张少峰-换热设备防垢技术1(天津培训班)

1、蒸发设备防垢及多相流防垢技术在蒸发中的应用河北工业大学 张少峰 教授 2015.03.16第二届蒸发结晶技术培训班（天津）一、污垢的影响fbKRio111lK随污垢热阻的增加而减少，清洁条件下的K愈高，则污垢热阻的影响也愈大。因此设计换热器时必须额外增加传热面积，以补偿污垢热阻的影响；l污垢热阻值具有某些不确定性，设计者往往采用较保守的值以增加安全系数，这使传热面积更加不必要地增大；l污垢是热的不良导体，污垢沉积在设备表面提高了壁温，影响了传热效果，降低了生产效率。清洁条件下管壁温度的变化 污垢条件下管壁温度的变化 l污垢聚积在表面，局部腐蚀加剧，产生点腐蚀造成穿孔。污垢聚积在表面，局部腐蚀加

2、剧，产生点腐蚀造成穿孔。l污垢在管内沉积使管内的流道截面积变小，增大流动阻力，泵或污垢在管内沉积使管内的流道截面积变小，增大流动阻力，泵或风机的消耗功率增加，再加上清洗设备的动力消耗，使设备的总风机的消耗功率增加，再加上清洗设备的动力消耗，使设备的总能量消耗增加。能量消耗增加。l由于污垢而引起的停车清洗，降低了设备连续运转的周期，造成由于污垢而引起的停车清洗，降低了设备连续运转的周期，造成产品产量下降。同时在设备起、停期间内，运行条件达不到规定产品产量下降。同时在设备起、停期间内，运行条件达不到规定要求，引起产品质量下降或质量不稳定而造成损失。要求，引起产品质量下降或质量不稳定而造成损失。n据

3、美、英、新西兰的调查，污垢给据美、英、新西兰的调查，污垢给工业发达国家所造成的损失平均占工业发达国家所造成的损失平均占国民生产总值的国民生产总值的0.3%0.3%；n19851985年美国在污垢方面蒙受的经济年美国在污垢方面蒙受的经济损失每年达损失每年达80100亿美元亿美元；n在运行效率方面，原机械部兰州石在运行效率方面，原机械部兰州石油机械研究所换热器研究室发表的油机械研究所换热器研究室发表的专题调研报告专题调研报告我国换热器研究及我国换热器研究及其工业化进程其工业化进程指出，污垢使我国指出，污垢使我国换热器的运行效率平均下降换热器的运行效率平均下降50%50%，这，这美国美国ExxonE

4、xxon公司的测算结果（由于传公司的测算结果（由于传热面上的污垢须使传热面积增加一热面上的污垢须使传热面积增加一倍以上）大体一致。倍以上）大体一致。 n在运行效率方面，原机械部兰州石油机械研究所换热器研究室发表的专题调研报告我国换热器研究及其工业化进程指出，污垢使我国换热器的运行效率平均下降50%，这美国Exxon公司的测算结果（由于传热面上的污垢须使传热面积增加一倍以上）大体一致。 有效地防止蒸发设备结垢，提高传热效率？n析晶污垢：指在流动条件下呈过饱和的流动溶液中的溶解无机盐淀析在换热面上的结晶体，例如，过饱和溶液中溶解的无机盐（如CaCO3、CaSO4、Ca(PO4)、CaSiO3、Na

5、Cl等）在换热面上结晶、附着而形成的污垢，就称为析晶污垢。n化学反应污垢：液体中各组分之间发生化学反应而形成的沉积在换热面上的物质。n微粒型污垢：悬浮在流体中的固体微粒在换热壁面上积聚形成的污垢。n腐蚀型污垢：具有腐蚀性的流体或者流体中含有腐蚀性的杂质对换热表面材料腐蚀产生的腐蚀物积聚所形成的污垢。n生物型污垢：由微生物体和宏观有机物体附着于换热面上而形成的污垢。（污泥、温度）n凝固型污垢：指清洁液体或多组分溶液的高溶解度组分在过冷换热面上凝固而形成的污垢。二、污垢分类按控制结垢形成的最主要沉积机理：按控制结垢形成的最主要沉积机理：1、流体性质 流体性质对污垢的影响，实际上包括流体本身的性质和

