(一)三效蒸发器的介绍
三效蒸发器原理:
需要蒸发的物料经进料泵进入一效加热器进行加热,然后进入蒸发室,进行蒸发,在分离器中进行气液分离,溶液从分离器底部流入循环泵吸入口,利用循环泵送入加热器、分离器进行循环流动与蒸发,蒸发出来的蒸汽进入冷凝器被全部冷凝。
在蒸发换热室内,外接蒸汽液化产生汽化潜热,对废水进行加热。由于蒸发换热室内压力较大,物料在蒸发换热室中高于正常液体沸点压力下加热至过热。加热后的液体进入结晶蒸发室后,物料的压力迅速下降,导致部分物料水溶液闪蒸或者沸腾。
废水蒸发后的蒸汽进入二效蒸发器作为动力蒸发器进行加热,未蒸发废水和盐分暂存在结晶蒸发室。一效、二效、三效蒸发器之间通过平衡管相通,在负压所用下,高含盐废水或物料由一效向二效、三效依次流动,废水不断被蒸发,废水中盐的浓度越来越高,当废水物料中的盐分超过饱和状态时,水中盐分就会不断地析出,进入蒸发结晶室的下部的集盐室,整个过程周而复始,实现盐水分离。
冷凝器链接有真空系统,真空系统抽掉蒸发系统内产生的未冷凝气体,使冷凝器和蒸发器保持负压状态,提高蒸发系统的蒸发效率。在负压作用下,三效蒸发器中的废水产生的二次蒸汽自动进入冷凝器,在循环冷却水的冷却下,废水物料产生的二次蒸汽迅速转变成冷凝水。冷凝水可采用连续出水的方式,回收至回用水池。
多效蒸发器中的每一个蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效,用第一效的二次蒸汽作为加热剂的蒸发器称为第二效,以此类推。采用多效蒸发器的目的是为了节省加热蒸汽的消耗量。
三效蒸发器的分类
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并流加料流程:并流三效蒸发流程中,溶液和加热蒸汽的流向相同,都是从第一效开始按顺序流到第三效后结束。其中加热蒸汽分两种,第一效是生蒸汽,即由其他蒸汽发生器产生的蒸汽,第二效和第三效的蒸汽是二次蒸汽,第一效蒸发产生的蒸汽是第二效蒸发的加热蒸汽,第二效蒸发产生的二次蒸汽是第三效蒸发的加热蒸汽。原料液进入第一效浓缩后由底部排出,并依次进入第二效、第三效,在第二效和第三效被连续浓缩。完成液由第三效底部排出。力高于后效可以不设预热器;辅助设备少,流程紧凑,温度损失小;操作简便,工艺稳定,设备维修量少。其缺点是:后效温度降低后,溶液黏度逐效增大,降低了传热系数,需要更大的传热面积。
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逆流加料流程:在逆流加料流程中,料液与蒸汽走向相反。料液从末效加入蒸发浓缩后,用泵将浓缩液送入前一效直至末效,得到完成液;生蒸汽从第一效加入后经放热冷凝成液体,产生的二次蒸汽进入第二效,在对料液加热后冷凝成液体,第二效产生的二次蒸汽进入第三效对原料液加热,释放热量后冷凝成液体排出。逆流加料流程中,因随浓缩液浓度增大而温度逐效升高,所以各效的黏度相差较小,传热系数大致相同;完成液排出温度较高,可在减压下进一步闪蒸浓缩。其缺点是:辅助设备多,需用泵输送原料液;因各效在低于沸点下进料,故必须设置预热器。能量消耗大也是其缺点。逆流加料流程主要应用于黏度较大的液体的浓缩。
蒸汽流动方向:3→2→1
溶液流动方向:1→2→3
优、缺点:
① 料液需用泵送入下一效;
②传热推动力较为均匀;
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平流加料流程:在平流蒸发流程中,原料液分别加入到各效蒸发器中,完成液分别从各效引出,蒸汽流向是从第一效进生蒸汽,产生的二次蒸汽进入第二效并释放热量后冷凝成液体,第二效产生的二次蒸汽进入第三效,在第三效释放热量后冷凝成液体而排出。此法主要用于黏度大、易结晶的场合,也可以用于两种或两种以上不同液体的同时蒸发过程。
① 各效独立进料,传热状况均较好;
② 物料停留时间较短。
适于:粘度随温度和浓度变化较大的溶液蒸发 。
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错流加料流程:错流加料流程的特点是在各效间兼用并流和逆流加料法。
溶液流向: 3→1→2
或2→3→1
蒸汽流向: 1→2→3
多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小,操作费比单效蒸发小;
说明蒸发同样数量的水分,采用多效蒸发时为小,可节省生蒸汽用量,提高生蒸汽的利用率
。
①随着效数的增多,(D/W)min下降的幅度不断减小 ;
②设备的费用是随着效数的增加而增加的;技术上的限制。
注:必须对设备费和操作费进行权衡以决定合理的效数。
蒸发的过程是一耗能较大的单元操作,而蒸发过程的主要热源为加热蒸汽,因此,如何提高加热蒸汽的经济效率,是蒸发操作节能的重要途径。
将蒸发器蒸出的二次蒸汽引出作其他加热设备的热源,则此二次蒸汽称为额外蒸汽。
在多效蒸发操作中,将冷凝水减压至后一效加热蒸汽的压力,冷凝水必因自蒸发而产生一部分蒸汽,这部分蒸汽和前一效的二次蒸汽一起作为后一效的加热蒸汽,从而提了生蒸汽的经济程度。
热泵蒸发器是对二次蒸汽作功,提高其压力,从而提高其饱和温度,再送回远蒸发器中作为加热蒸汽。
热泵蒸发流程用于蒸发沸点升高小的溶液时较为有利,对沸点升高较大的不适用。
1.多效蒸发的传热过程是沸腾和冷凝换热,传热系数高。
2.多效蒸发的动力消耗少,多效蒸发进行水分蒸发时,依赖的是含盐废水所吸收的潜热,而潜热大于显热,而且在多效蒸 发系统中用于说那个液体的动力消耗也很低。可以降低废水处理成本。
3.多效蒸发的操作弹性大,负荷范围从110%到40%,均可正常操作。
4.多效蒸发在真空状态下运行,操作温度低,可以避免或延缓设备的腐蚀和结垢。
5.多效蒸发的低温操作带来的另一个好处是大大降低了对含盐废水的进料要求,从而简化了含盐废水的预处理过程。
综上,多效蒸发的优势多多,其实在对于蒸发浓缩、蒸发结晶处理量大,水质不稳定的情况下,可以采用多效蒸发工艺。
2、真空尾气:一般是水蒸气(即不凝气),但若物料中含有挥发性物质,可能尾气中也有挥发性物质。
4、冷凝物:一般是水。注意分析物料中是否有挥发性物质。
若是用于高沸物蒸发,这冷凝物为高沸物。
5、母液一般回流与进料一起再次进行多效蒸发。
若是用于废水处理,母液进入污水处理站处理。