单程型蒸发器
这一大类蒸发器的主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸发器。根据物料在蒸发器中流向的不同,单程型蒸发器又分以下几种。
1.升膜式蒸发器 其加热室由许多竖直长管组成。常用的加热管直径为25~50mm,管长和管径之比约为100~150。料液经预热后由蒸发器底部引入,在加热管内受热沸腾并迅速汽化,生成的蒸汽在加热管内高速上升,一般常压下操作时适宜的出口汽速为20~50m/s,减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。溶液则被上升的蒸汽所带动,沿管壁成膜状上升并继续蒸发,汽、液混合物在分离器2内分离,完成液由分离器底部排出,二次蒸汽则在顶部导出。须注意的是,如果从料液中蒸发的水量不多,就难以达到上述要求的汽速,即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发;它对粘度很大,易结晶或易结垢的物料也不适用。
2.降膜式蒸发器 降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
3. 刮板式蒸发器 蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、蜂蜜等)和易结晶、结垢、热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。
直接接触传热的蒸发器
实际生产中,有时还应用直接接触传热的蒸发器。它是将燃料(通常为煤气和油)与空气混合后,在浸于溶液中的燃烧室内燃烧,产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。高温气体和溶液直接接触,同时进行传热使水分蒸发汽化,产生的水汽和废烟气一起由蒸发器顶部排出。其燃烧室在溶液中的浸没深度一般为0.2~0.6m,出燃烧室的气体温度可达1000℃以上。因是直接触接传热,故它的传热效果很好,热利用率高。由于不需要固定的传热壁面,故结构简单,特别适用于易结晶、结垢和具有腐蚀性物料的蒸发。目前在废酸处理和硫酸铵溶液的蒸发中,它已得到广泛应用。但若蒸发的料液不允许被烟气所污染,则该类蒸发器一般不适用。而且由于有大量烟气的存在,限制了二次蒸气的利用。此外喷嘴由于浸没在高温液体中,较易损坏。 从上介绍可以看出,蒸发器的结构型式很多,各有其优缺点和适用的场合。在选型时,首先要看它能否适应所蒸发物料的工艺特性,包括物料的粘性、热敏性、腐蚀性以及是否容易结晶或结垢等,然后再要求其结构简单、易于制造、金属消耗量少,维修方便、传热效果好等等。
直火蒸发器
直火蒸发器,在污水处理装置领域用途最广,也称为直火常压式污水蒸发器。为了克服现有的污水蒸发器设备成本高、蒸发慢、易粘壁结垢、运行费用高的技术不足,本实用新型提供一种直火常压式污水蒸发器,该蒸发器不但成本及运行费用低、而且蒸发速度快、结垢后易于清理。本实用新型的有益效果是,蒸发器不但成本及运行费用低、可实现余热的二次利用,而且蒸发速度快、结垢后易于清理,结构简单。
中文名 直火蒸发器 也 称 直火常压式污水蒸发器 用 于 污水处理装置领域 技术特点 本体的下侧壁上设有进火口
目录
1 一种直火常压式污水处理器
▪ 所属技术领域
▪ 背景技术
▪ 发明内容
▪ 附图说明
▪ 具体实施方式
一种直火常压式污水处理器编辑
所属技术领域
本实用新型涉及一种污水处理装置,尤其是可对造纸黑液及其他行业高浓度废水进行处理的直火常压式污水处理器。
背景技术
目前,公知的用于造纸黑液及高浓度废水蒸发浓缩的蒸发器主要为管式或板式结构,其热源来自于锅炉,燃料通过蒸汽锅炉转换为高压蒸汽,尔后将一次蒸汽对蒸发器进行加热蒸发,所产化的二次蒸汽再利用到二效蒸发器,二效再利用到三效上,最多用到六效上,存在的问题是,一、设备投资太大;二、蒸发速度慢,密闭蒸发,蒸汽散发慢;三、运行故障多,因为黑液本身浓度高,粘度大,富含木质素、纤维素、多糖、硅胶、蛋白质、碱及其他化学成份,蒸发过程中既容易造成汽水共成,又容易粘壁结垢,结垢后难于清理,需经常煮沸清洗,清洗水又造成一次污染,一旦结垢堵管,影响使用,最后停用;四是浪费能源,锅炉转换蒸汽本身热能就损耗25%左右,另需配备相应的动力,后序的二次蒸汽利用尽管可以弥补能源的浪费,但后序的二次蒸汽利用效率低,而且逐级降低,投资增加,而且蒸发效率低,因此难于普及应用。
发明内容