6、不溶于流体或被流体夹带的各种物质的特性对污垢的影响。例如流体中含有盐或其他物质，可能会因温度或浓度的变化而结晶。（无机物颗粒、微生物和养分含量、固体物质的浓度和粒径等） 2、流体流速 流体的流速可通过对传热传质的影响和机械作用力使结垢受到影响，该影响过程非常复杂。一般情况下，流速大可阻碍固体颗粒在壁面的沉积，并使晶粒不易附着，从而可减轻结垢；但是，如果壁面上已经结了垢，则流速的增大会促进传质，因此在扩散决定的结晶过程时，则有利于垢的增长。三、换热设备污垢影响因素三、换热设备污垢影响因素 流速对不同类型结垢产生的影响是不同的，对不同类型换热设备结垢的影响程度也不相同。对于扩散机理控制的结垢过程，

7、增大流速可减小结垢速率；在以结晶类型为主导的结垢过程中，流速的影响相对较小；在微生物结垢类型中，流体流速有正、反两方面作用，一是加大了剪切力，二是增加了养分和氧的供给。3、换热设备参数 换热器的一些参数对污垢的形成有着明显的影响，这些参数主要有：换热面材料、换热面状态、换热面的型式以及几何尺寸。 4、温度和温差 流体和污物之间的界面温度是影响结垢程度的关键参数，流体温度（平均温度）及其传热系数决定该界面温度。 5、其他影响因素：l流体中溶解物质的浓度：对于结晶过程，浓度差（过饱和）是关键的，因为随浓度差的增大，物质传递和污垢生成的速率也提高。l饱和浓度随温度变化的关系：直接影响操作条件的选择和

8、结垢的形成。可能出现各种情况，例如饱和浓度随温度而上升、下降或保持不变。l垢层的厚度和剪切强度：随着垢层厚度的增加使流道截面减小，流速增加，因而相应地提高了剪切力，这样有助于使垢层脱落，倘若垢层的剪切强度不太大，则两者处于平衡状态。l界面应力和产生晶核的接触角：随着界面应力的减小，晶核生成的可能性就增大。由于界面上存在的杂质组分也可使界面应力降低，从而有利于结垢过程。四、结垢机理及形成过程l由于温度梯度的存在，在加热面上的料液产生沸腾汽化，形成料液过饱和度大而产生晶核，附着于加热壁面并成为污垢；l垢物本身因溶解度随温度增加而减少，如溶液中的钙、镁离子。当达到饱和温度时，钙、镁离子形成晶核附于加

9、热壁面并成为污垢；l对于一些热敏性物质容易在管壁局部过热而产生分解，分解产物附于加热壁面并成为污垢。l蒸发有汽泡产生，然后上升脱离溶液本体而破裂。如果汽泡上升、破裂不顺利，或者需要较长时间，则汽泡使加热面上溶液浓度分布不均匀，汽泡热阻较大，形成管壁局部过热，形成垢层，从而降低传热效率，形成更多的局部过热，产生更多的垢层，恶性循环，无法维持生产。n加热壁面上汽泡的行为在很大程度上影响着结垢过程。 污垢的沉积与剥落 沸腾表面上污垢形成图 3 2 污 垢 的 层 状 结 构 ABC垢层的结构A：松散堆积，如沙丘状、热导率低；B：晶化前沿；C：结晶层、热导率高。五、蒸发设备防除垢五、蒸发设备防除垢1、

10、加热管壁上形成的污垢主要是下面三种：l结晶垢 经常遇到。如蒸发时盐浓度不断提高，直至溶液过饱和，晶粒析出并沉积。主要取决于物质的溶解度。如果溶液中主要是单盐，则垢层较厚，结垢致密，与壁面的结合较牢固；若是复盐，则垢层较薄，并由结晶团块组成，常包含清洗薄弱环节而易于脱落。垢层的形成受到温度和流速的影响。l化学反应污垢 当料液与加热表面接触时，由于自氧化和聚合反应而生成反应污垢。例如单体烃类在接触足够高温度的壁面时，可以进行聚合反应而生成聚合物，并牢固地附着于器壁。有些壁面的金属杂质（或者腐蚀产物）有助于氧化，特别是装置中某些不密封部位，更易促使料液的自氧化。若壁温很高，会导致结焦。这种垢层硬而韧

