板式降膜蒸发器知识

一．板式降膜蒸发器概述 

板式降膜蒸发器是20世纪80年代发展的一种新型蒸发器，具有传热系数高、 汽耗低、结疤易清除等优点，已成功地应用于造纸行业的碱回收以及食品医药和化工领域。 

二．板式降膜蒸发器的原理 

蒸发器工作时，料液由加热室顶部进入分布器，由此料液均匀分布竖板加热 元件两侧并呈膜状降落。加热蒸汽通过进气连接口进入中空加热元件内空腔中冷 凝放热，放出的热量使沿加热元件外壁流下的料液受加热蒸发而得以浓缩，产生的二次蒸汽经分离器排出器外。

 三．板式降膜蒸发器的特点 

板式降膜蒸发器是利用溶液的重力作用，使溶液经布膜装置，在加热板壁上形成薄膜，由于膜厚度小，蒸发的自由面大，因而蒸发器的传热系数高，蒸水能力大。 

四．板式降膜蒸发器的优点 与普通的管式蒸发器相比，其主要优点如下： 

1.传热系数高 

普遍采用的外热式自然循环蒸发器的传热系数为930～1754W/m2· K，板式降膜蒸发器的传热系数高达1390～2910W/m2· K。

2.气耗低，回水比大 

 板式降膜蒸发器是由于重力和液体对板壁的亲润力，使液体成膜状沿板壁向下 流动，故没有静压柱造成的沸点升高，温度衰退小，在传热温差下，蒸发效数 增加，节省加热蒸汽。如采用六效作业，其汽耗仅为0.25～0.3t/t-H2O，与三 效或四效作业的管式外热式自然环蒸发器的汽耗0.45～0.55t/t-H2O相比，汽 耗可节省30%～50%。由于作业效数多，末效二次蒸气在冷凝器中损失的比例 减小，所以每吨新蒸气的回水比也大。

3.二次气冷凝水质量高 

板式降膜蒸发器由于溶液在蒸发时二次蒸汽逸出的溶液表面积和逸出后的空间 大，二次汽逸出条件平和，所以，二次汽雾沫夹带极少，二次汽冷凝水质量高。   

4.单位换热面的设备质量轻 

板式降膜蒸发器的加热板用δ=1.5～2.0mm的不锈钢板制造，其换热面的壁厚 仅为自然循蒸发器的43%～57%。此外，二次汽逸出平和不易产生雾沫夹带,所 以液室直径较小。基于以上两点,板式降膜蒸发器单位传热面积的设备重量仅为 35.3kg/m2,而外热式自然循环蒸发器则为70.9kg/m2。 

5.结疤可自行脱落   

板式降膜蒸发器的传热面是由两张不锈钢板片组成一个传热单元。板片经液压 成型，并经点焊。由于每个传热单元表面形成结疤时，其刚性极差，在表面液 流的冲刷下，当温度变化或振荡时，结疤容易自行破裂脱落。尽管还会再次形 成结疤，但在相同的运行周期中，板式降膜蒸发器换热器面上形成结疤的平均 厚度比管式蒸发器要薄得多。因此，结疤对板式降膜蒸发器传热的影响比管式 蒸发器要小得多。 

6.换热面上的结疤不影响传热面积 

由于板式降膜蒸发器的传热单元是由两张不锈钢板片组成，换热面上生成结疤 后仅影响传热系数，而传热面积保持不变。而管式蒸发器生成结疤后必然使管 子内生成2mm厚的结疤后，管子的内表面积减小，既降低了传热系数又减少了 有效传热面积。以∮57×3.5mm加热管为例，当管内生成2mm厚的结疤后，管 子内的表面积将减少8%。 

7.不存在管式蒸发器堵死管的问题    

目前普遍应用的外热式自然循环蒸发器生产中经常出现部分加热管被结疤堵 死的情况，不仅减少了传热面积，而且容易造成加热管的腐蚀损坏，加大了检 修清理工作量。而板式降膜蒸发器的溶液是经布膜器沿板片表面湍流而下的， 而两个加热单元间是巨型通信，不存在堵死的问题。 

8.设备安装容易，土建费用低    

板式降膜蒸发器的外型是一个上下带有碟形封头的圆柱体，设备的安装是通过 支腿在±0.000平面上生根，安装容易且土建费用低。目前使用的其他几种蒸 发器均是通过混凝土或钢结构框架，高高架在圈梁上。这不仅增大了土建费用， 也给安装带来了麻烦。 

五．板式降膜蒸发器的缺点      

板式降膜蒸发器在投入运行后容易出现板片破裂和严重腐蚀碎裂问题，且不 易维修。一旦加热板出现应力腐蚀就会在短时间较大范围内同时出现，严重影响设备的正常运行。另外，结疤脱落情况也没有预期的那么理想，随着时间的延长，结疤脱落不均匀，尤其是焊点处结疤很难脱落，使热交换效率下降，蒸水能力降低，汽耗增加。 

六．制作方法及存在的难点 

板式降膜蒸发器，包括：壳体，壳体顶部设置有蒸汽出口，壳体的底部设置有溶 液出口和循环溶液出口，在壳体内设置有上加热器和下加热器，在上加热器的上 方设置上层布膜器，进液管的出口位于上层布膜器上方，除沫器位于蒸汽出口的 下方，其特征在于：上加热器的上进汽口设置在上加热器的上端，上冷凝水出口 设置在上加热器的下端，在上冷凝水出口上还连通有上不凝性气体出口；下加热 器的下进汽口设置在下加热器的上端，下冷凝水出口设置在下加热器的下端，在 下冷凝水出口上还连通有下不凝性气体出口；构成上加热器的上加热板片与构成 下加热器的下加热板片的长度之比为5.5～6.0：4.5～4.0。板式降膜蒸发器加热 元件是由上百个特殊成型后的板片组成，每个板片由两块1.5～2mm厚，1000×  7300mm的薄板不锈钢板面上用双面压力焊使两块钢板形成点距108mm的菱形网 状焊接点，然后将其放入鼓压成型，鼓压高度约3mm。由此可见板式蒸发器的每 一个加热元件上每一个焊点都是一个应力集中点，一个加热元件上有上千个这样 的焊点，这些应力集中点即使经过钝化处理也无法消除，加上高温高浓度含碱液 的浸蚀，所以304L、316L不锈钢很快破裂。  板式降膜蒸发器由于加热板片的特殊结构，在高温下316L不锈钢使用寿命不到半年，为了提高设备运转率和降低运行成本，必须采用更昂贵的材质，使设 备费用迅速增加甚至翻倍。另一方面，板式降膜蒸发器加热元件不可单个更换。 当某一个加热元件泄露时只能隔离焊死，但是由于一个加热元件的面积较大，当 多个板片发生泄露时，这种方法将使加热面积急剧减小，从而影响整个生产，因 此必须整体更换。加热板片是由特殊设备加工而成，一般大修车间不具备件，这 将造成生产运行费用的急剧增加。