为了克服现有的污水蒸发器设备成本高、蒸发慢、易粘壁结垢、运行费用高的技术不足,本实用新型提供一种直火常压式污水蒸发器,该蒸发器不但成本及运行费用低、而且蒸发速度快、结垢后易于清理。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:设有罐状的蒸发器本体,本体的上端设有排气管道,本体的下端设布排渣口及溢流口,其技术特点是本体的下侧壁上设有进火口,环绕本体的外侧壁呈螺旋状盘绕有喷管,喷管上间隔设有喷嘴,喷嘴的开口端位于本体的内腔,本体内腔的下部经转轴设有刮板,本体内腔的上部设冇导流板。导流板呈螺旋状,不分方向。本体的简壁自外向内山外筒壁、保温层、内筒壁组成。排气管道自外至内由外筒壁、保温层、内管壁组成。本实用新型燃烧室的烟火直接从进火口进入,形成螺旋状上升,造纸黑液或高浓度废水经水泵进入髙压喷管,又经喷嘴高速射向本体的内腔,黑液雾化后的微小水珠温烟火直接接触,最大可能增加了受热面积,提高了热效率,在常压状态下迅速使水变成蒸汽,黑液中的废渣则下沉至本体内腔的底部位置,罐体内腔产生的水蒸汽上升至导流板位置时,与螺旋形导流板接触,一部分水蒸汽凝固成水滴,并下落至本体内腔的下部,另一部分水蒸汽则迎过排气管道输送至其它蒸发设备上,实现了余热的二次利用,当罐体下部存积的凝结水达到适当数量时,可经溢流口流出,与刮板相连的转轴一端固定有减速电机,启动减速电机则刮板在本体内腔中转动,刮板可将粘结在内腔壁上的结垢刮下,避免粘壁、糊化、结垢等运行故障,开启排渣口则罐体内腔中的废渣即可排出。排气管道及本体内腔的为三层结构,从而减少了热量的散火。
本实用新型的有益效果是,蒸发器不但成本及运行费用低、可实现余热的二次利用,而且蒸发速度快、结垢后易于清理,结构简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中1.导流板,2.外筒壁,3.保温层,4.内筒壁,5.喷管,6.本体,7.进火口,8.溢流口,9.减速电机,10.排渣口,11.刮板,12.喷嘴,13.温度计,14.保温层,15.内管壁,16.外管壁。
图1 直火常压式污水处理器结构图
图1 直火常压式污水处理器结构图
具体实施方式
在图1中,蒸发器本体(6)为罐状结构,本体的腔壁由外筒壁(2)、保温层(3)、内筒壁(4)三层结构组成,在本体(6)上顶盖为由内筒壁(15)、保温层(14)、外管壁(16)组成的排气管道,本体底部部位并穿过底壁设有转轴,转轴下端位于罐体的外部安装减速电机(9),转轴的上端位于罐体的内腔,经连接架固定有刮板(11),刮板(11)与本体(6)的内筒壁(4)平行设置,并与内筒壁(4)之间有一个微小的间隙。本体(6)下部的筒壁上开有与内腔相通的进火口(7)及溢流口(8),本体(6)的底部开有排渣口(10),环绕本体(6)的外筒壁(2)呈螺旋状盘绕有喷管(5),喷管(5)上间隔固定有喷嘴(12),喷嘴(12)的开口端位于本体(6)的内腔,喷嘴(12)以螺旋方式从不同角度向本体(6)内腔喷雾,本体(6)内腔上部固定有导流板(1),穿过排气管道的筒壁安装有温度计(13),用以显示蒸汽的温度。
1.按蒸发方式分:
自然蒸发:即溶液在低于沸点温度下蒸发,如海水晒盐,这种情况下,因溶剂仅在溶液表面汽化,溶剂汽化速率低。
沸腾蒸发:将溶液加热至沸点,使之在沸腾状态下蒸发。工业上的蒸发操作基本上皆是此类。
2.按加热方式分:
直接热源加热它是将燃料与空气混合,使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、使溶剂汽化的蒸发过程。
间接热源加热 容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传热过程。
3.按操作压力分:
可分为常压、加压和减压(真空)蒸发操作。很显然,对于热敏性物料,如抗生素溶液、果汁等应在减压下进行。而高粘度物料就应采用加压高温热源加热(如导热油、熔盐等)进行蒸发
4.按效数分:
可分为单效与多效蒸发。若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,称为单效蒸发。若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽,并将多个蒸发器串联,此蒸发过程即为多效蒸发。[1]
蒸发器特点
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蒸发器产品特点
蒸发器
1、蒸发器内径为φ200mm、高度约为100 mm的金属圆盆。
