01 多效蒸发 一、基本原理 多效蒸发(以下简称MED)的原理是将多个蒸发器串联起来,前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽,下一个蒸发器的加热室便是前一个蒸发器的冷凝器。
(1)预处理简单,化学药剂消耗较少,加入阻垢剂即可。
在该系统中,预热阶段的热源由蒸汽发生器提供,直至物料开始蒸发产生蒸汽。
物料经过加热产生的二次蒸汽,通过压缩机压缩成为高温高压的蒸汽,在此产生的高温高压蒸汽作为加热的热源,蒸发腔内的物料经加热不断蒸发,而经过压缩机的高温高压蒸汽通过不断的换热,冷却变成冷凝水,即处理后的水。
压缩机作为整个系统的热源,实现了电能向热能的转换,避免了整个系统对外界生蒸汽的依赖与摄取。
二、MVR系统设备组成
从MVR蒸发工艺流程不难看出,MVR蒸发系统是由各个设备串联在一起所组成,各设备之间要在热力学和传热学方面巧妙地匹配,以使整个系统达到最佳效果。
系统中的主要设备有以下4个:
1、压缩机
MVR压缩机的选型主要有罗茨压缩机和离心压缩机两种。
罗茨鼓风机常被用来压缩小流量的蒸汽,属于是容积型压缩机,其提供风量小,温升大,适用于蒸发量小,沸点升高大的物料。
离心式压缩机为压差式风机,提供的压差小,流量大,温升小,排气均匀,气流无脉冲,适合蒸发量较大,沸点升高较小的物料。
综合来看,离心式压缩机的稳定性要优于罗茨压缩机,但离心式压缩机有时会发生喘振现象,会导致压缩机不稳定。
2、蒸发器
蒸发处理装置的型式一般分为升膜蒸发和降膜蒸发两种。 其主要根据处理物的特性、能耗进行选择。 目前,国内主要采用降膜蒸发方式。
3、热交换器
在MVR热泵蒸发工艺过程中,所使用的换热器多为间壁式换热器。 在这类换热器内,冷热流体不直接接触,而是通过间壁进行换热。
生产中常用的间壁式换热器类型有: 列管式换热器、波纹式换热器和螺旋式换热器。
4、气液分离器
气液分离器是提供物料和二次蒸汽分离的场所。 其作用主要为将雾沫中的溶液聚集成液滴,把液滴与二次蒸汽分离。 值得一提的是,分离器的设计要充分考虑蒸发量、蒸发温度、物料粘度、分离器液位等因素。
三、MVR的技术优势
1、对比传统的蒸发系统,MVR 系统只需要在启动时,通入生蒸汽作为热源,而当二次蒸汽产生,系统稳定运行,将不需要外部的热源,系统的能耗就压缩机和各类泵的能耗,所以节能效果相当显著。
2、MVR 蒸发器系统能耗主要是压缩机的电耗,运行费用大幅下降,运维成本低,由于系统不需要工业蒸汽,其安全方面的隐患较低,操作简单。
3、在同样的蒸发处理量下,MVR蒸发器所需的占地面积是远远小于传统多效的蒸发设备。
四、MVR处理高盐废水中常见的技术问题
尽管MVR技术在高盐废水处理中发挥了很好的效果,但是运行中仍有一些技术问题对运行效果有所影响。
1、系统结垢问题
换热器器壁结垢是系统蒸发效率降低的主要原因之一,这主要是由于加热热源是利用二次蒸汽,结垢结焦会使传热效果下降,单位时间内的蒸发量降低,这使得可利用的压缩二次蒸汽量减少,对生产能力影响会更加明显。
由于MVR蒸发器的特殊性,不能按时清洗设备比较常见,这是造成生产能力不稳定的原因之一。
2、温升问题问题
MVR系统中的温升问题是影响其在含盐废水处理应用中的一个重要因素。
当采用MVR技术处理高浓度含盐废水时,由于其浓度高、沸点升较大,相应的蒸汽压缩机需要提高较高的温度来克服沸点升高的影响,对压缩机提出了较高的要求,且系统能耗显著增加。
研究表明,使用MVR蒸发技术,合理的温升范围为8℃~20℃。如果沸点升高超过18℃,MVR技术将失去优势。
3、物料物性对MVR的选择匹配问题
由于工业废水来源不同,需根据不同物料的物性对MVR进行选择。
物料特性分析主要包括:物料所含的成分;物料在蒸发过程中是否伴有结晶析出;物料的黏度、比热、密度和沸点升等。
单一物料可通过查阅相关表格获取参数,但工业高盐废水多为混合型的料液,其相关数据只能通过模拟估算,因此,准确地对物料物性进行分析计算,是确保MVR装置正常运行的关键因素。
一般来说, 对沸点温度升高较大的物料,一般采用MVR单效蒸发; 高浓度物料需要使用强制循环以防止物料流速太慢而结焦; 热敏性物料要求停留在蒸发器内的时间尽量短等。
综上所述,当前蒸发技术使用普遍,但同时也存在着能耗大、运行成本高、易结垢堵塞等问题,所以必须重点考虑高效节能,而多效蒸发MED和机械蒸汽再压缩蒸发MVR是推荐的高效节能技术。