山东多效蒸发器工艺



商悦传媒   2019-04-13 13:26

导读: 蒸馏法是一种最古老、最常用的脱盐方法。目前工业废 水的蒸馏法脱盐技术基本上均是从海水脱盐淡化技术基础...

  蒸馏法是一种最古老、最常用的脱盐方法。目前工业废 水的蒸馏法脱盐技术基本上均是从海水脱盐淡化技术基础上 发展而成。蒸馏法就是把含盐水加热使之沸腾蒸发,再把蒸 汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的淡化法,其优点 是结构简单、操作容易、所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种,如多效蒸发、多级闪蒸、机械蒸汽再压缩(MVR)等。

  随着工业蒸发技术的不断发展,蒸发设备的结构与型式亦不断改进与创新,其种类繁多,结构各异。目前工业上实用的蒸发设备约有六十余种,其中最常用的也有十余种型式,本节仅介绍常用的几种。

  常用蒸发器要由加热室和分离室两部分组成。加热室的型式有多种,最初采用夹套式或蛇管式加热装置,其后则有横卧式短管加热室及竖式短管加热室。

  继而又发明了竖式长管液膜蒸发器,以及刮板式薄膜蒸发器等等。根据溶液在蒸发器中流动的情况,大致可将工业上常用的间接加热蒸发器分为循环型与单程型两类。

  山东多效蒸发器工艺高氯煤的燃烧会增加烟气中氯的含量,进而增加脱硫浆液中的氯含量,为了防止脱硫系统的腐蚀,维持脱硫浆液中氯离子浓度在一定的水平,会增加脱硫浆液的排除,使脱硫废水的排放量增加。含盐水首先进入冷凝器中预热、脱气,而后被分成两股物流。一股作为冷却水排回大海,另一股作为蒸馏过程的进料。进料含盐水加入阻垢剂后被引入到蒸发器的后几效中。料液经喷嘴被均匀分布到蒸发器的顶排管上,然后沿顶排管以薄膜形式向下流动,部分水吸收管内冷凝蒸汽的潜热而蒸发。生蒸汽被输入到第一效的蒸发管内并在管内冷凝,管外含盐水产生与冷凝量基本等量的二次蒸汽。

  这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作循环流动。根据造成液体循环的原理的不同,又可将其分为自然循环和强制循环两种类型。前者是藉助在加热室不同位置上溶液的受热程度不同,使溶液产生密度差而引起的自然循环;后者是依靠外加动力使溶液进行强制循环。目前常用的循环型蒸发器有以下几种:

  中央循环管式蒸发器的结构如图片所示,其加热室由一垂直的加热管束(沸腾管束)构成,在管束中央有一根直径较大的管子,称为中央循环管,其截面积一般为加热管束总截面积的40~100%。

  中央循环管蒸发器具有结构紧凑、制造方便、操作可靠等优点,故在工业上的应用十分广泛,有所谓“标准蒸发器”之称。但实际上,由于结构上的限制,其循环速度较低(一般在0.5m/s以下);而且由于溶液在加热管内不断循环,使其浓度始终接近完成液的浓度,因而溶液的沸点高、有效温度差减小。此外,设备的清洗和检修也不够方便。

  过滤膜片更换费用低 当过滤膜片需更换时可进行单个更换,这最大程度减少了换膜成本,当卷式膜出现补丁、局部泄漏等质量问题或需更换新膜时只能整个膜组件更换。出水水质好对各项污染物都具有极高的去除率,出水水质好。在外加直流电场作用下,利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过,阴膜只允许阴离子透过),使水中的阴、阳离子作定向迁移,从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。

  由于与蒸发器外壳接触的是温度较低的沸腾液体,故其热损失较小。悬筐式蒸发器适用于蒸发易结垢或有晶体析出的溶液。它的缺点是结构复杂,单位传热面需要的设备材料量较大。

  外热式蒸发器的特点是加热室与分离室分开,这样不仅便于清洗与更换,而且可以降低蒸发器的总高度。因其加热管较长(管长与管径之比为50~100),同时由于循环管内的溶液不被加热,故溶液的循环速度大,可达1.5m/s。

  列文蒸发器的优点是循环速度大,传热效果好,由于溶液在加热管中不沸腾,可以避免在加热管中析出晶体,故适用于处理有晶体析出或易结垢的溶液。其缺点是设备庞大,需要的厂房高。此外,由于液层静压力大,故要求加热蒸汽的压力较高。