2、蒸发器为金属圆形结构、内壁应圆滑,蒸发器刃口不得有毛刺或碰伤等缺陷。
3、所有与水接触的部位应光滑,其相互配合或连接部焊缝应严密、牢固、不得有渗漏水现象。
4、蒸发器各零、部件的装配应正确,不得有松脱、变形及其它影响使用的缺陷。
5、蒸发器各零、部件所敷保护层应牢固、均匀、光洁,不得有脱层、锈蚀等缺陷。
6、蒸发器与安装框架应安装方便,并能使蒸发器在正常使用中不会因风力影响而脱开。
7、附件:带刻度量杯一只、储水器一个、安装框架一个、金属丝网罩一个(防鸟饮水,用户可自选)[1]
蒸发器间壁传热式
常用的间壁传热式蒸发器,按溶液在蒸发器中停留的情况,大致可分为循环型和单程型两大类。
一、循环性蒸发器
这一类型的蒸发器,溶液都在蒸发器中作循环流动。由于引起循环的原因不同,又可分为自然循环和强制循环两类。
1.循环管式蒸发器这种蒸发器又称作标准式蒸发器。它的加热室由垂直管束组成,中间有一根直径很大的循环管,其余管径较小的加热管称为沸腾管。由于循环管较大,其单位体积溶液占有的传热面,比沸腾管内单位溶液所占有的要小,即循环管和其它加热管内溶液受热程度不同,从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比循环管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,会使蒸发器中的溶液形成由循环管下降、由沸腾管上升的循环流动。这种循环,主要是由溶液的密度差引起,故称为自然循环。这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。
为了使溶液有良好的循环,循环管的截面积一般为其它加热管总截面积的40~100%;加热管高度一般为1~2m;加热管直径在25~75mm之间。这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点,应用十分广泛。但是由于结构上的限制,循环速度不大。加上溶液在加热室中不断循环,使其浓度始终接近完成液的浓度,因而溶液的沸点高,有效温度差就减小。这是循环式蒸发器的共同缺点。此外,设备的清洗和维修也不够方便,所以这种蒸发器难以完全满足生产的要求。
2.悬筐式蒸发器为了克服循环式蒸发器中蒸发液易结晶、易结垢且不易清洗等缺点,对标准式蒸发器结构进行了更合理的改进,这就是悬筐式蒸发器。加热室4象个篮筐,悬挂在蒸发器壳体的下部,并且以加热室外壁与蒸发器内壁之间的环形孔道代替循环管。溶液沿加热管上升,而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。由于环隙面积约为加热管总截面积的100至150%,故溶液循环速度比标准式蒸发器为大,可达1.5m/s。此外,这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行检修或更换,而且热损失也较小。它的主要缺点是结构复杂,单位传热面积的金属消耗较多。
3.列文式蒸发器上述的自然循环蒸发器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s以下。为使蒸发器更适用于蒸发粘度较大、易结晶或结垢严重的溶液,并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。
其结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。另外,这种蒸发器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2~3倍,溶液循环速度可达2.5至3 m/s以上,故总传热系数亦较大。这种蒸发器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失(意义详见6.3.1)较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。此外,设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等。 除了上述自然循环蒸发器外,在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环蒸发器。在这种蒸发器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制,一般在2.5m/s以上。强制循环蒸发器的传热系数也比一般自然循环的大。但它的明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0.4~0.8kW。
