多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理及相關(guān)要點(diǎn)

任勇強(qiáng)　郭新武　朱發(fā)玉（新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆　烏魯木齊　830019）

多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理及相關(guān)要點(diǎn)

任勇強(qiáng)郭新武朱發(fā)玉（新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊830019）

多效降膜式蒸發(fā)器在新疆地區(qū)被廣泛應(yīng)用著，其工作原理問題應(yīng)該受到足夠的重視。本文針對多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理以及相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的探討，根據(jù)在新疆地區(qū)的具體應(yīng)用，從多效降膜式蒸發(fā)器的概述入手，對多效降模式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)論述。

多效降膜式；蒸發(fā)器；工作原理；相關(guān)要點(diǎn)

蒸發(fā)所需要的蒸發(fā)設(shè)備又稱蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的種類有很多，并且有著悠久的發(fā)展歷史。蒸發(fā)器也有很多種類型，例如單效蒸發(fā)、直接蒸發(fā)等。對于不同的蒸發(fā)器在設(shè)計(jì)時(shí)有不同的設(shè)計(jì)理念。降膜式蒸發(fā)器是現(xiàn)代蒸發(fā)技術(shù)中比較常見的，文章對其特點(diǎn)與相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探討。

1　降膜式蒸發(fā)器的概述

在物室頂部加入一定的材料，經(jīng)過液體分布器的分布，呈膜狀進(jìn)行向下流動(dòng)，加熱可以使其汽化，被汽化的氣體隨著液體一起通過加熱管流出，將液體與氣體分離，就得到了濃縮液，這是降膜式蒸發(fā)器的工作原理。

降膜式蒸發(fā)器的工作過程尤為重要，物料在蒸發(fā)器內(nèi)停留的時(shí)間很短，但傳熱系數(shù)較高，因此大多數(shù)熱敏性物料是非常適合降膜式蒸發(fā)器的。

2　多效降膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)

蒸發(fā)器、預(yù)熱器、分離器、冷凝器、凝水罐等做成了多效降膜式蒸發(fā)器［1］。

2.1蒸發(fā)器

蒸發(fā)器是列管式的換熱器，管程用作液體的流入與流出，殼程用作對蒸汽進(jìn)行加熱，液體的物料從蒸發(fā)器頂部進(jìn)入，通過分布器的分布進(jìn)入到加熱管中，其液體沿著加熱管向下流出，并在加熱過程中被蒸發(fā)，濃縮的液體與氣體在進(jìn)行分離。

2.2預(yù)熱器

臥式列管式管熱氣是預(yù)熱器的特點(diǎn)，其管程通的是液體的物料，殼程則通的是二次蒸汽，所謂二次蒸汽，就是在蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的蒸汽。預(yù)熱器的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對進(jìn)入蒸發(fā)器的物體進(jìn)行預(yù)熱；二是將二次蒸汽冷卻，便于回收并利用。

2.3分離器

單層結(jié)構(gòu)是分離器的主要特點(diǎn)，二次蒸汽接口與冷凝器接口是相同的，其下部的接口則與蒸發(fā)器相通。

2.4冷凝器

冷凝器與預(yù)熱器相同，都是臥式列管式換熱器，管程通冷卻水，殼程與預(yù)熱器的殼程相連接。

2.5凝水罐

凝水罐與分離器相同，都是單層結(jié)構(gòu)的罐，罐體結(jié)構(gòu)也相對單一，罐體上裝有能控制液位的液位開關(guān)，能對液位進(jìn)行一對一的控制。其作用主要是通過連接泵（出口處的泵），來實(shí)現(xiàn)對罐內(nèi)冷凝液的自動(dòng)排放。

3　多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理和特點(diǎn)

3.1工作原理

多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理是：物料溶液從料泵進(jìn)入到循環(huán)泵的吸口處，泵在此時(shí)進(jìn)行升壓，溶液在預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器的進(jìn)料室，接下來進(jìn)入到加熱管蒸發(fā)，蒸發(fā)后進(jìn)入分離室，將蒸汽與液體物料分離開，溶液接下來會(huì)流入到泵的吸口處，進(jìn)行循環(huán)利用法，蒸發(fā)出來的蒸汽與濃縮液進(jìn)行分離，二次蒸汽則被冷凝器回收再利用。

在進(jìn)行逆流操作時(shí)，其操作大致相同，濃縮液的出料口應(yīng)放在第一校，因?yàn)榈谝恍５臏囟容^高，會(huì)使溶液的粘度下降，便于得到更高濃度的濃縮液［2］。

