的MVR蒸發(fā)工藝知識(shí)

MVR1蒸發(fā)工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介〔降膜為主〕蒸發(fā)〔或蒸餾法〕雖然是一種古老的方法，但由于技術(shù)不斷地改進(jìn)與進(jìn)展，該法至今仍是濃縮或制淡水的主要方法。蒸餾過程的實(shí)質(zhì)就是水蒸氣的形成過程，其原理如同海水受熱蒸發(fā)形成云，云在肯定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶咸味的。依據(jù)所用能源、設(shè)備、流程不同主要可分多效蒸發(fā)、多級(jí)閃急蒸發(fā)、蒸汽壓縮蒸發(fā)〔MVR〕等。多效蒸發(fā)技術(shù)多效蒸發(fā)是最古老的淡化方法之一，在多級(jí)閃蒸誕生以前始終是蒸發(fā)、濃縮的主導(dǎo)。原理：多效蒸發(fā)是由單效蒸發(fā)組成的系統(tǒng)。將前一蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，并在下一效蒸發(fā)器中冷凝成蒸餾水，如此依次進(jìn)展。原料水進(jìn)入系統(tǒng)方式：有逆流、平流〔分別進(jìn)入各效〕、并流〔從第1〕和逆流預(yù)熱并流進(jìn)料等。多效蒸發(fā)的特點(diǎn)與多級(jí)閃蒸比較而言的。優(yōu)點(diǎn)：多效蒸發(fā)的換熱過程是沸騰和冷凝傳熱，是相變傳熱，因此傳熱系數(shù)是很高?？偟膩碚f多效蒸發(fā)所用的傳熱面積比多級(jí)閃蒸少。多效蒸發(fā)通常是一次通過式的蒸發(fā)，不像多級(jí)閃蒸那樣大量的液體在設(shè)備內(nèi)循環(huán)，因此動(dòng)力消耗較少；多效蒸發(fā)的濃縮比高；多效蒸發(fā)的彈性大。多效蒸發(fā)流程的分類多效蒸發(fā)的工藝流程主要有三種，順流、逆流和平流。順流：是指料液和加熱蒸汽都是按第一效到其次效的次序前進(jìn)。特點(diǎn)：多效的真空度依次增大，即確定壓力依次降低；故料液在各效之間的輸送不必用泵，而是靠壓差自然流淌到后面各效；溫度也是依次降低，故料液從前一效通往后一效時(shí)就有過熱現(xiàn)象，也就是發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生一些蒸汽，即淡水；對(duì)濃度大，黏度也大的物料而言，后幾效的傳熱系數(shù)就比較低；而且由于濃度大，沸點(diǎn)就高，各效不簡(jiǎn)潔維持較大的溫度差，不利于傳熱。平流：平流是指各效都單獨(dú)平行加料，不過加熱蒸汽除第一效外，其余各效皆用的是二次蒸汽。適用于：簡(jiǎn)潔結(jié)晶的物料，如制鹽，一經(jīng)加熱蒸發(fā)，很快到達(dá)過飽和狀態(tài)，結(jié)晶析出。在水處理過程中主要是要獵取淡水，不需用逆流和平流，而且逆流和平流沒有順流的熱效率高。逆流：逆流是指進(jìn)料流淌的路線和加熱蒸汽的流向相反。原料從真空度最高的末一效進(jìn)入系統(tǒng)，逐步向前面各效流淌，濃度越來越高，所以料液往前面一效送入時(shí)，不僅沒有閃蒸，而且要經(jīng)過一段預(yù)熱過程，才能到達(dá)沸騰?？梢姾晚樍鞯膬?yōu)缺點(diǎn)恰好相反。對(duì)于濃度高時(shí)黏度大的物料用逆流比較適宜，由于最終的一次蒸發(fā)是在溫度最高的第一效。所以雖然濃度大，黏度還是可以降低一些，可以維持比較高的傳熱系數(shù)。這在化工生產(chǎn)上承受較多。多效蒸發(fā)工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介依據(jù)單效蒸發(fā)器的分析，蒸發(fā)量D/加熱蒸汽量D0=0.91或者D0/D=1.11kg0.91kg假設(shè)將蒸出的二次蒸汽通往其次個(gè)蒸發(fā)器的加熱室去作為加熱用，1kg0.91kg以此類推，效數(shù)越多，利用1kg加熱蒸汽可以蒸發(fā)出的淡水也越多，這從熱量的利用上來講是有利的。