MVR蒸發(fā)器在能源回收、環(huán)保、冶金、電鍍、制藥、鋰電、食品、化工等領(lǐng)域應用廣泛，隨著這些行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，蒸發(fā)器的市場需求將持續(xù)增長。

在蒸發(fā)器系統(tǒng)工藝設(shè)計過程中，經(jīng)常伴隨著許多復雜的數(shù)值和計算，如傳熱量的計算、處理量與濃縮率的計算等等都是非常復雜和麻煩的事情，一大堆的計算公式讓很多同行望而卻步，更有甚者很多工程師僅憑借工作經(jīng)驗，就去估算數(shù)值，缺乏理論依據(jù)和科學數(shù)據(jù)支撐，最后發(fā)現(xiàn)造出來的蒸發(fā)器是錯誤的或者跟實際是有偏差的；這種情況在同行中普遍存在。

面對行業(yè)亂象，湖北開達結(jié)晶作為蒸發(fā)器系統(tǒng)核心技術(shù)工藝的設(shè)計者、指引者和傳播者，多年以來專注于蒸發(fā)器節(jié)能增效工藝技術(shù)和產(chǎn)品的研究、應用及推廣。為了讓更多同行技術(shù)人員能夠掌握精確的蒸發(fā)器工藝設(shè)計計算和科學的應用方法，開達結(jié)晶聯(lián)合技術(shù)總工劉殿宇總工程師，推出公益知識講解，希望促進行業(yè)共同進步。

下面通過劉殿宇總工程師的項目經(jīng)驗，詳細說明《雙效MVR蒸發(fā)器的工藝設(shè)計計算》原理。

(1)主要物料參數(shù)

物料介質(zhì)為含氯化銨的廢水,蒸發(fā)器生產(chǎn)能力:5000kg/h,pH值:5,進料黏度:10cP,進料總質(zhì)量分數(shù):15%,原料溫度:30℃,出料總質(zhì)量分數(shù):45%,一效加熱溫度:107℃℃,蒸發(fā)溫度:85℃,二效加熱溫度107°℃,蒸發(fā)溫度87℃,使用蒸汽壓力0.2MPa,原料液及蒸發(fā)后狀態(tài)參數(shù)如表8-3、表8-4所示,蒸發(fā)器狀態(tài)參數(shù)如表8-5所示。試計算:各預熱級預熱面積;蒸汽耗量;各效換熱面積;強制循環(huán)泵流量及揚程冷凝器換熱面積;冷卻水耗量,分離機的處理量。

(2)結(jié)構(gòu)特點

本蒸發(fā)器為MVR蒸發(fā)器,是一臺蒸汽壓縮機同時抽吸兩效二次蒸汽并將其壓縮提高其溫壓去同時作為兩效加熱熱源,一效為降膜式蒸發(fā)器,二效為強制循環(huán)蒸發(fā)器。根據(jù)原料液溫度為30℃℃,溫度較低,需要逐級預熱將原料液的溫度提到到沸點或以上的溫度,即本蒸發(fā)系統(tǒng)是利用蒸發(fā)器殼程冷凝水、殼程蒸汽及一次蒸汽對原料進行預熱,預熱至一效沸點以上的溫度,先進入降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā),經(jīng)過降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)完的料液再進入到強制循環(huán)蒸發(fā)器中進行蒸發(fā)。考慮到料液在蒸發(fā)過程中霧沫比較多,二次蒸汽會產(chǎn)生大量霧沫夾帶,所以,在工藝流程上設(shè)置洗氣塔,二次蒸汽先進入洗氣塔經(jīng)過二次分離后二次蒸汽才進入到壓縮機中被壓縮,與物料接觸部位全部采用TA2材質(zhì)制造,蒸汽壓縮機葉輪采用TC4材質(zhì)制造,蝸殼采用316L。除了泵閥等全部進行保溫處理。采用全自動控制,其工藝流程如圖8-10所示。

(3)物料衡算

進料量按下式計算:

壓縮機將二蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽全部回收壓縮同時供給兩套蒸發(fā)器,由于一套為降膜式蒸發(fā)器,一套為含奧斯陸結(jié)晶的強制循環(huán)蒸發(fā)器,二蒸發(fā)器串聯(lián)使用。考慮降膜式蒸發(fā)器生產(chǎn)效率較高在蒸發(fā)量分配上也有所傾斜。

降膜式蒸發(fā)器:2800kg/h,強制循環(huán)蒸發(fā)器:2200kg/h。

降膜式蒸發(fā)器出料濃度:

(4)熱量衡算

物料進入蒸發(fā)器前按30℃計算,本例采用三個預熱級使物料溫度升至80℃,第一段采用蒸發(fā)器殼程冷凝水預熱,第二段采用殼程蒸汽對物料進行預熱,第三段采用一次蒸汽對物料進行預熱。

(5)預熱面積計算

① 第一級預熱面積計算

第一級是采用蒸發(fā)器殼程冷凝水對物料進行預熱采用板式換熱器進行預熱,按逆流計算傳熱溫差,這里冷凝水溫度按95℃計算。

本例能夠氣化成飽和蒸汽的噴淋水量按153kg/h計算,按1000kg/h選擇噴淋水泵

② 第二級預熱面積計算

第二級預熱是利用蒸發(fā)器殼程蒸汽進行預熱,按并流計算傳熱溫差

③第三級預熱面積計算

第三級預熱是利用一次蒸汽進行預熱,按并流計算傳熱溫差。

(6)沸點溫度計算

① 一效降膜式蒸發(fā)器沸點升高計算

料液蒸發(fā)時溫度差損失計算:

氯化銨飽和水溶液常壓下的沸點為115.6℃。本例二效氯化銨飽和溶液常壓下沸點溫度按15.6℃估算。

因蒸汽壓下降而引起的沸點升高按下式計算:

② 二效強制循環(huán)蒸發(fā)器沸點升高計算

(7)蒸發(fā)器換熱面積計算

用于一效加熱的蒸汽耗量計算:

(8)強制循環(huán)泵的流量揚程

循環(huán)泵流量計算:

分為雙管程雙殼程

(9)冷凝器的計算

按對數(shù)平均溫差計算傳熱溫差:

(10)蒸汽壓縮機的選擇

本例蒸汽壓縮機溫升為22°℃,基本上是壓縮機的最大溫升值,107℃℃二次蒸汽量為5855.67kg/h。才能保證蒸發(fā)量為5000kg/h。本例蒸汽壓縮機排出口量為5153kg/h,二次蒸汽被壓縮回去作為加熱熱源,其熱量分配分為三部分,一部分維持蒸發(fā),一部分預熱,還有一部分就是蒸發(fā)過程中的熱損失。應將計算出的熱量及用途一并交給壓縮機廠進行壓縮機型號選參考。

(11)進蒸汽總管道直徑的確定

對降膜式蒸發(fā)器可按每蒸發(fā)1t水需要0.03~0.05t生蒸汽確定生蒸汽管道直徑,強制循環(huán)蒸發(fā)器可按每蒸發(fā)1t水需要0.1t生蒸汽確定生蒸汽管道直徑:

好了，今天的課程我們講解到這里，總結(jié)一下，這個計算過程應用起來還是有點難度，需要一些行業(yè)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，各位同行可以試著應用一下。如有需要交流的也可留言或聯(lián)系我們溝通探討。

下次課程，我們再見，敬請期待哦。