3多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理及特點(diǎn)
3.1多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理
以三效為例,多效降膜式蒸發(fā)器的流程如圖2所示。
工作原理:物料稀溶液經(jīng)原料泵進(jìn)入第三效循環(huán)泵的吸入口,用泵升壓后,經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入第三效蒸發(fā)器頂部的進(jìn)料室,再進(jìn)入加熱管加熱蒸發(fā)后進(jìn)入分離室,汽、液在此分離,溶液從底部流入泵吸入口,用泵送預(yù)熱器、進(jìn)料室、加熱管、分離室進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)與蒸發(fā)。蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽由分離室側(cè)面進(jìn)入分離器進(jìn)一步把蒸汽夾帶的液滴分離出來(lái),由分離器底部流回分離室,而潔凈的二次蒸汽排出后進(jìn)入冷凝器被全部冷凝。循環(huán)泵的出口有一支路把溶液送到第二效的泵吸入口,按照與第三效相同的方式進(jìn)行工作,第二效的二次蒸汽送入第三效作為加熱蒸汽。同樣,第二效泵出口有一支路把溶液送入效泵吸入口。效操作與另二效基本相同,效的二次蒸汽送入第二效作為加熱蒸汽。效的加熱蒸汽則由鍋爐直接供給,冷凝水返回鍋爐房。此外,泵出口有一支路排放濃縮液,調(diào)節(jié)排放量以保持排放液的濃度。
逆流操作時(shí),濃溶液出料口在效,溫度較其他各效高,可使溶液粘度有所下降,有
利于濃度較高溶液的濃縮,可得到75%的濃縮液。
各效蒸發(fā)器均裝液位控制器,配合進(jìn)口管路的控制閥保持各效液面恒定。鍋爐供汽管路裝有控制閥,根據(jù)效加熱蒸汽壓力的傳感器及壓力控制器來(lái)控制閥門達(dá)到加熱蒸汽壓力恒定的目的。各效所排放的冷凝水均匯集至凝水罐,罐側(cè)面裝有液位控制器,配合排液泵出口管的控制蒸發(fā)器液位至規(guī)定高度。
3.2多效降膜式蒸發(fā)器的特點(diǎn)
(1結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、占地面積小、安裝操作方便;
(2生產(chǎn)效率高、蒸發(fā)量大;
(3節(jié)能,能耗僅為一般降膜式蒸發(fā)器濃縮生產(chǎn)時(shí)的1/3左右。QA/Q≤0.45, QB/Q≤8(Q為清水蒸發(fā)量,QA為蒸汽耗量,QB為冷卻水耗量;
(4系統(tǒng)可控制,系統(tǒng)采用PLC編程,設(shè)備工藝參數(shù)可設(shè)定、控制,原料液和冷卻水均可自動(dòng)控制。系統(tǒng)控制精度:溫度±1℃,壓力±0.01MPa,液位高度±10mm。
4對(duì)多效降膜式蒸發(fā)器相關(guān)要點(diǎn)的探討
4.1加熱蒸汽的利用
蒸發(fā)是一個(gè)消耗大量加熱蒸汽而產(chǎn)生大量二次蒸汽的過程。從節(jié)能觀點(diǎn)出發(fā),多效降膜式蒸發(fā)器充分利用蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽作為其他效加熱系統(tǒng)的熱源,即要求蒸發(fā)裝置能提供溫度較高的二次蒸汽,這樣既可減少鍋爐生蒸汽的消耗量,又可減少末效進(jìn)入冷凝器的二次蒸汽量,提高蒸汽的利用率。一般所用的飽和蒸汽不超過180℃,若超過180℃,其相對(duì)壓強(qiáng)就很高,這樣會(huì)增加熱設(shè)備與操作費(fèi)用。多效降膜式蒸發(fā)器的蒸發(fā)旨在節(jié)省加熱蒸汽。
如果首效采用較高壓力的加熱蒸汽,則末效可以采用常壓蒸發(fā)或低真空蒸發(fā)。此時(shí),末效產(chǎn)生的二次蒸汽具有較高的溫度,其熱能絕大部分被利用。
4.2蒸發(fā)器的效數(shù)
在多效蒸發(fā)中,將前一效的蒸汽作為后一效的加熱蒸汽,所以多效蒸發(fā)能節(jié)省生蒸汽的消耗量。但不是效數(shù)越多越好,其效數(shù)受技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的限制。
(1多效蒸發(fā)隨效數(shù)的增加,在總蒸發(fā)量相同時(shí)所需生蒸汽量則減少,操作費(fèi)用降低。但效數(shù)越多,其設(shè)備費(fèi)用也越高,且隨著效數(shù)的增加,所節(jié)省的生蒸汽量則越來(lái)越少。
(2理論上效數(shù)過多,蒸發(fā)操作將難以進(jìn)行。一般而言,多效蒸發(fā)的效加熱蒸汽溫度和冷凝器的操作溫度都是受到限制的,多效蒸發(fā)理論傳熱總溫度差(即上述二溫度之差值也是受到限制的。在具體操作條件下,當(dāng)效數(shù)增多時(shí),各效溫度差損失之和隨之增大,因而有效總溫度差減小。當(dāng)效數(shù)過多時(shí),有效總溫度差很小,分配到各效的有效總溫度差將
會(huì)小得無(wú)法保證各效正常的沸騰,蒸發(fā)操作難以進(jìn)行。
究竟效數(shù)多少?則要看被蒸發(fā)物料特性。經(jīng)驗(yàn)告訴人們,一般電解質(zhì)溶液,其沸點(diǎn)升高較快,可取2~3效;一般非電解質(zhì)溶液,其沸點(diǎn)升高較慢,可取4~6效。
