Многоступенчатые испарители Это эффективные и энергосберегающие технологии очистки сточных вод, специально разработанные для обработки промышленных сточных вод с высокой соленостью, высокой концентрацией и высокой вязностью (например, из химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также фильтрата полигонов твердых бытовых отходов). Их основной принцип работы заключается в рециркуляции скрытой теплоты пара, что значительно снижает энергопотребление.

Ниже представлен подробный анализ их принципов работы и ключевых элементов:

Основная концепция: Рециркуляция пара

В одноступенчатых испарителях нагреваемый пар (первичный пар) передает тепло сточным водам, вызывая их кипение и испарение. Образовавшийся пар (называемый вторичным паром) непосредственно конденсируется и отводится, при этом значительная часть содержащейся в нем скрытой теплоты остается неиспользованной.

Суть многоступенчатые испарители: Соедините несколько испарителей (называемых «ступенями») последовательно. Вторичный пар, образующийся в предыдущей ступени, повторно используется в качестве нагревательного пара для следующей ступени. Таким образом, тепло от одной первоначальной подачи первичного пара может многократно использоваться в нескольких ступенях для испарения воды.

Рабочий процесс (на примере прямого потока)

1. Первый эффект

Предварительно нагретые неочищенные сточные воды поступают в испаритель первого ступеня.

Первичный пар, подаваемый извне, поступает в нагревательную камеру первого теплообменника (одну из сторон кожухотрубного или пластинчатого теплообменника), конденсируется на внешней поверхности трубок или пластин и выделяет скрытую теплоту.

Тепло передается через стенки трубок/пластин к сточным водам, протекающим внутри трубок или между пластинами, вызывая их кипение и испарение.

Образующийся пар называется вторичным паром.

Концентрированные сточные воды (с повышенным содержанием твердых веществ) перекачиваются во вторую камеру сгорания.

2. Вторичные и последующие эффекты

Вторичный пар из первого ступенчатого механизма подается в нагревательную камеру второго ступенчатого механизма, служа в качестве источника нагревательного пара.

Рабочее давление во второй ступенях ниже, чем в первой (обычно оно поддерживается вакуумным насосом или конденсатором), поэтому и температура кипения в ней ниже. Это позволяет высокотемпературному вторичному пару из первой ступеней конденсироваться и плавно отдавать тепло в нагревательной камере второй ступеней.

Скрытая теплота, выделяющаяся при конденсации, передается концентрированным сточным водам (из первого ступеней), поступающим во вторую ступень, вызывая их кипение и повторное испарение при более низкой температуре, в результате чего образуется новый вторичный пар.

Этот процесс повторяется в цепочке связанных эффектов (которые могут состоять из 3, 4, 5 или более эффектов).

Концентрированная жидкость из каждого эффекта последовательно перетекает в следующий, при этом ее концентрация постепенно увеличивается (в режиме прямого потока).

Вторичный пар из каждой ступеней повторно используется в качестве нагревательного пара для следующей ступени (за исключением последней ступени).

3. Последний эффект

Вторичный пар, образующийся в последнем тепловом аппарате, больше не используется в качестве нагревательного пара (поскольку последующих тепловых аппаратов нет).

Этот вторичный пар поступает в конденсатор, где он конденсируется в жидкость (конденсат) под действием охлаждающей воды.

Конденсатор обычно подключается к вакуумному насосу для поддержания необходимого вакуума (низкого давления) в конце системы.

Относительно чистый конденсат из конденсатора обычно собирается для повторного использования или сброса.

Продукты

Концентрат/маточный спирт: Высококонцентрированная сточная жидкость, сбрасываемая из последнего отстойника. Она может достигать пересыщенного состояния и требует дальнейшей обработки (например, кристаллизации, сушки) или утилизации в качестве опасных отходов. В некоторых случаях из промежуточных отстойников может также сбрасываться часть концентрата.

Конденсат: Смесь сконденсированной воды из нагревательного пара каждой ступени (высокой чистоты) и сконденсированного вторичного пара из последней ступени (относительно чистого, возможно, содержащего следы летучих веществ). Как правило, она обладает хорошим качеством воды и может быть повторно использована в котлах или производственных процессах.

Неконденсируемые газы (НКГ): Неконденсируемые газы (например, воздух, CO₂ или другие летучие органические соединения) откачиваются вакуумным насосом вместе со вторичным паром в конденсаторе. Эти газы необходимо обработать перед сбросом.

