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蒸发结晶技术
对于废水深度处理过程产生的高含盐污水,可以通过蒸发结晶处理较终实现零排放。该技术的核心在蒸发,目前国内外主要的蒸发技术有多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发、降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等。
1.1多效蒸发
多效蒸发(MultipleEffectEvaporation,MEE)的特点是将几个蒸发器连接起来操作,**级蒸发器产生的二次蒸汽作为后一级蒸发器的热源,以提高热能利用率。其**的优点是:进水预处理较简单;应用灵活,既能单独使用,也可与其它方法联合使用;系统操作安全可靠。
1.2机械蒸汽再压缩蒸发
机械式蒸汽再压缩(MechanicalVaporRecom-pression,MVR)的特点,是将蒸发器产生的全部二次蒸汽经机械压缩机压缩,增加热焓后作为蒸发器的加热蒸汽,以使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身冷凝成水。回收了蒸汽潜热,提高了热效率,降低了能耗。MVR的优点是能耗低、运行成本低;占地面积小;公用工程配套少;自动化程度高;运行平稳,适合热敏性物料。
1.3降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发
“降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发”是在MVR的基础上,采用降膜式蒸发,并在蒸发器下部设置浓盐水循环泵,在浓盐水**经过蒸发器未达到所需浓度时,可通过循环泵打到蒸发器**部再次循环,直至达到所需浓度。该工艺采用单效蒸发器可以达到多效蒸发的效果。
该技术是目前处理高含盐污水较有效、较经济的技术。蒸发废水所需的热量由蒸汽冷凝和冷凝水冷却所释放的热能提供,运行过程中消耗的只是驱动装置内的水泵、蒸汽泵运转和装置控制系统所需要的电能。另外浓盐水循环泵强制液体循环,可以降低结垢和结晶堵塞的程度。
浓缩设备的分类
1.按压力分
常压浓缩设备:蒸发面为常压;溶剂气化后直接排入大气。特点:设备结构简单、投资省、维修方便,但蒸发速率低,能量损耗大,易破坏物料中营养成分。
真空浓缩设备:蒸发面上气化后处于负压状态,特点是优点:加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以增大;可利用压强较低的蒸汽作为加热介质;使浓缩设备的热损失减少。缺点:增加附属设备及动力,成本高;热量消耗大。
电加热夹层锅
2.按蒸汽利用的次数分
双效浓缩设备:二次利用;
多效浓缩设备:三次或三次以上利用;
带有热泵的浓缩设备:热泵再次加热利用。
3.按料液的流程分
单程式、循环式(自然循环和强制循环)。
4.按料液分布状态分
薄膜式:分散成薄膜状,蒸发面大,蒸发快。它分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和离心式薄膜蒸发器。
非膜式:大蒸发面。它按料液管路中流动,管路又分为盘管式浓缩器、循环管式浓缩器
关于流速:
双效蒸发顺流流程:进料量2100 KG/小时,含固量100克/升,30℃。出料含固量370克/升,热源:0.6Mpa饱和水蒸汽,设传热系数K=500w/m2.℃。末效真空蒸发,真空度-680mmHg。计算各效面积,画出工艺流程图。
进料量2100,进料含固10%,出料含固37%,算出应该的蒸发量=进料量X(1-进料浓度/出料浓度)算出蒸发量得公斤每1532.432小时。
**:计算各效的浓度
由于是顺流双效,设备并无热泵系统,无额外引出蒸汽,设蒸发量W1:W2=1:1.1计算出假设的蒸发量
W1=729.7297 W2=1532.432-729.7297=802.7027
所以各效的浓度是一效15.32544%,二效37%
*二:溶液沸点的确定
加热蒸汽是0.6,真空是-90.4,我就光说方法啦
设两效压强降相等求出总压强
然后算出各效的压强,然后查焓伤表,二次气的物理性质,汽化潜热,和温度就都有啦,计算总的温度差损失。分三块,1,沸点升高,杜林规则,要不就去查物性手册,工程的话一般要做试验的,因为这个很重要2.静夜注沸点升高,有公式,自己算去把3.阻力和管路损失,经验估算几度吧
