布置为横置式，即换热管的放置方向与两效间蒸发/冷凝器的排列方向相垂直；后一效蒸发/冷凝器的进汽管箱与前一效蒸发/冷凝器的进汽管箱分置于设备两侧，相邻两效蒸发/冷凝器换热管内的蒸汽流动方向相反；每一效蒸发/冷凝器内换热管束呈矩形排列方式，壳体为矩形壳体。本发明的效果和益处是便于维修损坏的换热管，节约空间，装置结构紧凑，便于加工，装置整体的刚性增强，可有效防止设备在高真空下工作时容易产生的失稳破坏，对管束宽度的限制大大减弱，可以大大提高多效蒸发海水淡化装置的生产能力。

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化和换热设备技术领域。涉及一种多效水平管降膜蒸发海水淡化装置，特别是一种横管降膜蒸发/冷凝器换热管布置与蒸发/冷凝器排列相垂直的、呈并排横向水平布置的多效蒸发海水淡化装置，即管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置。

背景技术

目前，世界上现行的多效水平管降膜蒸发海水淡化装置的蒸发/冷凝器的管束通常都采用纵向布置，即每一效蒸发/冷凝器的传热管束的方向与壳体的方向一致，相邻蒸发/冷凝器首尾相连，如图1所示。

壳侧进料海水通过海水喷淋装置b喷洒到水平纵向布置的传热管束c的上面，海水在管束外面由于重力作用形成横管表面的降膜流动，海水在降膜流动过程中被加热以致部分海水蒸发生成水蒸气，即二次蒸汽。二次蒸汽在管束之间或两侧沿管子平行方向流向该蒸发/冷凝器的尾端，该效蒸发/冷凝器的尾部管箱同时作为下一效蒸发/冷凝器的进汽管箱，这样该蒸汽在尾部管箱中进入下一效蒸发/冷凝器的管内，作为下一效蒸发/冷凝器的热源，开始下一效的换热过程。加热蒸汽和二次蒸汽在管内加热管外海水时会放热并凝结为水，为了保证进入管内的蒸汽完全凝结，换热管都具有较长的长度。各效以此类推，形成壳侧蒸汽的主体流动方向是沿管束平行方向由一效蒸发/冷凝器向后部流动。为了避免海水在传热面上结垢，采用低温蒸发技术，各效蒸发/冷凝器内都处于真空状态。换热过程在圆形筒体a内完成。

这种管束纵向排列的横管降膜多效蒸发海水淡化装置的缺点是：为了更换损坏的换热管，在每两效蒸发/冷凝器之间需要留出一段空间作为检修空间，故管长方向占地很大，纵向排列的横管降膜多效蒸发海水淡化装置必须具有很大的长径比，造成检修不便；为了保证设备在较高的真空度下工作具有较好的稳定性，多采用圆筒壁，使得装置结构不够紧凑，加工起来也存在一定困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置，其蒸发/冷凝器的换热管呈横向水平布置，每效蒸发/冷凝器采用矩形截面结构，使得海水淡化装置的长宽比具有更大的灵活性，适应建设场地性更好；设备的刚性提高，保证了设备在高真空条件下运行的结构稳定性；设备不需要设置额外检修空间而能保证检修的方便性；设备还具有较小的表面积，节省壳体材料，减少散热损失；设备不需要在车间内加工完成，可以在施工现场组装，避免了大型设备的运输困难。

本发明的技术方案是：

一种蒸发/冷凝器换热管呈横向并列水平布置的管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置，如图2和图3所示。该装置以热源为主要能源进行海水淡化处理，它由多个蒸发/冷凝器组成，图2和图3表示出了多效蒸发海水淡化装置中的两效，每一效是指以一个蒸发/冷凝器为核心的蒸发装置单元，前一效蒸发/冷凝器产生的二次蒸汽作为下一效蒸发/冷凝器的热源。图2、图3中的两效蒸发/冷凝器从左向右排布，其换热管束水平前后放置，即本发明所提供的管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置。与传统纵向布置的横管降膜蒸发/冷凝器不同之处在于换热管束是水平横置式的，也就是说各效蒸发/冷凝器并排放置，蒸发/冷凝器的换热管排列方向与各效蒸发器排列方向在同一水平面上呈垂直布置。管束采用矩形排列方式，并且换热过程是在方形筒体内完成，即蒸发/冷凝器是矩形截面，蒸发/冷凝器的端部采用框架支撑，密封端盖用螺栓密封紧固于或焊接于框架上。