實(shí)際上，由于溶液有沸點(diǎn)上升現(xiàn)象，管線有流淌阻力損失，使溫差有損失，再加上效數(shù)多了，即使保溫很好，散熱面積大了，熱損失也增多，所以當(dāng)效數(shù)增多時(shí)，熱量利用的效率也隨之有所降低?？紤]到效數(shù)增加則設(shè)備的投資增大，故實(shí)際承受效數(shù)應(yīng)當(dāng)有一最正確點(diǎn)。多效蒸發(fā)設(shè)備的分類多效蒸發(fā)設(shè)備的種類繁多，不同的物料，不同的濃度，可選用不同的蒸發(fā)器。按蒸發(fā)管的排列方向：可以分為垂直管蒸發(fā)器〔VTE〕和水平管蒸發(fā)器〔HTE〕。按蒸發(fā)物料流淌的類型：可以分為強(qiáng)制對(duì)流蒸發(fā)器和膜式蒸發(fā)器。在膜式蒸發(fā)器中按流淌方向：又可分為升膜式和降膜式蒸發(fā)器。在降膜式蒸發(fā)器中分為：垂直管降膜和水平管降膜蒸發(fā)器。按各效組合的方向可以分為：水平組合的蒸發(fā)器和塔式蒸發(fā)器。組成多效蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)器有多種型式，常用的有以下主要三種：▲浸沒管式〔ST〕該種蒸發(fā)器是加熱管被料液浸沒的一大類蒸發(fā)設(shè)備。廣義的浸沒管蒸發(fā)器又有多種樣式，有直管、蛇管、U形管以及豎管、橫管等構(gòu)造。料液在蒸發(fā)器中的流淌方式有：自然對(duì)流循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)兩類。這種蒸發(fā)器消滅較早、操作便利，但結(jié)垢嚴(yán)峻、鹽水靜液柱高、溫差6▲豎管蒸發(fā)〔VTE〕這里是指管內(nèi)降膜式蒸發(fā)器。兩個(gè)根本優(yōu)點(diǎn)，一是因管內(nèi)為膜狀汽化，傳熱壁兩側(cè)都有相變，故傳熱系數(shù)高。且消退了料液的靜液柱所造成的溫差損失。系統(tǒng)的濃縮率比較高，低濃度溶液如海水淡化，目前一般設(shè)計(jì)的效數(shù)為11～139～10。結(jié)垢問題，特別是當(dāng)液體安排不均或者水量缺乏時(shí)，在管的內(nèi)壁可能形成干區(qū)，結(jié)垢的危急性增大。因此在防垢和清垢方面有較高的要求。一般說來，在這類蒸發(fā)系統(tǒng)中晶種法不宜承受，主要靠化學(xué)法防垢加上溫度、濃度的合理設(shè)計(jì)?！鴻M管薄膜式〔HTE〕該種蒸發(fā)器是循環(huán)料液通過噴淋裝臵在橫管束的管外形成液膜，加熱蒸汽〔或前效二次蒸汽〕在管內(nèi)分散。它具有與豎管降膜式一樣的優(yōu)缺點(diǎn)，但設(shè)備高度遠(yuǎn)比豎管降膜式為小，裝臵緊湊，全部各效的管束、噴淋管和汽水分別器都裝在一個(gè)筒體中，因而熱損失小，能耗低。由于溫度低，結(jié)垢和腐蝕都大大減輕，保證了較高的傳熱系數(shù)；此外汽相阻力小，又消退了靜液頭損失，傳熱溫差可以很小，尤其適于使用低位熱能。多級(jí)閃蒸技術(shù)閃蒸是指肯定溫度的水在環(huán)境壓力低于該溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓時(shí)發(fā)生的突然蒸覺察象。閃蒸后的水溫度降低以使其飽和蒸汽壓與環(huán)境壓力平衡。ＭＳＦ也是利用了這個(gè)原理，使加熱至肯定溫度的料液，依次在一系列壓力漸漸降低的容器中閃蒸汽化，原料得到濃縮，蒸汽冷凝后得到淡水。該方法是在多效蒸餾的根底上進(jìn)展而來的。相比多效蒸餾法多級(jí)閃蒸削減了垢的形成，多在低濃度料液濃縮中使用。