3.2多效將模式蒸發(fā)器的特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)相對緊湊、布局也較為合理，并且占地面積小，便于安裝；生產(chǎn)效率之高是多效將模式蒸發(fā)器的特點(diǎn)，其蒸發(fā)量巨大；多效降膜式蒸發(fā)器的節(jié)能效果十分顯著，能耗為一般將模式蒸發(fā)器的三分之一左右。QA/A小于等于0.44，QB/Q小于等于7.99，這里Q指的是清水的蒸發(fā)量，QA指的是蒸汽的消耗量，QB則是冷卻水的消耗量［3］；

4　多效降膜式蒸發(fā)器的相關(guān)要點(diǎn)

4.1加熱蒸汽的利用

從節(jié)能的角度出發(fā)，多效將模式蒸發(fā)器被新疆的大多數(shù)廠家廣泛利用著。例如新疆某廠，利用多效降模式蒸發(fā)器的工作原理，利用二次蒸汽為其他需要加熱的系統(tǒng)提供熱能，這樣做既可以鍋爐內(nèi)蒸汽的消耗量，又可以在一定程度上減少未進(jìn)入冷凝器的二次蒸汽的蒸汽量，以此來提升正氣的利用率，進(jìn)而提高企業(yè)的效益。多效降模式蒸發(fā)器所用的蒸汽一般不會(huì)超過180攝氏度，當(dāng)蒸汽的溫度超過180攝氏度時(shí)，壓強(qiáng)就會(huì)變高，這樣會(huì)在一定程度上給設(shè)備操作上帶來損失，造成不必要的費(fèi)用損失，所以多效降膜式蒸發(fā)器的主要目的就是節(jié)省加熱蒸汽［4］。

4.2蒸發(fā)器的效數(shù)

在多效蒸發(fā)中，前一效的蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸汽可以為后一校的蒸發(fā)提供所需要的加熱蒸汽，因此，多效蒸發(fā)可以節(jié)省大量的蒸汽消耗。

（1）校數(shù)的變化問題

多效蒸發(fā)會(huì)隨著校數(shù)的增加，在總蒸發(fā)量相同的情況下，所需生成的蒸汽量在減少，操作費(fèi)用也會(huì)降低。但校數(shù)過多時(shí)，設(shè)備的費(fèi)用也隨之增加，所產(chǎn)生的蒸汽量也逐步減少。

（2）校數(shù)過多，蒸發(fā)操作難

從理論上講，過多的蒸發(fā)校數(shù)，是很難對其進(jìn)行操作的。相對而言，多效蒸發(fā)中的第一效蒸汽加熱溫度是受限制的，其冷凝器的操作也受到一定的限制，多效蒸發(fā)理論也是會(huì)受到限制的［5］。在一定的操作環(huán)境與操作條件下，校數(shù)在增多時(shí)，其溫度之間存在的差異也就越來越大，是成正比的關(guān)系，因此有效溫度差在逐步減小，形成了反比。當(dāng)校數(shù)過多時(shí)，有效溫度差減小，分配到各效之間的溫度不足以保證液體正常的沸騰，使蒸發(fā)操作的難度進(jìn)一步增加。

校數(shù)的多少要看蒸發(fā)物料的屬性，或者說是特性，例如電解質(zhì)溶液，由于其沸點(diǎn)升高速度快，采用二效或者三效就足夠了，非電解質(zhì)溶液等沸點(diǎn)升高較慢的物料，需要采取四效到六效之間。

4.3多效將模式蒸發(fā)器的流程

多效降膜式蒸發(fā)器中的溶液流程是可以以并流、平流、逆流和錯(cuò)流等方式存在的，在它們之間選擇一種方式并不難，要根據(jù)物料的屬性、操作方式以及相關(guān)費(fèi)用來對它們進(jìn)行選擇。本文所探討的新疆實(shí)例屬于逆流方式，溶液與蒸汽形成逆流。

結(jié)語：本文根據(jù)降膜式蒸發(fā)器的概述與在新疆地區(qū)的運(yùn)用實(shí)例，對多效降膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的探討，并總結(jié)出了三個(gè)要點(diǎn)：一是無論降膜還是升膜的方法，都需要根據(jù)物料的屬性來選擇；二是降膜式蒸發(fā)器應(yīng)合理選擇多效，其原因是節(jié)能；三是對多效將模式蒸發(fā)器流程的確認(rèn)要根據(jù)蒸發(fā)溶液的特性而定。

［1］鄒龍生，謝加才，周偉國，陳德珍.水平管降膜蒸發(fā)器綜合傳熱系數(shù)研究［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，11（23）：175-180.

［2］張有福，劉建生.多效管式降膜蒸發(fā)器工藝設(shè)計(jì)［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2014，29（22）：141-161.

［3］鐘雄，湯清軍.蒸發(fā)技術(shù)在煤化工濃鹽污水零排放中的應(yīng)用［J］.中國井礦鹽，2013，01（34）：311-316.