11、，不易除去。 l腐蚀垢 由表面的化学或电化学腐蚀引起。如通过均匀腐蚀或孔蚀使金属受损，产生金属腐蚀产物。该产物一方面造成换热表面热阻增大，又可起到催化剂作用，有利于其他结垢过程；另一方面腐蚀后增加了金属表面的粗糙度，有利于沉积结垢并增强了壁面的晶核附着能力。金属腐蚀产物本身既可使壁面造成垢层，同时其脱落的锈屑可随料液携带到别处沉积，即增加了料液中的污物。 2、常见防垢蒸发设备的结构及特点 （1）列文蒸发器 结构特点是加热室上端设置一段高度为2.7m5m的圆筒作为沸腾室，因此加热管内溶液较一般蒸发器内多承受一段液柱静压力，溶液只有上升到压强较低的蒸发室内才能沸腾汽化，这样可以避免溶液在加热管中结

12、垢或析出晶体。 循环速度可高达2 3m/s，传热效果好，加热管内不会有晶体堵塞，故适用于处理有晶体析出或易结垢的溶液。因循环管必须保持一定的高度（一般约为7 8m），故这种蒸发器要求厂房高，同时消耗材料较多。此外，这种蒸发器的液柱静压强大，故要求较高压强的加热蒸汽才能维持一定的温度差。 （2）强制循环蒸发器 在强制循环蒸发器中，液体在加热管内的循环流速通常在1.2m/s3.0m/s范围之内（当悬浮液中晶粒多，所用管材硬度低，液体粘度较大时，选用低值），过高的流速将耗费过多的能量，且增加系统磨损。加热室可以是立式单程加热或立式双程加热，也可以是卧式双程加热。后者的设备总高较小，但管子不易清洗，且

13、容易被晶粒磨损。为抑制加热区内汽化，可采用立式长管蒸发器的方法，在加热区之上保持一定液面高度，或采用出口节流的办法。 强制循环蒸发器的优点：传热系数大、抗盐析、抗结垢、适用性能好、易于清洗。缺点：造价高，溶液停留时间长，为抑制加热区内汽化，传入的全部热量以显热形式从加热区携出，循环液的平均温度较高，从而降低了总的有效传热温差。 （3）反循环蒸发器 这种蒸发器的加热管较长，其长径之比为50100。在开车时可以通入助推蒸汽，以实现初始循环，待正常运行时可以关掉助推蒸汽。循环速度可达1.5m/s。由于它是设法在加热室造成一个过剩压力，使溶液有可能获得一个过热温度而不在加热室沸腾汽化，从而减轻加热面的

14、积垢。（4）旋转纽带自动清洗式蒸发器 它是直接利用料液的循环流动带动蒸发器加热管内的自动清洗结构元件螺旋纽带旋转(温升3、循环速度1m/s），对加热面上的污垢进行自动清洗，同时，纽带在旋转过程中扰动边界层，使对流传热中热阻最大的边界滞流层的传热过程得到有效强化，以此达到降低能耗、提高产量的目的。 牺牲传热效率、增大能耗、提高设备造价为代价，防垢效果并不显著。 （5）L型蒸发器：n加热区具有足够的液柱静压力来抑制加热面上溶液的沸腾，能确保加热管内的溶液不沸腾，减少结垢和腐蚀现象。n加热室水平放置，与列文蒸发器相比，设备总高度降低39米。n河北省眺山化工厂碳酸钾蒸发 3、汽液固三相循环流化床蒸发防

15、垢技术 汽液固三相循环流化床蒸发流程示意l在蒸发系统中加入一定量、一定尺寸的惰性颗粒，被循环液体带入加热室，经均匀分布后，在加热管内形成汽液固三相流。l汽液固三相进入颗粒分离装置，固体颗粒被分离下来进入下降管参与循环，再次进入加热室；汽液混合物进入汽液分离室进行汽液分离，液体参与下一循环。l固体颗粒不断穿过流动边界层，增强了液体的湍动程度；少数颗粒与换热壁面的不断碰撞、混合流体对壁面的冲刷等作用增加流动的湍动程度，可有效防止换热壁面上污垢的沉积。 （1）原理（2）加热管内汽液固三相流的流动结构和相关机理流 动 结 构细 泡 状 流 动汽 泡 弹 状 流 动液 固 两 相 流 动换 热 方 式过

