一、横管降膜蒸发系统（水平管蒸发系统）核心原理

横管降膜蒸发系统通过液体在水平换热管外壁形成薄液膜，利用管内热源（如蒸汽）加热管壁，实现液膜蒸发。其核心流程如下：

液体分布：料液通过喷淋装置均匀分布在水平管束表面，形成连续液膜。

降膜流动：在重力、粘性力及蒸汽剪切力作用下，液膜沿管壁环向铺展并向下流动，厚度逐渐减小。

蒸发传热：管内热源加热管壁，液膜吸收热量后温度升高，达到饱和温度时汽化，水汽分子逸出液膜进入气相。

循环蒸发：未蒸发的余液滴落至下一层管，重复蒸发过程，直至液体完全蒸发或达到浓缩要求。

二、横管降膜蒸发系统设备组成

蒸发器主体

壳体：包围内腔，内部分为分配腔、蒸发室及回收腔。

管板与冷凝管束：管板固定于壳体内，冷凝管束水平布置于蒸发室，两端通过管板固定，连通分配腔与回收腔。

挡圈与端板：管板通过挡圈可拆卸固定，端板与筒节螺栓连接，便于维护。

液体分布器

类型：喷淋式、多孔管式、槽式或组合式，确保液体均匀分布。

功能：形成薄液膜，避免局部干壁或液膜过厚。

加热管束

材质：根据物料性质选择不锈钢316L、钛材、哈氏合金或非金属材料（如石英玻璃）。

排列：水平布置，管间距优化以改善液膜分布。

分离室

位置：蒸发器顶部，实现气液分离。

功能：二次蒸汽从顶部排出，浓缩液进入下一效或回收罐。

冷凝器

作用：将末效二次蒸汽冷凝为水，回收热量或排放。

循环泵

功能：强制循环物料，保持管束湿润，防止结垢。

真空系统（可选）

作用：维持系统真空度，降低蒸发温度，提升效率。

三、横管降膜蒸发系统技术特点

1. 优势

高效传热：液膜与管壁接触面积大，传热系数高，蒸发效率优于传统设备。

低能耗：

多效蒸发：二次蒸汽梯级利用，综合能耗低（如四效系统能耗较单效降低75%）。

MVR结合：通过压缩机循环二次蒸汽，热能利用率接近100%。

适应性强：

热敏性物料：物料停留时间短，适用于食品（果汁）、制药（中药提取）。

高粘度/易结垢物料：强制循环和在线清洗减少结垢风险。

操作弹性大：调整喷淋密度、管间距等参数适应不同物料性质。

2. 挑战

分布器要求高：液体分布均匀性直接影响效率，设计复杂。

安装精度：设备垂直度（立管）或水平度（卧管）要求严格，成本较高。

物料限制：不宜处理含固体颗粒或易结晶物料，易堵塞喷头。

四、应用场景

1. 化工行业

溶液浓缩：氢氧化钠、硫酸铵等化学品的浓缩。

高盐废水处理：煤化工、石油石化废水零排放，TDS浓缩至10%-30%。

案例：某污水处理厂利用横管蒸发器将渗滤液TDS从1%浓缩至15%，减少后续处理负荷。

2. 食品行业

果汁浓缩：如橙汁、苹果汁，保留营养成分。

乳制品加工：乳清浓缩，提升产品浓度。

酒精废液处理：糖蜜酒精废液蒸发回收资源，减少污染。

3. 环保领域

高盐废水减量化：脱硫废水、垃圾渗滤液处理，结合MVR或多效蒸发实现零排放。

案例：

恒益电厂：采用卧式薄膜喷淋MVR蒸发系统，处理量20m³/h，出水回用至工业用水。

山西永济电厂：结合MVR水平管降膜蒸发与MED-TC强制循环蒸发，处理规模1200t/d，实现脱硫废水零排放。

4. 制药行业

药物提取：中药有效成分提取，低温蒸发保持活性物质。

工艺优化：处理高粘度药液，避免热降解。

5. 海水淡化

预浓缩阶段：早期应用于制糖业，现扩展至海水淡化，降低后续反渗透（RO）能耗。

横管降膜蒸发系统凭借高效传热、低能耗、适应性强等优势，成为高盐废水处理、食品浓缩、化工分离等领域的核心设备。其通过优化液膜分布、结合多效或MVR技术，实现了热能的高效利用，尤其在处理热敏性、高粘度物料时表现突出，横管降膜蒸发系统小温差换热，适用于较低蒸发温度，具有较高传热系数等诸多优点。