Ключевые элементы и технические аспекты

1. Градиент давления (градиент температуры)

Это основа работы многоступенчатой ​​испарительной установки. Давление в системе постепенно снижается от первой ступени (самое высокое давление и температура) к последней ступени (самое низкое давление и температура), что обычно достигается с помощью конденсатора и вакуумного насоса на последней ступени. Градиент давления обеспечивает эффективную конденсацию высокотемпературного вторичного пара из предыдущей ступени и выделение тепла в следующей ступени (при более низкой температуре).

2. Повышение температуры кипения

По мере увеличения концентрации сточных вод в каждом из ступеней повышается и их температура кипения. Это означает, что при одинаковом давлении концентрированные растворы испаряются сложнее, чем чистая вода — фактор, который необходимо учитывать при проектировании.

3. Потери из-за разницы температур

Включая повышение точки кипения, потери статического напора (более высокое давление и точка кипения в нижней части из-за высоты столба жидкости) и потери сопротивления трубопровода. Эффективная разница температур теплопередачи постепенно уменьшается по мере увеличения количества эффектов, что ограничивает число эффектов, которые можно бесконечно увеличивать.

4. Режимы кормления

Прямой поток: Исходная жидкость и пар движутся в одном направлении (от первого до последнего эффекта). Высокая эффективность достигается, когда исходная жидкость имеет высокую температуру и низкую вязкость.

Противоточный поток: Сырая жидкость поступает из последнего ступенчатого механизма (низкая температура и давление) и течет в первый ступенчатый механизм (высокая температура и давление); пар течет из первого в последний ступенчатый механизм. Подходит для растворов с резко возрастающей вязкостью с увеличением концентрации.

Параллельный поток: Сырая жидкость подается в каждый испаритель параллельно, а концентрированная жидкость выводится из каждого испарителя отдельно. Подходит для случаев, когда в процессе испарения происходит осаждение кристаллов.

Смешанный поток: Сочетает в себе два или более из вышеперечисленных режимов.

5. Принцип энергосбережения

Теоретически, количество пара, потребляемого для испарения 1 кг воды (в кг), составляет приблизительно 1 / количество итераций. Например:

• Одноступенчатая испарительная обработка: ≈ 1,0 - 1,1 кг пара / кг воды
• Двухступенчатая испарительная технология: ≈ 0,5 - 0,6 кг пара / кг воды
• Испарение в тройном режиме: ≈ 0,33 - 0,4 кг пара / кг воды
• Четырехступенчатая испарительная способность: ≈ 0,25 - 0,3 кг пара / кг воды

6. Предварительный нагрев

Тепло, выделяемое конденсатом и концентратом, отходящими от каждой ступеней, часто используется для предварительного нагрева неочищенных сточных вод, поступающих в систему, что дополнительно повышает тепловую эффективность.

Преимущества применения в очистке сточных вод.

• Высокая эффективность и энергосбережение: значительно снижает потребление пара и эксплуатационные расходы.
• Испарение с высокой концентрацией: значительно уменьшает объем сточных вод (в некоторых случаях степень уменьшения объема может превышать 95%).
• Восстановление воды: Полученный конденсат имеет хорошее качество и может быть использован повторно.
• Подходит для очистки сложных сточных вод: предназначен для сточных вод с высоким содержанием соли, высоким ХПК, тяжелыми металлами и органическими веществами, особенно когда требуется извлечение соли или кристаллизация.
• Снижает затраты на последующую утилизацию: значительно уменьшает объем концентрата, требующего окончательной утилизации (например, сжигания, захоронения на полигоне).

Краткое содержание

Благодаря последовательному соединению нескольких испарительных блоков (ступеней) и тщательному созданию градиента давления (градиента температуры), многоступенчатые испарители сточных вод повторно используют вторичный пар из предыдущей ступени в качестве источника тепла для следующей. Такая конструкция максимально увеличивает рециркуляцию скрытой теплоты пара, значительно снижая количество свежего пара, необходимого для испарения единицы объема воды.

В основе этой ключевой технологии очистки высококонцентрированных и трудноочищаемых промышленных сточных вод лежит «каскадное использование тепловой энергии» и «создание эффективной разницы температур и давлений для обеспечения теплопередачи».

Предупреждение: Данный веб-сайт уважает права интеллектуальной собственности. В случае обнаружения каких-либо нарушений, пожалуйста, своевременно свяжитесь с администрацией сайта для принятия соответствующих мер.