16、 冷 液 体强 制 对 流过 冷沸 腾ABCD饱 和沸 腾竖直管内的流动结构和换热方式A区，液体温度低于饱和温度且管壁温度也低于汽化所需的温度，不发生相变，没有汽泡产生，换热方式为液固两相流的强制对流换热。B区，液体主流温度仍然低于饱和温度，但管壁已经过热足以产生汽泡，汽泡脱离管壁后进入过冷液体时即凝结而消失。汽泡的产生和消失对液体起扰动作用，开始破坏流体边界层，再加上颗粒对边界层的破坏，使得换热系数有所增加。换热方式为过冷沸腾。C区和D区，液体的平均温度等于相应压力下的饱和温度，而管壁又有足够的过热度，同时固体颗粒对壁面的撞击，此时活化点增多，生成的汽泡也增多，流动结构由细泡状流动发展到汽泡

17、弹状流动。在此区换热主要靠汽泡从壁面吸收蒸发潜热和一部分过热液体被汽泡带入主流的对流方式进行，换热系数同B区相比有所增大。加入的固体颗粒对强化流动沸腾传热具有如下效应：泡核沸腾传热的强化由于固体颗粒的加入，增加了汽化核心并使汽泡的跃离频率增大，强化了泡核沸腾传热；对流传热的强化固体颗粒的运动破坏了流动和传热边界层，增强了流体湍动程度，从而强化对流传热。汽液固三相循环流化床蒸发器中汽液固三相和壁面之间的传热由固体颗粒与壁面间的对流传热、汽液两相流和壁面间的对流传热以及有固体颗粒作用的流动泡核沸腾传热三部分组成。 up12ur固体颗粒与换热壁面间的对流传热固体颗粒与换热壁面间的对流传热颗粒与壁面碰

18、撞引起的液体容积对流传热颗粒与壁面碰撞引起的液体容积对流传热 三相流化床中,液相为连续相，固相和汽相为分散相。汽泡的形成是非常复杂的现象，受许多因素的影响，如液体粘度、颗粒的直径、颗粒的体积分率、热流密度等。在汽液固三相流动中，由于固体颗粒对加热壁面的频繁撞击增加了活化点，产生了更多的汽化核心，而且在受热的液体绕过固体颗粒流动时，在某些材质的颗粒表面也会产生汽泡。在体积分率相同时，固体颗粒的直径增大，其数量会减少，汽泡的核心数目也会减少。当汽泡的形成功一定时，热流密度增大汽泡的形成加快，也就是说汽泡的形成频率增大。汽泡大部分产生于球形凸凹面和锥形凹穴中，对于一个已形成的汽泡来说，要使这个汽泡继

19、续存在下去，即应使汽相与液相达到平衡，由热力学与力学分析得知，必须满足以下三个平衡条件：温度平衡： 两相及汽液界面温度相等并均匀一致。力学平衡： 在汽泡界面上各作用力达到平衡。相平衡： 汽液两相化学势相等。 在加热壁面上的长大：在汽泡形成后，汽泡不断从加热壁面吸收热量，汽泡开始长大。在这段时间内，汽泡内蒸汽压力基本不变，即汽泡在保持其内部压力不变的条件下等压长大。汽泡的成长过程主要由热量传递方程控制，汽泡成长速率主要取决于壁面的热流密度。汽泡的跃离当壁面上的汽泡长大到一定尺寸时，将跃离壁面而上升到沸腾液体中，汽泡跃离壁面时的直径称为跃离直径。 当汽泡长大到其浮力、液体对它的剪应力之和大于汽泡与

20、壁面的附着力时,汽泡就跃离壁面。汽泡的跃离直径受到固体颗粒的直径、体积分率以及热流密度的影响。颗粒与壁面上的汽泡撞击也有利于汽泡跃离壁面，如图所示。在三相流动沸腾传热系统中固体颗粒与壁面接触时，为汽泡成核提供了更多的区域，使汽化核心数目增加，且汽泡跃离壁面的直径越小，则汽泡在壁面上的停留时间越短，汽泡生成频率就越高，沸腾也越剧烈。constdfv 在防垢方面，汽液固三相流剪应力对延长污垢的诱导期起主要作用；同时固体颗粒碰撞边界层将导致壁面附近溶液的过饱和度减小。加入固体颗粒后，颗粒增加流体的湍动程度，汽液固三相流剪切应力对污垢的影响和壁面附近溶液过饱和度的变化；在除垢方面，汽液固三相流剪应力可

