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多效蒸发器主要用于处理高浓度、高色度、高含盐量的工业废水,同时回收废水处理过程中产生的副产物,具有蒸汽消耗少、蒸发温度低、浓缩倍数高、更合理、更节能、更高效等特点,今天小七就来给大家介绍一下多效蒸发器在废水处理中的应用!
工业废水通常分为以下三类
第一类是按照工业废水所含主要污染物的化学性质来划分的,主要含有无机污染物的废水为无机废水,主要含有有机污染物的废水为有机废水,例如电镀废水、选矿废水等,就是无机废水;食品或石油加工废水等,就是有机废水。
第二类,按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、焦化煤气废水、金属酸洗废水、化肥废水、纺织印染废水、染料废水、皮革废水、农药废水、电站废水等等。
第三类,按废水所含污染物的主要成分划分,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水及放射性废水等。
前两种分类方法没有涉及废水中所含污染物的主要成分,也不能表明废水的危害程度;第三种分类方法明确指出了废水中主要污染物的成分,可以表明废水一定的危害程度。
多效蒸发技术特点
多效蒸发是最早应用的海水淡化技术,目前已发展成为一种比较成熟的废水蒸发技术,解决了严重的结垢问题,并逐渐应用于高盐水的处理。
该多效机具有以下技术特点:
1、多效蒸发的传热过程为沸腾与冷凝换热,属双面相变传热,因此传热系数很高,对于同样的温度范围,多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸大,而蒸发过程中消耗的蒸汽较少。
2、多效蒸发耗电少。由于多级闪蒸生产淡水全靠盐水吸收的显热,而潜热比显热要大得多,所以生产同样量的淡水所需的循环量要比多级闪蒸小得多,因此多级闪蒸需要的耗电要大得多。
3、多效蒸发的操作弹性很大,负荷范围从110%~40%,在不降低产水率的情况下,都能正常运行。
低温多效蒸发工艺流程图
含盐废水处理工艺流程
盐水首先进入冷凝器,在那里进行预热和脱气,然后分成两股:一股作为冷却水排回大海,另一股用作蒸馏过程的进料。
进料盐水经添加阻垢剂后通入蒸发器末几效,料液经喷嘴均匀分布到蒸发器顶排管,并沿顶排管以薄膜状流下,在吸收管内利用冷凝蒸汽的潜热蒸发。
二次蒸汽在下一效中冷凝为产品水,余液用泵送至蒸发器的下一效组,这组操作温度稍高于上一组,在新的效组中重复喷雾蒸发、冷凝过程。余液用泵送至高温效组,最后在温度最高的效组中以浓缩液形式离开设备。
生蒸汽输入第一效的蒸发管中,在管内冷凝,管外的盐水产生与冷凝量基本相等的二次蒸汽。
由于第二效的操作压力低于第一效,二次蒸汽经过汽液分离器后进入下一效的传热管,在每一效中重复进行蒸发、冷凝过程,每效产生的蒸馏水量基本相同,最后一效出来的蒸汽在冷凝器中被盐水冷凝。
第一效冷凝水返回蒸汽发生器,余效冷凝水进入产品水箱,相互连通,由于各效压力不同,产品水闪蒸,将热量带回蒸发器。
这样产品水呈逐级流动,逐级闪冷,回收的热量可提高系统整体效率,冷却后的产品水由产品水泵抽至产品水储罐,这样生产出的产品水,含盐量平均小于5mg/l的纯水。
盐水从第一效分阶段流入一系列盐水闪蒸罐,过热盐水被闪蒸以回收其热量,经过闪蒸和冷却后,盐水最终通过盐水泵排回大海。
不凝性气体在冷凝器中富集,并由真空泵抽出。
竖管多效蒸发流程如下图所示:
垂直管多效蒸发技术工艺流程
D-蒸发器;E-预热器;G-泵:K-冷凝器
低温多效蒸发的技术优势
从以上原理可以看出低温多效蒸发的技术优势体现在以下几个方面:
1、由于操作温度低,可以避免或减缓设备的腐蚀、结垢。
2、由于操作温度较低,可以充分利用电厂、化工厂的低温余热,对于低温多效蒸发技术来说,可以利用50℃-70℃的低品位蒸汽作为理想的热源,可以大大减少背压抽汽对电厂发电的影响。
3、进料盐水的预处理更简单。系统低温操作的另一个好处是大大简化了盐水的预处理工艺,盐水只需要过滤并加入少量阻垢剂即可,而不需要像多级闪蒸那样进行酸性脱气处理。
4、系统运行灵活性强,高峰时段,海水淡化系统可提供110%的设计产品水量;低谷时段,海水淡化系统可稳定提供40%的额定产品水量。
5、系统电耗低。低温多效系统输送液体的电耗很低,仅为0.9-1.2kWh/m3左右。这可以大大降低淡化水生产的成本,这对于电价较高的地区尤为重要。
6、系统热效率高,30度以上的温差,可以安排12以上的传热效率,从而达到10左右的产水率。
7、系统运行安全可靠,低温多效系统中,管内蒸汽凝结,管外液膜蒸发,即使传热管腐蚀穿孔而发生泄漏,由于蒸汽侧压力大于液膜侧压力,盐水不会流入产品水中,最多造成少量蒸汽泄漏,影响产水量。
炼化企业拥有大量丰富的低温余热可供利用,经过低温多效蒸发技术处理后的淡水可在循环水补水等多个工艺环节重复利用,实现污水的资源化利用和低温余热的回收高效利用。
因此将低温多效蒸发技术引入炼油企业水处理行业,利用其产水率高、处理水质好等优势,实现低温余热利用与炼油废水深度处理的有机结合,解决炼油废水中高温废水、含盐废水脱盐困难、能耗高等问题。
低温热利用技术对比表
如低温热利用技术对比表所示,低温多效蒸发与常规热泵技术、多级闪蒸技术相比,在热利用率、工艺流程耦合污水处理等方面具有明显优势,代表着相关技术领域的发展方向,是发展余热利用与污水处理耦合技术的重点方向。
多效蒸发工艺模式
多效蒸发工艺有以下几种工艺方式:
下游工艺
溶液与蒸汽同向流动,从第一效至最后一效,原液由泵送入第一效,靠各效间的压差,靠重力流入(若浓缩过程中有固体产生或溶液粘度较大,需加进料泵)进行下一效处理,完成的液体由最后一效泵泵出。
后效的压力较低,而溶液的沸点又较低,因此,当溶液由前效进入后效时,会因过热而蒸发,称为闪蒸,因此,后效可能比前效产生更多的二次蒸汽,但由于后效的浓度比前效高,且操作温度较低,所以后效的传热系数比前效低,往往第一效的传热系数比末效高得多。
顺流工艺适合处理高浓度热敏性材料。
下游工艺
逆流进料工艺
原料液从最后一效加入,一次性用泵送至前一效,成品液从第一效排出,液相与蒸汽流动方向相反,随着溶剂的蒸发,溶液浓度逐渐升高,溶液的蒸发温度也逐渐升高,随着效数的增加,各效溶液的浓度比较接近,使得各效的传热系数相近。
但因溶液由后效输送至前效时,温度低于进料效的沸点,有时需加加热,否则二次蒸汽产生量将逐渐减少。适用于加工粘度随温度、浓度变化较大的物料,但不宜加工热敏性物料。
逆流进料工艺
平流供料工艺
每效加入料液,抽出成品液。此过程用于饱和溶液(或浓度较高的溶液)的蒸发。每效都有晶体析出,可及时分离。此方法也可用于同时浓缩两种或多种水溶液。
平流供料工艺
横流进料工艺
又称混流工艺,是平行流动与逆流流动工艺的结合,错流工艺的特点是兼具平行流动与逆流流动的优点而避免了它们的缺点,但操作复杂,需要完善的自控仪表才能稳定运行。
横流进料工艺
选择顺流工艺的原因:污水进液粘度较小,不含大量低沸点物质,首先不需要选择逆流方式进行冷凝,不影响传热系数;其次污水进液的盐浓度不高,只有在极高浓度时,才选择顺流进料方式。
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