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(yīng)用廣泛，隨著這些行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，蒸發(fā)器的市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)。
在蒸發(fā)器系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常伴隨著許多復(fù)雜的數(shù)值和計(jì)算，如傳熱量的計(jì)算、處理量與濃縮率的計(jì)算等等都是非常復(fù)雜的事情，一大堆的計(jì)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(yàn)，就去估算數(shù)值，缺乏理論依據(jù)和科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，最后發(fā)現(xiàn)造出來(lái)的蒸發(fā)器是錯(cuò)誤的或者跟實(shí)際是有偏差的；這種情況在同行中普遍存在。
面對(duì)行業(yè)亂象，湖北開(kāi)達(dá)結(jié)晶作為蒸發(fā)器系統(tǒng)核心技術(shù)工藝的設(shè)計(jì)者、指引者和傳播者，多年以來(lái)專(zhuān)注于蒸發(fā)器節(jié)能增效工藝技術(shù)和產(chǎn)品的研究、應(yīng)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(jì)計(jì)算和科學(xué)的應(yīng)用方法，開(kāi)達(dá)結(jié)晶聯(lián)合技術(shù)總工劉殿宇總工程師，推出公益知識(shí)講座，希望促進(jìn)行業(yè)共同進(jìn)步。
下面結(jié)合劉殿宇總工程師的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，帶大家詳細(xì)了解一下《單效降膜式MVR蒸發(fā)器的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算》原理吧。
(1)主要物料參數(shù)
有一單效降膜MVR蒸發(fā)器,用于氨基葡萄糖濾液的蒸發(fā),生產(chǎn)能力為9000kg/h,進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,進(jìn)料溫度為40~45℃,出料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,殼程加熱溫度為75℃,使用蒸汽壓力0.2MPa,蒸發(fā)器生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)見(jiàn)表8-2。試求各級(jí)預(yù)熱面積、蒸汽耗量、蒸發(fā)器換熱面積、冷凝器換熱面積及冷卻水耗量,壓縮機(jī)的選擇,真空泵的計(jì)算。
(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
本蒸發(fā)器為單效降膜式MVR蒸發(fā)器,即二次蒸汽利用蒸汽壓縮機(jī)全部壓縮回收利用,提高其溫壓作為加熱熱源,根據(jù)物料蒸發(fā)參數(shù)確定采用單效五程進(jìn)料蒸發(fā),為了使物料達(dá)到或接近蒸發(fā)時(shí)的沸點(diǎn)溫度,本例采用兩級(jí)板式換熱器,將進(jìn)料溫度由45℃預(yù)熱至沸點(diǎn)以上的溫度即78℃。第一級(jí)是利用蒸發(fā)器殼程中的冷凝水對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱,第二級(jí)采用一次蒸汽對(duì)物料預(yù)熱,然后進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)。與物料接觸部位采用316L不銹鋼制造,蒸汽壓縮機(jī)葉輪為T(mén)C,材質(zhì),軸為12Cr2Ni4A合金結(jié)構(gòu)鋼,蝸殼為316L不銹鋼制造。設(shè)備除了泵閥等除外全部進(jìn)行保溫處理,采用全自動(dòng)控制,其工藝流程如圖8-9所示。
(3)物料衡算
進(jìn)料量按下式計(jì)算:
(4)熱量衡算
物料預(yù)熱計(jì)算:
物料進(jìn)入蒸發(fā)器前按45C計(jì)算,本例采用兩個(gè)預(yù)熱級(jí)使物料溫度升至78℃物料預(yù)熱按下式計(jì)算:
(5)預(yù)熱面積計(jì)算
① 第一級(jí)預(yù)熱面積計(jì)算
第一級(jí)是采用蒸發(fā)器殼程冷凝水對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱,采用板式換熱器進(jìn)行預(yù)熱,按逆流計(jì)算傳熱溫差,這里冷凝水溫度按75℃計(jì)算。
本例能夠氣化成飽和蒸汽的噴淋水量按275kg/h計(jì)算,按1000kg/h選擇蒸氣壓縮機(jī)噴淋水泵,要從冷凝水總量中扣除蒸汽壓縮機(jī)用水量,即9312.2-1000=8312.2(kg/h)。
② 第二級(jí)預(yù)熱面積計(jì)算
第二級(jí)預(yù)熱是利用一次蒸汽進(jìn)行預(yù)熱,按并流計(jì)算傳熱溫差。
③ 沸點(diǎn)溫度計(jì)算
因蒸汽壓下降而引起的沸點(diǎn)升高按下式計(jì)算:
(6)蒸發(fā)器換熱面積計(jì)算
用于一效加熱的蒸汽耗量按下式計(jì)算:
(7)冷凝器的計(jì)算
按對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算傳熱溫差。
(8)蒸汽壓縮機(jī)的選擇
本物料要求加熱溫度75℃,不得過(guò)高,過(guò)高會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,蒸發(fā)溫度為65℃,二次蒸汽經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮溫升為10℃,如果不計(jì)加熱系統(tǒng)的熱損耗,本例實(shí)際蒸汽耗量為8785.1kg/h,完全能夠滿(mǎn)足蒸發(fā)量的需要。實(shí)際上加熱系統(tǒng)盡管是做絕熱保溫處理也還是有熱損耗的,實(shí)際蒸發(fā)器所需要的蒸汽耗量為9312.2 kg/h,本例采用的是離心蒸汽壓縮機(jī),其噴淋水是將過(guò)熱蒸汽變成飽和蒸汽的同時(shí),冷卻水汽化成飽和蒸汽,與加熱蒸汽一并進(jìn)入蒸發(fā)器參與加熱,也就是說(shuō),離心蒸汽壓縮機(jī)出口的飽和蒸汽量要大于入口的二次蒸汽量。從蒸汽耗量看要滿(mǎn)足生產(chǎn)能力為9000kg/h,蒸汽消耗量需要9312.2kg/h才能滿(mǎn)足,實(shí)際飽和蒸汽量為9275 kg/h(本例能夠氣化成飽和蒸汽的噴淋水量按275kg/h計(jì)算),比需要的蒸汽量少了37.2kg/h,蒸汽量還是不足,況且被汽化的冷卻水還是個(gè)理論估算值,此外在蒸發(fā)過(guò)程中料液沸點(diǎn)升高也要求必須補(bǔ)充一部分生蒸汽,才能達(dá)到一個(gè)良好的平衡狀態(tài)。所以,在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)采取額外補(bǔ)充一部分生蒸汽的方法。選擇蒸汽壓縮機(jī)時(shí)還應(yīng)留有一定的調(diào)節(jié)余量,不利用殼程加熱蒸汽預(yù)熱,最主要的是要高于沸點(diǎn)進(jìn)料。蒸汽耗量應(yīng)作為選擇蒸汽壓縮機(jī)的重要依據(jù)。
對(duì)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。如本例進(jìn)蒸汽管道直徑:
(9)真空泵的計(jì)算選擇
泵的抽除氣體的組成,真空泵吸氣量為:
(10)清洗
要定期進(jìn)行清洗,嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)上進(jìn)行,清洗要徹底,不得將未清洗掉的垢層帶到下個(gè)班次,否則會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
好了，關(guān)于單效降膜式蒸發(fā)器的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算課程我們講解到這里，各位同行可以試著應(yīng)用一下，如有疑問(wèn)歡迎聯(lián)系我們交流探討。
下次課程，我們?cè)僖?jiàn)，敬請(qǐng)期待哦。
