水处理技术干货分享-蒸发结晶（2）

水处理技术干货分享-蒸发结晶（2）

目前蒸发结晶系统多使用机械蒸汽再压缩（MVR）工艺，与传统的多效蒸发相比，MVR工艺使用蒸汽压缩机，将蒸发系统产生的二次蒸汽再压缩，升温升压后返回至蒸发器与物料换热，大大减少了一次蒸汽的使用量，运行成本较低。

蒸发系统的分类有很多种，根据蒸发工艺路线及结晶温度的不同，我将他们大致分为热蒸发结晶、低温闪蒸结晶、冷冻结晶。按照蒸发器的型式，可以分为板式蒸发、管式蒸发。本次介绍热蒸发结晶的管式蒸发，目前常用的类型是降膜蒸发器和强制循环蒸发器。

一、降膜蒸发器的初步计算

降膜蒸发器的简易流程如下图所示：

考虑到占地面积，项目中一般使用立式降膜蒸发器，降膜蒸发器上部为物料分配单元、中部为立式换热管、下部为盛液区。物料分配单元设置物料分配盘，将物料均匀流入下方换热管内，使物料在每个换热管内均匀布膜，常用换热管及管心距如下表：

 

换热管的壁厚一般取1.2~1.5mm，换热管长度一般为6m、9m、12m、15m等。

 

举例：蒸发系统处理量45m³/H，溶质为硫酸铵，含盐量12%，要求蒸发浓缩到45%后外排。

计算：

①蒸发量计算：

查询12%的硫酸铵溶液的密度为1.062t/m3，进料质量流量=45*1.062*1000=47790kg/h，蒸发浓缩到45%后外排，则实际设计中X₂按照45%核算。计算系统的蒸发量：

 

外排浓盐浆量=47790-35046=12744kg/h

②沸点计算：

系统蒸发温度选择95℃，对应的蒸发压力为84.52kpa（a），根据常压下45%硫酸铵的沸点为106℃，考虑静压柱的影响，经计算，在蒸发压力为84.52kpa（a）时，硫酸铵的沸点升是6.8℃，取7℃。

③换热温差选取：

换热温差选择△t=12℃（降膜换热温差可在10-15℃之间选取），则压缩机的温升=12+7=19℃，压缩机入口温度95℃，出口温度114℃。

④换热面积计算：

使用的公式为：

 

其中Q——蒸发器换热量，W

W——系统蒸发量，kg/h

r——蒸发温度下水的汽化潜热，kj/kg

K——换热器的传热系数，w/(m2*℃），取1200

A——换热面积，m2

△t——换热温差，℃

蒸发温度95℃，经查询汽化潜热为r=2269.8 kj/kg，按照沸点进料进行设计，降膜蒸发器的换热量: 

考虑到热量损失及设计余量，实际换热面积按照计算值的1.1~1.2倍，则换热面积A=1.1*1534.5=1687.95m²,取1700m²。因换热面积较大，选择15m长的换热管，换热管外径38mm，暂不考虑管板的厚度，则换热管的数量按照下式计算：

其中A——换热器换热面积，m2

n——换热管数量，根

R——换热管外径，m

L——换热管长度，m

则换热管数量计算如下：