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**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**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。
所谓分盐处理,即根据溶液中对应温度下各溶质溶解度的不同、利用相图理论进行盐分分离从而得到不同盐产品的过程。港荣水务在“钾钠分离(氯化钾与氯化钠)”、“盐湖化工盐硝分离(氯化钠与硫酸钠)”等领域应用较为广泛。港荣水务在多个项目,高温蒸发得到氯化钠,低温冷冻脱硝获得硫酸钠,由此实现盐硝分离,该项目的实施,在满足废水零排放的情况下,可为企业减少近万吨固体废弃物的产生。按照危废2000元每吨处理成本计算,一年可以节约2000万元。
蒸发器结垢危害及除垢方法
蒸发器循环冷却水中含有大量的盐类物质、腐蚀产物和各种微生物,由于未对其进行水处理,蒸发器运行一段时间后水侧会结有大量的钙镁碳酸盐垢及藻类、微生物淤泥、粘泥等,这些污垢牢固附着于铜管内表面,导致传热恶化、循环压力上升、机组真空度降低,影响机组的运行效率,造成较大的经济损失。
传统的清洗方法通常采用化学清洗-酸洗,这种方法对各种沉积都有效,比机械方法省时。但化学清洗对系统和其他金属部件有腐蚀性,容易出现腐蚀设备管线的事情,而且在排放时污染环境。
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
几种蒸发器的比较
多效蒸发(MEE)技术成熟,可处理废水范围广,所需生蒸气量大,效数的多少要综合考虑设备投资。机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)与多效蒸发(MEE)相比,MVR能较大程度地利用二次蒸汽,节能效果显着,占地面积小。
MVR在**启动时需要蒸汽供给,正常运行后不需另行供给蒸汽。但MVR对蒸汽压缩机的要求很高,基本采用进口压缩机,价格高昂。
MEE主要消耗的是蒸气,而MVR则是以电代汽。降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发与MVR技术在利用二次蒸汽节能和对蒸汽压缩机的高要求方面是一致的。降膜蒸发器靠重力作用成膜,能蒸发粘度较大的物料,且受热时间短,蒸发效率较高,适于热敏性强、浓度较大、不易结垢的料液。
采用“晶种法”可以解决换热管结垢问题,另外采用蒸汽走管内、浓水在管外的方式应该较易于清理。
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