Промышленные испарители являются ключевым оборудованием в химической, фармацевтической, пищевой и природоохранной отраслях промышленности. Их эффективность теплопередачи напрямую влияет на энергопотребление и качество продукции. Однако основным препятствием для стабильной работы испарителей является образование отложений. Когда соли кальция и магния, силикаты, органические вещества и т. д. откладываются на внутренней стенке теплообменных трубок, образуя слой отложений, это приводит к увеличению сопротивления теплопередаче и резкому росту энергопотребления, а также может вызвать засорение трубок, локальный перегрев, разрыв трубок и другие аварии. Поэтому углубленный анализ образования отложений имеет большое значение для повышения эффективности работы испарителей.

Основные причины загрязнения

1. Факторы качества воды

Основными провоцирующими факторами являются ионы кальция и магния в воде, высокое содержание общего количества растворенных твердых веществ (TDS) и дисбаланс pH.

2. Температура и расход

Чрезмерно высокая температура наружной стенки нагревательной трубки и слишком низкий расход жидкости внутри трубки усугубят процесс осаждения кристаллов.

3. Материалы и дизайн

Когда шероховатость поверхности материала теплообменных трубок превышает 1,6 мкм, легко образуются точки крепления; нерациональная конструкция испарителя приведет к образованию зоны накопления отложений.

4. Эксплуатация и управление

Чрезмерная продолжительность непрерывной работы и несвоевременный сброс сточных вод ускорят накопление отложений.

Технологии предотвращения загрязнения: от контроля источника до оптимизации работы.

1. Технологии предварительной обработки

Снизьте концентрацию ионов, образующих накипь, в поступающей воде.

• Умягчение воды

Для удаления ионов кальция и магния можно использовать ионообменную смолу натрий или обратный осмос (РО). Пример с фармацевтического завода показывает, что предварительная обработка РО снижает жесткость поступающей воды с 350 мг/л до 50 мг/л, а количество загрязнений испарителя уменьшается на 60%.

• корректировка pH

Для регулирования pH поступающей воды до 6,5–7,5 и предотвращения образования карбонатных отложений следует добавить кислоту (например, серную кислоту) (формула реакции: Ca(HCO₃)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ ↓ + 2CO₂ ↑ + 2H₂O).

Фильтрация и удаление кремния: Многослойная фильтрация удаляет взвешенные твердые частицы (мутность ≤3 NTU), а ультрафильтрация (УФ) задерживает коллоидный кремний, предотвращая осаждение силикатов.

2. Оптимизация параметров работы: предотвращение пересыщения и локального перегрева.

• Регулирование расхода

В испарителе с принудительной циркуляцией скорость потока внутри трубок поддерживается на уровне 2–3 м/с, а для уменьшения прилипания кристаллов используется турбулентный поток для промывки (в испарителе MVR цикл очистки увеличивается с 30 до 90 дней за счет повышения скорости потока до 2,5 м/с).

• Оптимизация температурного градиента

Для обеспечения пленочного течения подаваемой жидкости и предотвращения превышения локальной температуры 60℃ следует использовать пленочный испаритель (например, вертикальную пленочную конструкцию); в испарителе MVR повышение температуры регулируется с помощью парового компрессора до уровня ≤15℃.

• Концентрация, множественное управление

Контролируйте объем сброса сточных вод в соответствии с показателем общего содержания растворенных твердых веществ (TDS) в воде, чтобы обеспечить, что коэффициент концентрации ≤4 (см. GB/T 50050 - 2017 *Кодекс проектирования для обработки промышленной рециркуляционной охлаждающей воды*).

3. Улучшение материалов и конструкции: повышение устойчивости к загрязнению.

• Технология нанопокрытия

Для предотвращения сверхгидрофобного загрязнения используются нанопокрытия из TiO₂ или Cr₂O₃ (толщиной 20–100 нм) с углом смачивания поверхности >110°. Нановолоконное покрытие (WSN), разработанное Техническим институтом физики и химии Китайской академии наук, снижает количество загрязнений на 98% по сравнению с традиционной нержавеющей сталью в ходе 30-дневного динамического эксперимента.

• Трубки теплообменника специальной формы

Для усиления турбулентного потока и уменьшения толщины пограничного слоя следует выбирать гофрированные или спирально-рифленые трубы; после внедрения спирально-рифленых труб на химическом заводе коэффициент теплопередачи увеличивается на 15%, а скорость загрязнения снижается на 40%.

• Самоочищающаяся конструкция

Установите внутрь пружину или спиральную ленту (например, пружину диаметром 8 мм) и используйте кинетическую энергию жидкости для вращения, чтобы в режиме реального времени удалять слой загрязнений, обеспечивая степень удаления накипи 87% - 93,5% (данные по конкретному случаю из интернета).

4. Химическая профилактика образования отложений: синергетический эффект ингибиторов образования накипи и метода затравки кристаллов.

• Высокоэффективные ингибиторы образования накипи

Добавление органических фосфонатов (например, АТМП) или полимерных диспергаторов (например, ПАА) для хелатирования ионов кальция и магния (степень ингибирования образования накипи ≥95%). Применение ингибиторов образования накипи Sennas в сточных водах с высоким содержанием солей показывает, что количество отложений снижается на 50%, а коэффициент поддержания эффективности теплообмена составляет >90%.

• Метод затравки кристаллов

Добавьте в подаваемую жидкость затравочные кристаллы сульфата кальция (размер частиц 50–100 мкм), чтобы пересыщенные соли осаждались преимущественно на поверхности затравочных кристаллов, избегая их прикрепления к стенкам трубки.

Если вы хотите узнать больше о высокоэффективных испарительных установках, разработанных для различных промышленных условий, а также о сопутствующих решениях для предотвращения загрязнения и онлайн-очистки, пожалуйста, ознакомьтесь с информацией на нашем сайте. Технология Яньцзялун's испаритель Предлагаемые продукты. Благодаря передовой конструкции и множеству вариантов промышленного применения, эти изделия обеспечивают низкий уровень загрязнения и низкое энергопотребление в широком спектре отраслей промышленности, предоставляя предприятиям надежную поддержку в повышении качества и эффективности производства.