MVR蒸发器蒸发量低于预期的原因及解决措施

文摘   2024-10-07 07:30   河北  

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MVR(Mechanical Vapor Recompression)蒸发器浓缩技术是一种高效节能的液体蒸发浓缩过程。该技术利用蒸汽压缩机将二次蒸汽(即蒸发过程中产生的蒸汽)压缩,提高其压力和温度,使之成为加热蒸汽再次回到蒸发系统中,为蒸发过程提供所需的热能。这种方式循环利用了原本会废弃的蒸汽能量,大大减少了对外部新鲜蒸汽的需求,从而显著降低了能耗和运行成本。

MVR蒸发器广泛应用于各种料液浓缩盐溶液的蒸发结晶领域。在MVR蒸发器的应用过程中,操作人员有时会遇到设备蒸发量低于预期的情况,让使用客户及设计单位非常困惑及恼火。BTMVR蒸发器在设计、生产、调试及运营蒸发器方面有着扎实的理论基础及丰富的实践经验,现在我们就MVR蒸发器蒸发量低于预期的情况进行分析,并找到相应的解决措施。

一、几个概念

概念一:蒸发器的蒸发量(蒸发器的生产能力)通常指单位时间内蒸发的水量,其大小由蒸发器的传热速率决定。

概念二:蒸发器蒸发强度是指单位时间内单位传热面积上所能蒸发的水量,是评价蒸发器佳劣的一个重要指标。相同的换热面积,蒸发强度越大,则系统蒸发量越大;同理,相同的蒸发量,蒸发强度越大,则蒸发器换热面积越小。

MVR蒸发器换热本质:是一套间壁式换热器换热系统,传热速度Q=S0K0∆tm,即换热器的总传热速率等于传热面积换热温差总传热系数三者的乘积。

对于一套已投用的MVR蒸发器,除因腐蚀等原因封堵了换热列管,一般情况下,蒸发系统的换热面积是固定不变。在此情况下,蒸发量减小也就是蒸发强度减小

从上面公式可以看出:要提高蒸发器的蒸发量蒸发强度,可从如下几点分析并找到解决方案

一、换热面积

设计必要的蒸发面积是保证MVR蒸发器的蒸发量的前提条件。没有足够合理的蒸发换热面积,谈蒸发量都是无源之水。蒸发器初始运行时,蒸发量就无法达到额定量,那蒸发换热面积很可能是一个最重要的因素。

已投用的MVR蒸发器,物理换热面积是固定不变。但实际换热面积可能因腐蚀等原因人为封堵换热器而减少,也可能因结垢、结盐等原因而减少。因此,在实际操作中,应密切注意蒸发系统内液面高低:液面过高时,加热管下部所受的静压强过大,溶液达不到沸腾;但液面过低,则不利于溶液的循环流动,易产生管内沸腾结晶,造成换热管的堵塞,总传热系数或有效换热面积急剧缩小。

二、提高总传热系数K

提高总传热系数K是提高蒸发强度较为有效的途径。

2.1 总传热系数的大小取决于传热面积两侧的对流传热系数污垢热阻蒸汽冷凝的对流传热系数一般要比溶液沸腾侧的对流传热系数大,即溶液沸腾侧的对流传热热阻较大。蒸发器设计和操作中应采取措施提高溶液沸腾侧的对流传热系数换热器列管内溶液的循环速度湍流程度是提高对流传系统的有效途径,进而提高蒸发器的蒸发量或蒸发强度。

分析:若发现蒸发器的蒸发量下降,操作人员检强制循环泵的量是否减少,进一步检查强制泵的叶轮、皮带等各细节是否出现异常。检查强制循环泵是否异常停止等等。

2.2 不凝气问题: 换热器加热蒸汽中含有少量不冷凝气体时,加热蒸汽冷凝换热系数会大大下降。有测试表明,当蒸汽中含1%不凝性气体,总传热系数下60%。

分析:多效或MVR蒸发器设计阶段,优化设计合理的不凝气体排口位置。若发现投运的蒸发器蒸发量下降,则需合理调节排不凝气阀,及时将不凝气体排除出系统。

2.3 换热器结晶、结垢的问题:在蒸发操作中,结垢现象不可避免,尤其当处理易结晶和易结垢物料时,由于结垢或析出结晶,会产生很大的污垢热阻,使总传热系数急剧下降。

分析:在设计阶段,选用强制循环型蒸发器等不易结垢的蒸发器形式。换热器生产阶段,把换热器的加热管打磨处理得更光滑些,污垢不易结壁,即使结壁清洗也较容易。定期对蒸发器进行清洗。若发现投运的蒸发器蒸发量下降,可对蒸发器进行常规循环清洗;常规清洗情况不佳,可加清洗药剂进行清洗,也可以打开换热器上下封头,用高压水清洗或机械清洗。同时进一步提高强制循环泵的流速,冲刷及降低污垢的生成速度。

三、提高换热温差

3.1 对于MVR蒸发器,设计时,可选择更高压比、更高温升的压缩机。实际操作时,可提高压缩机的实际工作频率,确保压缩机进、出温升达到压缩机的最大额定温升,从而保温系统的有效换热温差,保证蒸发量或蒸发强度。

3.2  对于多效蒸发器(与文章主题无关,附带介绍),一效换热器加热蒸汽的压力提高,饱和蒸汽的温度也相应提高,有效换热温差增大。冷凝器中的二次压力下降,蒸发室的压力也变低,溶液沸点温度也就降低。冷却水不足或水温过高会影响蒸汽的冷凝效果,导致系统真空度降低,降低有效换热温差,进而影响蒸发量。

若发现投运的蒸发器蒸发量下降,可采用提高加热蒸汽的压力和降低冷凝器中二次蒸汽压力的方法增加传热温度。操作时应确保冷却水充足且温度稳定。

同时注意如下情况:加热蒸汽的压力常受工厂锅炉的限制,所以通常加热蒸汽压力控制在300~500kPa;冷凝器中二次蒸汽的绝对压力控制在10-20kPa。假如压力再降低,势必增大真空泵的负荷,增加真空的功率消耗,且随着真空度高,蒸发料液温度降低,物料溶液的黏度增大,使总传热系数下降,反而影响蒸发器的传热量。

3.3 适时排放富积母液  含盐废水蒸发器的原液成分往往比较复杂,含有少量高沸点升的无机物或有机物。随着蒸发浓缩的进行,微量的高温点升的无机物或有机物不断累积,浓度不断增加,高浓度的此类物质导致蒸发系统内的料液沸点升不断增加,换热器有效换热温差不断缩小,蒸发量或蒸发强度也随之缩小。因此,若发现投运的蒸发器蒸发量下降,可检测母液的COD值或钙、镁等离子的含量,并排放一些母液或排放蒸发系统原有料液进全新原液再运行蒸发系统。

四、减少机械故障、腐蚀、跑冒滴漏等异常情况

蒸发器机械故障会导致蒸发系统的有效运行时间缩短,也可能导致蒸发系统的换热列管或工艺管道等的堵塞,蒸发量必然减少。设备、管道腐蚀、跑冒滴漏等情况同理类似。措施:高品质的蒸发器部件、合适的设备材质是蒸发系统稳定运行的基础,科学合理的维护和保养是蒸发器运行的保障。

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