三、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**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。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。
一、概述
薄膜蒸发器是通过旋转刮膜器强制成膜,并高速流动,热传递效率高,停留时间短(约10~50秒),可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型高效蒸发器。
它由一个或多个带夹套加热的圆筒体及筒内旋转的刮膜器组成。刮膜器将进料连续地在加热面刮成厚薄均匀的液膜并向下移动;在此过程中,低沸点的组份被蒸发,而残留物从蒸发器底部排出。
多效蒸发将几个蒸发器串联运行的蒸发操作,使蒸汽热能得到多次利用,从而提高热能的利用率,多用于水溶液的处理。在三效蒸发操作的流程(见图)中,
**个蒸发器(称为**效)以生蒸汽作为加热蒸汽,其余两个(称为*二效、*三效)均以其**效的二次蒸汽作为加热蒸汽,从而可大幅度减少生蒸汽的用量。
每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽,故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。依据二次蒸汽和溶液的流向,多效蒸发的流程可分为:
①并流流程。溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。由于前效压力**后效,料液可借压差流动。但末效溶液浓度高而温度低,溶液粘度大,因此传热系数低。
②逆流流程。溶液与二次蒸汽流动方向相反。需用泵将溶液送至压力较高的**效,各效溶液的浓度和温度对粘度的影响大致抵消,各效传热条件基本相同。
③错流流程。二次蒸汽依次通过各效,但料液则每效单独进出,这种流程适用于有晶体析出的料液。
在生蒸汽温度与末效冷凝器温度相同(即总温度差相同)条件下,将单效蒸发改为多效蒸发时,蒸发器效数增加,生蒸汽用量减少,但总蒸发量不仅不增加,反而因温度差损失增加而有所下降。
多效蒸发节省能耗,但降低设备的生产强度,因而增加设备投资。在实际生产中,应综合考虑能耗和设备投资,选定较佳的效数。等电解质溶液的蒸发,因其温度差损失大,
通常只采用2~3效;食糖等非电解质溶液,温度差损失小,可用到4~6效;海水淡化所蒸发的水量大,在采取了各种减少温度差损失的措施后,可采用20~30效。
工作原理编辑
设备主体由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ效加热器、分离器、热压泵、冷凝器、杀菌器、保温管、料泵、水泵及仪表柜组成。本设备凡和物料接触均用优质不锈钢制作。
适用范围编辑
广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水或**溶媒溶液的蒸发浓缩浓,并可广泛用于以上行业的废液处理。尤其是适用于热敏性物料,该设备在真空低温条件下进行连续操作,具有蒸发能力高、
节能降耗、运行费用低、且能保证物料在蒸发过程中不变性。
工艺流程编辑
工艺流程有顺流(并流)、逆流、混流(错流)、平流四种形式:
顺流:
溶液和蒸汽流向相同,都由一效顺序流到末效。原料液用泵送入一效,依靠各效间的压差,自动流入下一效,完成液自末效(一般是在负压下操作)用泵抽出。
由于后一效的压力低,溶液的沸点也低,溶液从前效进入后一效时会闪蒸部分水分,产生的二次汽也较多,由于后效的浓度较前效高、操作温度低,往往**效的传热系数比末效高很多。
顺流流程一般适宜处理在高浓度的情况下为热敏性的物料。
逆流:
原料由泵从末效依次送入前效,完成液由一效排出,料液与蒸汽逆向流动。一般适宜处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液,不易处理热敏性物料。
混流:
是顺逆流流程的结合,兼有顺逆流的优点避其缺点,但操作复杂,要求自控程度很高。
平流:
各效都加料都出完成液,各效都有结晶析出,可及时分离结晶,一般用于饱和溶液的蒸发。
特点
(1)长径比L/d=100~250;(2)传热系数k=1000~3000 千卡/(平方米*摄氏度*时);
(3)可处理浓度大、流动性差的物料;
(4)传热温差较小,没有液柱静压力影响。
设备可配备CIP清洗系统,实现就地清洗,整套设备操作方便,无死角。
设备连续进出料。
设备可配置自动化系统,实现进料量自动控制,加热温度自动控制,出料浓度自动控制,清洗自动控制,还可配备突发停电、故障时对敏感性物料的保护措施。其它安全、报警等自动化操作控制。
适用范围:
适用于蒸发后浓度低于饱和浓度值的盐类物料,及热敏性、粘滞性、发泡性、浓度较低,流动性较好的酱类物料。特别适用于牛奶、葡萄糖、淀粉、木糖、制药、化工、生物工程、环保工程、废液回收等行业进行低温连续式蒸发浓缩,具有传热效率高,物料受热时间短等主要特点。