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氯化銨蒸發濃縮設備分析

2014.10.14

在化肥工業和稀土生產過程中都會產生一定量的氯化銨廢水,由于氯化銨廢水中有氨氮和氯離子的存在,若氯化銨廢水直接排放,則會對水體產生一定的污染,且隨著量的不斷增長,污染程度也在加大 ,而氯化銨廢水的處理又是很大的難題。采用蒸發濃縮工藝,蒸汽消耗高,并且氯化銨溶液對材質的腐蝕十分嚴重。其中,采用多效蒸發的蒸發器形式較為普遍。但近年來,隨著蒸汽價格的飛速上漲,該種蒸發過程的能耗也使得廣大企業負擔急劇增大,因此,尋找一種高效節能的蒸發技術顯得非常迫切;诖,捷晶能源對氯化銨廢水處理工藝進行了專項研究,提出了新一代MVR蒸發濃縮設備理念,采用MVR蒸發工藝,配合耐腐蝕的鈦材作為設備的主要材質。
    1.MVR蒸發工藝流程簡述
MVR是機械蒸汽再壓縮的英文表示,(Mechanical Vapor Recompression)的簡稱,其基本原理是將從結晶器分離出來的二次蒸汽經壓縮機壓縮后,溫度、壓力升高,熱焓增大,然后進入蒸發器加熱室冷凝并稀放出潛熱。受熱側的料液也得到熱量后沸騰汽化產生飽和氣體(即二次蒸汽)。二次蒸汽經分離器后進入壓縮機,重復上述過程。這樣就可以回收利用蒸汽的潛熱,達到節能的目的,同時還省去了冷卻水系統。
    2.MVR蒸發工藝的優點
    多效蒸發過程中,蒸發器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源,只能作為次效或次幾效的熱源。如果作為本效熱源,必須額外給予能量,使其溫度、壓力提高,蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽,而運用了MVR技術的蒸發器則可壓縮蒸發器中的所有二次蒸汽,使得蒸汽壓縮,熱焓值提高,再重新輸入到加熱室進行蒸發,就這樣源源不斷地進行循環蒸發,蒸發出的水分最終變成冷凝水與原料換熱后排出。
    將蒸汽機械再壓縮式蒸發器的工作原理與三效蒸發、四效蒸發兩種蒸發方式的工作原理進行了對比,體現其明顯的節能效果,結果表明:從氯化銨廢水中每蒸發出1t水,相對于四效蒸發器,MVR蒸發器可以節省60.72%的標準煤。
    由于二次蒸汽的潛熱得到充分利用,和傳統的蒸發器相比較,MVR蒸發器具有以下優點:
    (1)節能效果非常顯著,由于完全循環使用了二次蒸汽的潛能,從而大大減少了能源的消耗;
    (2)不需要鮮蒸汽加熱,只需要適當的電能就能維持蒸發的正常進行;
    (3) 由于加熱器同時又是二次蒸汽的冷凝器,所以不但不需要另外的冷凝器,而且無需循環冷卻水;
    (4)占地面積少,操作人員少,配套的公用工程項目少;
    (5)操作更加穩定可靠,全系統可做成組態控制,高度自動化;
    (6)在30-100攝氏度的范圍內任意設定蒸發溫度,特別適合有熱敏性質的物料的濃縮或結晶,并且在低溫蒸發狀態下無需冷凍冷卻水,大大節省投資強度。
                   

    3.含氯化銨廢水蒸發的工藝難點
    氯化銨廢水中因為含有較高濃度的Cl-,對設備材質的腐蝕極其嚴重;另一方面,氯化銨廢水蒸發到結晶濃度時的能耗過高。工業生產中氯化銨廢水中氯化銨的含量都比較低,如果采用單效蒸發回收氯化銨,蒸汽消耗過高,運行成本費用高,很多企業都不能接受。
    4.MVR蒸發系統的選材
    在氯化銨溶液中含有較高濃度的氯離子,對設備的腐蝕極為嚴重,因此,需要選用耐腐蝕強的鈦材,在氯化銨水溶液中,溫度20-100攝氏度,各種濃度下,鈦材的腐蝕速度《0.013mm/a,所以,選用鈦材配合低溫蒸發可以解決氯化銨蒸發時的的設備腐蝕問題。
    5.氯化銨MVR蒸發工藝設計及重要部件選型介紹
    MVR蒸發設備的主體是蒸發器,它主要由加熱器和分離器組成,本設備采用板式強制循環蒸發器,設計蒸發量為2t/h,核心是蒸汽壓縮機。
    加熱器采用板式強制循環蒸發器,在蒸發器板間不產生蒸發,物料在分離器中閃蒸。在本方案中配合循環泵,可實現循環蒸發,保證其達到蒸發濃度,它還具有物料流速高、不宜結垢、傳熱系數大的優點。這種加熱器內部料液不會發生相變,避免了物料在設備內結垢結晶堵塞的危險。
    由于溶液在加熱器中通過蒸汽進行換熱,換完熱的溶液在高溫中進入分離器,在分離器中產生閃蒸,蒸發所產生的二次蒸汽中,往往攜帶著大小不等的液滴。如不采用高效除霧裝置,一方面引起產品的損失,另一方面還由于分離效果不好導致進入壓縮機里的蒸汽夾帶的液滴對壓縮機造成損壞,降低設備使用壽命。為了防止大液滴從二次蒸汽出口飛濺出去。本裝置擁有捷晶能源自主知識產權的“高效除沬器”,在分離器內及二次蒸汽出口設置了折流式、旋流式并連的曲折通道除霧裝置。本裝置保證有效的防止了液滴夾帶料液的現象,以延長了設備的使用壽命,確保設備正常運行。
    壓縮機選用原裝進口壓縮機,且轉子材質為316L不銹鋼,我公司已經有眾多項目在使用,穩定性好,而且具有較強的耐腐蝕性能。
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