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由表1可以看出,效数增加,汽耗量与水耗量同时下降,但效数要受两方面的限制:
(1)设备投资与设备折旧费的限制 设备投资几乎与效数成正比增加,而能耗的减少(蒸汽耗量与水耗量的减少)却与效数成弱比例。当因节能而省下的开支不足以补偿设备折旧费的增加时,增加效数就失去经济价值。此外在投资有限时,其效数也受限制。
(2)温度差的限制 首效的加热蒸汽压力和末效的真空度都有一定的限制,所以装置的总温差是一定的。多效蒸发器组的每一效中都有沸点升高引起的温差损失Δ,,以及其它温差损失。而各效的有效温差与各效的温差损失之和等于总温差,因此各个单效的有效温差就要比总温差小得多。虽然n效蒸发器组的总传热面积n倍于单效蒸发器,但在相同总温差下,其生产能力却要低于单效蒸发器。
根据加热蒸汽与料液的流向关系,多效蒸发的操作流程可分为多种,顺流、逆流、错流和平流。
2含氯化铵废水蒸发的工艺难点
氯化铵废水中因为含有较高浓度的Cl-,对设备材质的腐蚀极其严重;另一方面,氯化铵废水蒸发到结晶浓度时的能耗过高。工业生产中氯化铵废水中氯化铵的含量都比较低,如果采用单效蒸发回收氯化铵,蒸汽消耗过高,运行成本费用高,很多企业都不能接受。
3工艺流程
3.1工艺流程的确定
(1)热泵技术热泵技术是将低品质的二次蒸汽转化为高品质能源进行利用,起到节能的效果。在蒸发行业中,多用喷射式热泵,因其没有转动部件,不易损坏、易维修,也便于对现有设备进行改造。带有热泵的双效蒸发系统单位蒸汽能耗为0.44 t/t,所以该工艺中加一热泵。另外有热泵蒸发的工艺,操作温度较低,在低温下操作更有利于设备的抗腐蚀能力。
(2)双效蒸发单效蒸发器的能耗指标很高,每蒸1 t水消耗蒸汽1.1 t,但其设备和厂房的投资最少。双效蒸发的蒸汽消耗占单效的一半,基础投资是单效的一倍多。三效蒸发的单耗更低,而基本投资更高。综合考虑到设备的投资和蒸汽消耗的问题,该工艺采用双效蒸发。
(3)顺流蒸发在顺流蒸发中,后一效蒸发室的压强比前一效的低,溶液可以利用各效间的压强差进行输送,而不必另外用泵,另外由于后一效溶液的沸点较前一效的低,故前一效溶液进入到后一效时,会因过热而自行蒸发,并且在温度最低的末效溶液的浓度最高,在很大程度上可以避免结疤结垢现象的发生。在氯化铵废水蒸发工艺中采用顺流蒸发流程,操作简单可行。
(4)采用降膜蒸发器降膜蒸发器具有传热系数高、温差损失小、物料加热时间短、不易变质的特点,适用于处理热敏性物料、易于实现多效操作,因此被广泛的应用于蒸发的过程中,并且在温差不大的降膜蒸发器中,汽化是在液膜表面进行的,对于设备的抗结疤能力是有利的。针对该工艺,适合采用降膜蒸发器。
(5)余热利用二效的二次汽进入到乏汽预热器进行再利用,冷凝水进入到冷凝水预热器进行余热再利用,使整套系统的能耗降低。