在每一效蒸发/冷凝器内，管束上部的海水进水管和海水喷淋装置1将海水均匀喷洒到管束2上面，管束间呈降膜流动的海水被管内蒸汽加热而部分蒸发，生成的水蒸气沿管束间的间隙流至该效蒸发/冷凝器尾部封头6内，前一效蒸发/冷凝器的尾部封头6与后一效蒸发/冷凝器的进汽管箱8通过除沫器3相连通，前一效蒸发/冷凝器产生的二次蒸汽由此进入后一效蒸发/冷凝器的进汽管程。在图2和图3中，每一效蒸发/冷凝器内的换热管束分为若干组，在每组管束之间设置蒸汽纵向流动通道，通道间距大于单管间距的两倍，以保证二次蒸汽不需克服太大阻力而可以沿纵向间隙流出。壳侧未蒸发的海水流到设备下部，通过盐水U型排水管排至下一效蒸发/冷凝器壳侧。管内蒸汽在加热管外喷淋海水的时候凝结放热，成为该设备内的产品水，凝结水由内封头4内的凝结水管5排至下一效蒸发/冷凝器的蒸汽进口管箱底部，所有的产品水收集至最后一效蒸发/冷凝器然后由最后一效排出装置加以利用。其余各效蒸发/冷凝器工作过程以此类推。

相邻两效蒸发/冷凝器的进汽管箱分置整个海水淡化装置的两侧，故后一效蒸发/冷凝器换热管内的蒸汽流动方向与前一效蒸发/冷凝器换热管内蒸汽流动方向相反。

本发明的效果和益处是管束的布置方式采用横向布置，克服了传统管束纵置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置的缺点，损坏的管子在检修时易于由装置侧面抽出，而不必在相邻蒸发/冷凝器间设置较长的抽管检修空间，减小了设备长度；蒸发/冷凝器的端部采用框架结构，管束横向布置，提高了装置整体的刚性，可有效防止设备在高真空下工作时容易产生的失稳破坏；横管降膜蒸发的管束受海水降膜流动方式控制应为矩形管束排列方式，与圆筒形壳体相比，矩形壳体可使得管束排列更紧凑，节省材料，便于加工；管束间的二次蒸汽沿管束纵向间隙流向尾部管箱而进入下一效蒸发/冷凝器，使得管束宽度限制大大减弱，可以大大提高多效蒸发海水淡化装置的生产能力。

附图说明

图1是传统的纵向布置的多效水平管降膜蒸发海水淡化结构示意图。图中a圆筒形壳体；b喷淋装置；c纵向布置的水平换热管束。

图2是本发明的管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置的正视结构示意图。图中1喷淋装置；2横置式水平换热管束；3除沫器；4内封头；5凝结水管；7管束间通道。

图3是本发明的管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置的俯视结构示意图。图中3除沫器；4内封头；6尾部封头；7管束间大通道；8进汽管箱。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图2、附图3详细叙述本发明的具体实施方式。

参见图2和图3，本发明所述及的“管束横置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置”是指每一效的蒸发/冷凝器单元的换热管束均为水平横向放置、蒸发/冷凝器间连接在水平面内与之垂直、呈左右排布的多效蒸发海水淡化装置，图中画出了相邻两效的结构示意图。

图2和图3中，每一效蒸发/冷凝器的换热管束2采用横向布置，换热管束2的加热蒸汽进口即进汽管箱8位于装置的侧面，相邻两效蒸发/冷凝器的进汽管箱分置于装置的两侧，相邻两效蒸发/冷凝器换热管内的蒸汽流动方向相反。加热蒸汽由进汽管箱8进入传热管束各传热管内加热管外由顶部喷淋而下的海水，并在管内凝结放热，在与加热蒸汽进汽管箱8相对的另一端设有内封头4，以收集管内凝结放热后的冷凝水并在此通过凝结水管5将其排出。蒸发/冷凝器顶部的海水喷淋装置1将海水均匀喷洒到管束外表面，在重力作用下海水在管束间呈降膜流动，并被管内蒸汽加热而部分蒸发，生成的水蒸气即二次蒸汽，沿管束间的间隙流至该效蒸发/冷凝器尾部封头6内，该效蒸发/冷凝器的尾部封头与下一效蒸发/冷凝器的进汽管箱相通，两者之间设有除沫器3，前一效蒸发/冷凝器产生的二次蒸汽经除沫器3滤去少量液滴后进入下一效蒸发/冷凝器的进汽管箱，作为下一效蒸发/冷凝器的热源，开始下一效的蒸发冷凝换热过程。

图2、图3中每一效蒸发/冷凝器换热管束分为左右两部分，两部分之间留有通道7以保证二次蒸汽不需克服太大阻力而可以流出。壳侧未蒸发的海水流到设备下部，通过盐水U型排水管排至下一效蒸发/冷凝器壳侧。二次蒸汽在管内向管外海水放热而凝结为水，成为该设备内的产品水，由内封头4内的凝结水管5排至下一效蒸发/冷凝器的蒸汽进汽管箱8的底部，并最终收集至最后一效由最后一效排出加以利用。其他各效蒸发/冷凝器工作过程以此类推。

本发明克服了原有管束纵置式多效水平管降膜蒸发海水淡化装置设备过长、对建设场地要求高、检修不便的缺点，具有结构紧凑、维修方便、节省材料、长宽比灵活、淡水生产能力强等优点，是新一代多效水平管降膜蒸发海水淡化装置的理想方式。