4.3多效降膜式蒸發(fā)器的流程
在多效降膜式蒸發(fā)器中,溶液的流程可以是并流、逆流、平流和錯(cuò)流,它們之間的比較,其選擇主要根據(jù)物料特性、操作方式及經(jīng)濟(jì)性來(lái)決定。
本文所探討的三效降膜式蒸發(fā)器實(shí)例屬逆流,其溶液與蒸氣成逆流。在此實(shí)例中,料液由末效加入,依次用泵送入前一效。溶液從后一效進(jìn)入前一效時(shí),溫度將低于該效的沸點(diǎn)。在這種流程中,溶液的濃度越大,蒸發(fā)溫度也越高。因此,各效溶液的粘度不會(huì)相差太大,因而傳熱系數(shù)均勻。
5結(jié)語(yǔ)
本文從降膜式蒸發(fā)器的概述入手,闡述了多效降膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu),并對(duì)多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理、流程及相關(guān)要點(diǎn)作了探討?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論:
(1不管是降膜法還是升膜法,應(yīng)根據(jù)被蒸發(fā)溶液特性而選擇;
(2從節(jié)能角度出發(fā),降膜式蒸發(fā)器應(yīng)選擇多效。但不是效數(shù)越多越好,應(yīng)從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮。
(3多效降膜式蒸發(fā)器流程的確認(rèn),也應(yīng)根據(jù)被蒸發(fā)溶液特性而定+
升膜蒸發(fā)器與降膜蒸發(fā)器的不同：
升膜蒸發(fā)器：將加熱室與蒸發(fā)室（分離室）分開的蒸發(fā)器。加熱室實(shí)際上是一個(gè)帶有長(zhǎng)加熱管的垂直固定板式換熱器。液體從底部進(jìn)入加熱管并在沸騰后迅速蒸發(fā)。管壁在薄膜中上升并繼續(xù)蒸發(fā)。蒸汽和液體在頂部分離，二級(jí)蒸汽從頂部溢出，成品液體從底部排出。加熱管通常采用25至5mm的無(wú)縫管，管的長(zhǎng)度與管的直徑之比在常壓下為約100至150，在減壓下為130至180。這種類型的蒸發(fā)器適用于高蒸發(fā)，熱敏感和易發(fā)泡的溶液，不適用于高粘度，易結(jié)晶或結(jié)垢的材料。
　　上升膜蒸發(fā)器的工作原理：在原料液體經(jīng)過預(yù)熱大道的沸點(diǎn)或沸點(diǎn)附近后，從加熱室的底部引入管內(nèi)。煮沸后快速蒸發(fā)，在加熱管中心形成一個(gè)蒸汽柱，簡(jiǎn)單地指示二次蒸汽運(yùn)動(dòng)。物料沿著壁面流動(dòng)，同時(shí)蒸發(fā)。可以在加熱室的上部達(dá)到所需的濃度。氣體和液體在上分離室中分離，成品液體從分離室的底部排出。下行膜蒸發(fā)器：與上升膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)基本相同。主要區(qū)別在于液體原料從加熱室頂部加入，在重力作用下沿著管內(nèi)壁形成類似于薄膜的液滴，并蒸發(fā)，濃縮液體從加熱室流出。下部進(jìn)入分離器并從下部排出，二次蒸汽從上部溢出。由于二次蒸汽的流動(dòng)方向與液體的流動(dòng)方向一致，因此可以促進(jìn)液體的向下運(yùn)動(dòng)并形成膜。必須在每個(gè)加熱管的頂部安裝降膜分配器，以確保每個(gè)管的內(nèi)壁可被液體潤(rùn)濕并且液體緩慢流動(dòng)。否則，一些管壁會(huì)形成干壁現(xiàn)象。達(dá)到生產(chǎn)能力，甚至無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量。降膜蒸發(fā)器適用于熱敏材料，不適用于易結(jié)晶，結(jié)垢或粘度高的材料。
　　降膜膜蒸發(fā)器的原理：物料通過分配裝置均勻分布在蒸發(fā)器加熱管中。在重力作用和真空和空氣流動(dòng)的作用下，材料以薄膜的形式從頂部流到底部，并在運(yùn)動(dòng)過程中用加熱管外壁上的加熱蒸汽加熱。交換和蒸發(fā)。設(shè)備主體由效果I，II，III加熱器，分離器，熱泵，冷凝器，消毒器，保溫管，物料泵，水泵和儀表柜組成。該設(shè)備在與材料接觸時(shí)由優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成。
　　實(shí)際上，升膜蒸發(fā)器是固定管式熱交換器，其安裝在直立位置。蒸發(fā)的流體從底部進(jìn)入加熱管。通過降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)的流體從頂部進(jìn)入加熱管。
　　降膜蒸發(fā)器中沒有靜壓柱，不會(huì)增加沸點(diǎn)。同時(shí)，傳熱系數(shù)與溫差無(wú)關(guān)。也就是說，在溫差下，傳熱系數(shù)也很高，因此熱敏物質(zhì)的蒸發(fā)和降膜比對(duì)于提升薄膜是有用的。膜蒸發(fā)器和上升膜蒸發(fā)器之間的區(qū)別在于從加熱管的頂部添加液體原料。溶液通過其自身的重力流過管的內(nèi)壁并通過蒸發(fā)濃縮。汽 - 液混合物從加熱管的底部進(jìn)入分離室。在氣液分離之后，整個(gè)液體從分離器的底部排出。