  这种蒸发器的优点是传热系数大,对于粘度较大或易结晶、结垢的物料,适应性较好,但其动力消耗较大。

  废水首先经过换热器被加热至一定温度(40~80oC),然后进入蒸发系统,水分蒸发形成水蒸汽,在循环风的作用下被移至冷凝系统,含有饱和水蒸气的热空气与冷凝系统内的冷水(20~50oC)相遇而凝结成水滴,并被输送至系统外。经蒸发后的废水浓度不断升 高,达到饱和溶解度的盐从溶液中析出形成固体颗粒,并最终从水中分离出去。将末端废水雾化后喷入除尘器入口前烟道内,利用烟气余热将雾化后的废水蒸发;也可以引出部分烟气到喷雾干燥器中,利用烟气的热量对末端废水进行蒸发。在烟道雾化蒸发处理工艺中,雾化后的废水蒸发后以水蒸气的形式进入进入脱硫吸收塔内,冷凝后形成纯净的蒸馏水,进入脱硫系统循环利用。同时,末端废水中的溶解性盐在废水蒸发过程中结晶析出,并随烟气中的灰一起在除尘器中被捕集。当浆液膜沿着管道向下流动时水分会蒸发掉。回收盐一部分被旋流器处理,一部分被转移到成品罐中并运往市场。山东多效蒸发器工艺多效蒸发(MEE)技术成熟,可处理废水范围广,所需生蒸气量大。由于各效的压力和温度由前到后依次降低,为达到蒸发效率需要依次增加换热面积,这会显著增加装置投资,因此并非效数越多越好,效数的多少要综合考虑热量利用和设备的投资情况;热力蒸气再压缩蒸发(TVR),将一部分二次蒸汽压缩,提高热焓后作热源,节省了部分生蒸气,比 MEE 工艺更加节能,但 TVR 在蒸发过程中仍需连续供给生蒸气;机械蒸汽再压缩蒸发(MVR) 能最大程度地利用二次蒸汽,节能效果显著。MVR一般采用单效操作,在启动时需要新鲜蒸汽供给,正常运行后不需另行供给蒸汽。但 MVR对蒸汽压缩机能力的要求很高,蒸汽压缩机基本采用国外进口,价格高昂。其总体优势在于低能耗、低成本运行,占地面积小,公用工程配套少;降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发不但具有 MVR的优点,并以单体蒸发器集多效降膜蒸发于一身,即单效蒸发器可以达到多效蒸发的效果,液料强制循环还可以减少堵塞。

  这类蒸发器的特点是,溶液沿加热管壁成膜状流动,一次通过加热室即达到要求的浓度,而停留时间仅数秒或十几秒钟。

  单程型蒸发器的主要优点是传热效率高,蒸发速度快,溶液在蒸发器内停留时间短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发。

  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最终实现零排放。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。多效蒸发 (Multiple Effect Evaporation,MEE)是将几个蒸发器连接起来操作,前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为后一效蒸发器的热源,以提高热能利用效率,MEE 的优点是进水预处理简单;应用较灵活,既可以单独使用,也可以与方法联合使用;系统操作安全可靠。

  升膜式蒸发器其加热室由一根或数根垂直长管组成,通常加热管直径为25~50mm,管长与管径之比为100~150。

  升膜蒸发器适用于蒸发量较大(即稀溶液)、热敏性及易起泡沫的溶液,但不适于高粘度、有晶体析出或易结垢的溶液。

  降膜蒸发器可以蒸发浓度较高的溶液,对于粘度较大的物料也能适用。但对于易结晶或易结垢的溶液不适用。此外,由于液膜在管内分布不易均匀,与升膜蒸发器相比,其传热系数较小。

  将升膜和降膜蒸发器装在一个外壳中,即构成升降膜蒸发器,原料液经预热后先由升膜加热室上升,然后由降膜加热器下降,再在分离室中和二次蒸汽分离后即得完成液。

  这类蒸发器的缺点是结构复杂,动力消耗大,传热面积小,一般为3~4m2,最大不超过20m2,故其处理量较小。

  事实上,早在上世纪60年代,德国和法国就已经成功的将该技术应用在化工、食品、造纸、医药、海水淡化及污水处理等领域。而MVR技术在我国的发展应该是最近十年内才起步的。多效蒸发器是什么呢?它是利用从一效到末效的温度差来设计二次蒸汽多次重复利用的蒸发器,一效蒸发的蒸发温度由物料的热敏性温度来控制,末效二次蒸汽的温度由当地的海拔高度和真空机组的选型来决定。其生蒸汽的消耗与效体的数量成反比。

  在实际生产中,除上述循环型和单程型两大类间壁式传热的蒸发器外,有时还应用直接接触传热的蒸发器。

  它是将燃料(常是煤气或重油)与空气混合后燃烧产生的高温烟气直接喷入被蒸发的溶液中,高温烟气与溶液直接接触,使得溶液迅速沸腾汽化。蒸发出的水分与烟气一起由蒸发器的顶部直接排出。

  通常这种蒸发器的燃烧室在溶液中的深度为200~600mm,燃烧室内高温烟气的温度可达1000℃以上,但由于气液直接接触时传热速率快,气体离开液面时只比溶液温度高出2~4℃。燃烧室的喷嘴因在高温下使用,较易损坏,故应选用耐高温和耐腐蚀的材料制作,结构上应考虑便于更换。

  浸没燃烧蒸发器的特点是结构简单,传热效率高。该蒸发器特别适用于处理易结晶、结垢或有腐蚀性的物料的蒸发。目前在废酸处理和硫酸铵盐溶液的蒸发中,已广泛采用此种蒸发器。但它不适用于不可被烟气污染物料的处理,而且它的二次蒸汽也很难利用。

  中国燃煤电厂常用的脱硫废水预处理方法是中和混凝沉淀法,主要目的是去除废水中的重金属离子、悬浮物等。山东多效蒸发器工艺SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于污废水处理厂的扩建和改造;通过适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果;

  如前所述,蒸发器的结构型式很多,在选择蒸发器的型式或设计蒸发器时,在满足生产任务要求、保证产品质量的前提下,还要兼顾所用蒸发器的结构简单、易于制造,操作和维修方便,传热效果好等等。除此而外,还要对被蒸发物料的工艺特性有良好的适应性,包括物料的粘性、热敏性、腐蚀性以及是否结晶或结垢等因素。

  悬浮固体物应降至接近零以避免膜的堵塞,二氧化碳要除到一定程度以减少水的缓冲性。硅在高pH条件下是可以高度溶解的,所以不会限制RO的回收率。理论上说,经过预处理后,回收的比例只会受到浓液渗透压的限制。此工艺可实现95%的回收率。而在大多数电子超纯水的应用上,回收率会更高。HERO的特点和优势:在HERO工艺条件下,高PH运行也是膜供应商接受的。给水是排污水或含盐量较高时,可以达到的水回收率90%或更高,同时减少清洗频率。