多級(jí)閃蒸技術(shù)的特點(diǎn)多級(jí)閃蒸與其他技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn):由于此方法加熱與蒸發(fā)過程分別，并未使原水真正沸騰(僅是外表沸騰)，從而大大改善了一般蒸餾的結(jié)垢問題；技術(shù)成熟牢靠，運(yùn)行安全性高，特別適合于大型的低濃度物料濃縮應(yīng)用；設(shè)備機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔，投資本錢較低。主要缺點(diǎn):大量原水的循環(huán)和流體的輸送，導(dǎo)致操作本錢上升；與多效蒸餾法相比，需要較大的熱傳面積；低溫多效蒸發(fā)技術(shù)2ＭＶＲ技術(shù)在蒸發(fā)結(jié)晶中的應(yīng)用1蒸發(fā)濃縮過程而言，介質(zhì)發(fā)生“相變”：液相→汽相水的比熱為1kcal/kg〃℃。1kg的水，溫度每上升1℃需要1kcal1kg0℃上升到100℃沸騰，僅需要100kcal將1kg100℃的水汽化，成為同溫度的蒸汽，則需要539kcal熱量。能耗是相當(dāng)于使同樣重量的水溫度每上升1℃所需熱量的539倍。單效蒸發(fā)〔1kgH2O為例)穎蒸汽大量熱量→二次蒸汽→冷卻水→大氣，冷卻塔消耗大量循環(huán)水以及電能〔泵〕運(yùn)行，造成三重鋪張能耗與效數(shù)關(guān)系(蒸發(fā)量為1tH2O3MVR1.MVRMVR〔MechanicalVaporRe-compression〕-機(jī)械蒸汽再壓縮，是指將蒸發(fā)(蒸餾等)過程的二次蒸汽(溫度低、壓力低而無法利用)用壓縮機(jī)進(jìn)展壓縮，提高其溫度、壓力，重作為熱源加熱需要被蒸發(fā)的物料，從而到達(dá)循環(huán)利用蒸汽的目的，使蒸發(fā)過程不需要外加蒸汽；即用少量的電能獲得較多的熱能，從而削減系統(tǒng)對(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)。MVR的作用：提高蒸汽的品位，而不制造能量2.MVRMVR熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)的開式循環(huán)機(jī)理是基于回收利用物料蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽的潛熱而進(jìn)展。由于在蒸發(fā)器中二次蒸汽所需的潛熱來自外排蒸汽本身冷凝所放出的潛熱，因此蒸發(fā)所耗的能量?jī)H僅是壓縮機(jī)所耗的能量。MVR熱泵流程圖3.MVR熱泵效率與分析依據(jù)MVR熱泵系統(tǒng)的工作原理可知，其效率取決于回收利用的潛熱值與輸入的機(jī)械功之間的比較。下表以常壓下根本循環(huán)的狀態(tài)變化為例，通過模擬計(jì)算說明其在能源利用效率方面的優(yōu)勢(shì)。4.MVR熱泵計(jì)算分析從上表看出，系統(tǒng)消耗 90.5kJ/kg的壓縮功，就可以回收利用2257.6kJ/kg的潛熱，熱功比到達(dá)了24.9。工質(zhì)的熱焓僅增加0.8%，但其溫度提高了13%，相當(dāng)于輸入少量的高品位機(jī)械能，卻把大量的低品位熱能轉(zhuǎn)化成為可資利用的高品位熱能，從而提高了能源利用效率。4mvrＭＶＲ系統(tǒng)流程工藝進(jìn)展MVR熱泵裝置結(jié)合不同的處理工藝過程，需要供給適宜的傳熱溫差。蒸發(fā)過程中傳熱溫差和壓差大小一般與處理料液的熱敏性有關(guān)，高熱敏性料液適宜于小溫差條件下多梯度分階段進(jìn)展。MVR熱泵系統(tǒng)的工藝流程也設(shè)計(jì)成單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。