二、单程型蒸发器
这一大类蒸发器的主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸发器。根据物料在蒸发器中流向的不同,单程型蒸发器又分以下几种。
1.升膜式蒸发器其加热室由许多竖直长管组成。常用的加热管直径为25~50mm,管长和管径之比约为100~150。料液经预热后由蒸发器底部引入,在加热管内受热沸腾并迅速汽化,生成的蒸汽在加热管内高速上升,一般常压下操作时适宜的出口汽速为20~50m/s,减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。溶液则被上升的蒸汽所带动,沿管壁成膜状上升并继续蒸发,汽、液混合物在分离器2内分离,完成液由分离器底部排出,二次蒸汽则在顶部导出。须注意的是,如果从料液中蒸发的水量不多,就难以达到上述要求的汽速,即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发;它对粘度很大,易结晶或易结垢的物料也不适用。
2.降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
3. 刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、蜂蜜等)和易结晶、结垢、热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。
污水蒸发器
污水蒸发器是一种机械式蒸发器,其通过机械式压缩,提高水蒸汽的压力和温度。
中文名 污水蒸发器 外文名 contaminated water evaporator
目录
1 产品特点
2 功能配置
3 相关说明
产品特点
污水蒸发器产品特点: 1.完全自动化设备(也可以半自动操作)无需专人看管,操作简便,处理水质效果好,清洁无异味。
2.节省投资和运行成本(人工费、电费、蒸汽耗费)
3.运行时不用添加化学药品
4.设备根据污水或废水特性,针对性地采用防腐蚀材料制造
5.系统简单,容易操作
6.设备体积小,占地面积少
7.设备性能稳定,连续操作
8.有的蒸发后的水源能再次利用,可节约自来水成本
9.有的污水中能废料变黄金,浓缩物或结晶物可再次利用或卖给人家,节约能源,提高经济效益。
功能配置
① 蒸发水量可达0.5t/h~100t/h
② 正常运行时该系统只用电,蒸发每吨水的能耗为15KW.h至100KW.h,其运行费用为多效蒸发的1/8~1/2。
③ 是目前最节能的蒸发器,多为单效蒸发,加热温差小,停留时间短,适于热敏性物料。
④ 结构紧凑,占地面积小。
⑤ 设备通过PLC控制实现自动运行,能够长期连续稳定运行。
相关说明
蒸汽压缩机
污水蒸发器为机械式蒸发器,其主要特点在于蒸汽压缩机。蒸汽压缩机通过机械式压缩,提高水蒸汽的压力和温度。根据风量和压缩要求选择不同类型的蒸汽压缩机,蒸汽压缩机的转速由变频器调节,可根据实际需求调整压缩机转速压缩机设有温度监控探头和振动探头,保证其长期正常运行。
3、污水蒸发器清洗
污水蒸发器清洗周期根据实际情况而定,硬度高的物料需进过预处理或缩短清洗周期。主要设备需设置清洗喷头。清洗液根据实际情况可为清水或稀酸。
4、污水蒸发器与其他蒸发器比较
蒸发方式
反应釜
单效蒸发器
多效蒸发器
喷射泵
MVR蒸发器
能耗
能耗高,蒸发一吨水大约需要1.5吨蒸汽
能耗较高,蒸发一吨水理论上需要1吨蒸汽
比较节能,一般来说随着效数的增加、能耗也相应地降低
在传统多效蒸发器的基础上再多一效,但需要高压蒸汽带动
目前最节能的蒸发器技术。蒸发每吨水需要15kw.h~100kw.h的电耗
占地面积
小
小
大
小
小
对产品质量影响
蒸发产品停留时间长,严重影响产品质量
停留时间短单温度高,对产品质量影响较小
停留时间较长,温度较高,对产品质量影响较小
停留时间短,对产品质量影响最小。
停留时间短,低温差蒸发,对产品质量影响最小
能源方式
使用煤、柴油直接加热;或者使用蒸汽加热
使用蒸汽加热,需要蒸汽管网,需要锅炉
使用蒸汽加热,需要蒸汽管网,需要锅炉
需要高压蒸发带动才能使用,需要锅炉
使用电即可,不需要蒸汽管网,全自闭循环系统
自控程度
人工操作
半自控
半自控
半自控
全自控操作,不间断蒸发
稳定性
差
较差
较差
较差
好