*三:加热蒸汽消耗量
不废话,直接有公式,热量焓横算,列三个公式,两效的蒸发量和蒸汽消耗计算完毕并比较下和设的蒸发量的出入。
*四:蒸发面积
把传热系数都给啦,都懒的说啦,用热量自己除吧计算两个面积相差很大时,重新分配温度差,重新算,到面积基本上一致为止,导致现在的蒸发都是严重的加热室一样啊,调试的时候有时麻烦。
液膜式蒸发浓缩设备
1.特点
料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动(上升、下降或上升与下降组合),从而使蒸发面积增加,提高浓缩效率。
2.分类
(1)按液膜形成方式分:自然循环式蒸发器和强制循环式蒸发器;
(2)按液膜运动方向分:升膜式蒸发器、降膜式蒸发器和升降膜式蒸发器。
3.升膜式蒸发器
(1)与循环管式浓缩锅的区别:
循环管式浓缩锅的料液是依靠传热产生的重度差排浓缩液,液面上的二次蒸汽靠负压排出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸汽产生向上的升力,二次蒸汽浓缩液进入分离器。
(2)结构:
加热管(蒸发器):直径为30mm-50mm的管子,长径比为100-150。长管式加热器结构比较复杂,壳体应考虑热应力对结构的影响,需采用浮头管板或在加热器壳体上加膨胀节。有时可采用套管办法来缩短管长;
汽液分离器:碰撞型、离心型、过滤型;
进口:蒸汽进口、料液进口;
出口:浓缩液出口、二次蒸汽出口、冷凝水出口。
(3)工程过程:
料液由料液进口进入蒸发器管内,在管内底部与蒸汽首先进行对流传递热量(管外蒸汽热量传递给管内料液),当料液获得一定热量达到沸腾状态,进入管中间部开始产生蒸汽泡,使料液产生上升力;
由于料液热量的连续获得,产生二次蒸汽,膨胀的二次蒸汽产生强的上升力,料液呈薄膜状在管内上行,到管**部呈喷雾状,以较高速度进入汽液分离器,二次蒸汽从分离器**部排出,浓缩液达到浓度要求从分离器底部排出,未达到浓度要求再次由下导管送到底部再次加热蒸发。
(4)注意事项:
操作时,应严格控制进料量,防止管壁结焦现象发生;
料液一般先预热到沸点状态进入加热器体,以增加液膜比例,提高沸腾和传热系数;
各管路密封性能要好,连接可靠;
定期对密封垫进行更换和检查。
4.降膜式蒸发器
与升膜式一样,都属于自然循环的液膜式蒸发浓缩设备,构造与升膜式相似,主要区别是料液由加热器**部加入,液体在重力作用下,沿管内壁成液膜状向下流动,由于向下加速;
克服加速压头比升膜式小,沸点升高也小,且加热蒸汽与料液温差大,所以传热效果较好(关键:使料液均匀分布于各加热管)。
料液分布器:导流管、筛板或喷嘴、旋液喷头
a.筛孔板式 b、喷雾型 c.锯齿形导流管 d.螺旋沟槽导流管
e.典型导流管 f.筛孔板与导流管 结合 g.旋液型
5.升降膜式蒸发器
(1)两组加热管:一组升膜,另一组降膜
料液先进入升膜式加热管,沸腾蒸发后,汽液混合物上升至**部,然后转入另一半加热管,再进行降膜蒸发。浓缩液从**部进入汽液分离器分离后,二蒸汽从分离器上部排入冷凝器,浓缩液从下部排出。
(2)特点
符合物料的要求,初进入,浓度低,速度快,容易达到升膜要求,初步浓缩后,在降膜式中受重力作用下能沿管壁均匀分布形成薄膜;先升后降,有利于液体均布,加速湍动和搅动,进一步提高传热效果;升膜控制降膜的进料分配;串联可提高产品的浓缩比,减低设备高度。
6.板式蒸发器
(1)结构
板式加热器:4片传热板组成一个板单元;汽液分离器:离心式(二次蒸汽和浓缩液在一起);进料管道:蒸汽进口、料液进口;附件:密封圈、调节板、紧固件和支架等。
(2)板式蒸发器的传热组合:
(3)加热板间蒸汽与物料之流程:
(4)工作过程
料液经泵的作用强制通入板式加热器体,在流经升膜和降膜段时受加热蒸汽的作用,通过板壁对料液加热浓缩,产生的浓缩液和二次蒸汽由底部通入汇集槽机出口通入分离器,分离浓缩液和二次蒸汽,分别从各出口排出,其中冷凝水由冷凝水出口排出。
(5)优缺点
优点:体积小,结构紧凑,加热面积可随意调整;加热时间短;热敏性物料的适应性好,如牛奶、果汁等;具有升膜和降膜的特点,传热系数高。
缺点:密封垫片易老化而产生泄漏;适用压力有限;对粘度大的物料适应性差。
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