單效蒸發(fā)系統(tǒng)的流程簡(jiǎn)潔，操作較便利，適合于水分蒸發(fā)量大，熱敏物性較弱，允許大溫差傳熱，只需蒸發(fā)一次就可到達(dá)濃縮要求的溶液。MVRMVR熱泵的多效蒸發(fā)工藝MVR系統(tǒng)多效蒸發(fā)方式適合于處理熱敏較敏感，不宜進(jìn)展大溫差傳熱的溶液蒸發(fā)，同時(shí)其也可用于蒸發(fā)量較大的工藝場(chǎng)合。MVRMVR蒸發(fā)器：主體設(shè)備，包含加熱器、分別器、循環(huán)泵。壓縮機(jī)系統(tǒng)：核心設(shè)備，壓縮二次蒸汽供給蒸發(fā)熱源，提高二次蒸汽的熱焓。預(yù)熱器：余熱利用及提高進(jìn)料溫度真空系統(tǒng)：維持整個(gè)系統(tǒng)的真空度，從裝置中抽出局部不凝氣體以及溶液帶入的氣體，以到達(dá)系統(tǒng)穩(wěn)定的蒸發(fā)狀態(tài)。掌握系統(tǒng)： PLC或DCS系統(tǒng)。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、閥門、流量計(jì)、溫度、壓力的掌握調(diào)整，以到達(dá)自動(dòng)蒸發(fā)、清洗、停機(jī)等操作。自動(dòng)報(bào)警，系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)，以保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡。MVR自動(dòng)掌握系統(tǒng)：MVR蒸發(fā)系統(tǒng)掌握中心〔DCS或PLC〕，通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，閥門、流量計(jì)、溫度、壓力的掌握，以到達(dá)自動(dòng)蒸發(fā)、清洗、停機(jī)等操作。自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)不受損傷，保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡。自動(dòng)清洗系統(tǒng)：不同的溶液蒸發(fā)一段時(shí)間后，可能會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，一般說99%以上的結(jié)垢都是可以通過添加化學(xué)溶劑除去，一般可CIP5各種強(qiáng)化傳熱技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用于降膜蒸發(fā)管程強(qiáng)化傳熱的換熱管主要有波形管、橫紋管、螺旋槽紋管、縮放管、內(nèi)插螺旋線圓管等。分布分析,認(rèn)為液膜外形主要受外表張力影響,相對(duì)于光滑圓管,豎直螺旋槽紋管的液膜厚度更均勾,傳熱傳質(zhì)性質(zhì)更好。波形管與螺紋槽紋管光管和波浪管的平均傳熱膜分系數(shù)以及摩擦系數(shù)都隨液膜質(zhì)量流量的增大而上升,而波浪管的傳熱系數(shù)比光管要高30%左右,壓降卻低于光管。試驗(yàn)結(jié)果證明液膜蒸發(fā)側(cè)的傳熱系數(shù)比光管高10%左右,隨著噴淋密度的增加,傳熱膜系數(shù)提高,并且波浪管能夠更好的布膜,削減了“干斑”現(xiàn)象,能有效提高傳熱系數(shù),降低總功耗。扭曲橢圓管扭曲橢圓管換熱器特點(diǎn)：扭曲橢圓管換熱器是種型高效的換熱設(shè)備。將光滑圓管通過壓扁、沿軸線扭轉(zhuǎn)后獲得扭曲橢圓管。由于扭曲橢圓管截面外形為橢圓形,每個(gè)扭矩的長軸之間可以相互支撐，在殼程形成特有的無折流板自支撐構(gòu)造,并且形成螺旋形流道,實(shí)現(xiàn)殼側(cè)流體縱向螺旋流淌,降低了流淌阻力