21、清除换热面上污垢的较松软层（A层）；污垢底层（C层+B层）要依靠加入的固体颗粒在运动过程中对加热管壁的碰撞在垢层上产生初始裂纹或被磨损。垢层与管壁之间的温差应力将使垢层上已形成的初始裂纹扩展或产生新的裂纹。 固体颗粒对垢层的碰撞应力：cfAppfcmax垢层温差应力脱除（垢层内壁处首先出现裂纹）：cKKKtEtefff12ln1)1 (222RfiRfotztrtrtO垢层内壁面处的温差应力为一个较大的值温差应力的大小主要取决于垢层内外壁的温差t，其次也与垢层的线膨胀系数、弹性模量、泊松比有关，又决定于垢层的厚度，K值愈大，温差应力越大。aYKcIc在等壁温加热的条件下，随着结垢过程的进行，垢

22、层内壁的温度是逐渐降低的。温差增大！t=ti-t0固体颗粒对结晶核心的影响：固体颗粒对结晶核心的影响： 颗粒在管内的分布呈现管壁较浓，管中心较稀的分布。 因此即使大部分颗粒不能碰撞管壁，也会在壁面附近提供大量的结晶成核核心，阻止了一部分结晶扩散至加热壁面形成垢层。 沉积到颗粒表面上的结晶会由于流体与颗粒的相对运动而被冲刷掉。 由于固体颗粒的表面为汽泡的形成提供了更多的汽化核心（这与液体对颗粒的润湿性能有关），提高了蒸发强度。无固体颗粒时有固体颗粒时TwmTwTbTwmTwTb固体颗粒碰撞对壁面附近过饱和度的影响：固体颗粒碰撞对壁面附近过饱和度的影响： 固体颗粒强化传热的直接效果之一，是导致换热

23、壁面温度下降，这将改变壁面附近的温度场分布。考虑一种极端情况，假设结垢仅是由于溶质的扩散效应引起的，那么溶液结垢的沉积速率为)(wbmdcchhm为传质系数； cb为流体主流的浓度； cw为壁面上溶液的浓度； 对于结晶垢，正是由于壁温Tw与主流温度Tb不同才导致了壁面附近溶液的过饱和，必须考虑电解质溶解度随温度的变化。对于具有逆溶解度性质的盐类，在温度范围不太大时可以认为电解质浓度与温度成正比关系，于是，对于具有逆溶解度性质的盐类的结垢有：)(bwwbTTcc为溶解度的温度系数；)(bwmdTTh即有：d与温差Tw-Tb成正比，加入固体颗粒后，壁温Tw降低，引起温差Tw-Tb的减小，有效地降低

24、了污垢在换热壁面上的沉积速率，从而起到了良好的防垢效果。（3）惰性固体颗粒种类的选择 必须针对不同的物料特性及传热体系，根据价格性能比，选择适当种类的惰性固体颗粒材料。固体颗粒与被蒸发介质在操作条件下不能发生化学反应，对产品没有污染。不同固体颗粒的物性不同，其对垢层的破坏作用和强化传热的效果也不同。 因此，选择固体颗粒时，应综合考虑固体颗粒的种类、形状、密度、导热系数等因素，既要有较高的机械强度和良好的韧性，在流动中不被撞坏，磨损量要足够小，以防流体流动不稳定和能耗过大，又要有良好的强化传热和防、除垢性能。同时要考虑颗粒在特定的工况下，是否能够且容易被流化，流化的程度如何，在管内能否均匀分布；

25、颗粒密度要适当，对管壁的碰撞力要足够大但对壁面的磨损量要小。颗粒种类尺寸mm密度kg/m3导热系数W/(mK)比热kJ/(kgK)刚玉球2，3，4，523500.680.77玻璃球2，3，4，525001.0930.6699陶瓷球2，3，4，523501.250.8370钢球2，3785048.850.4605钛粒33，34，444505310.5240聚四氟乙烯33，34，4421900.2491.243固体颗粒的种类、尺寸、及物性参数（4）惰性固体颗粒的加入量 必须选择适当的固体粒子加入量，以达到既能防、除垢又不使流动阻力剧增的效果。加入颗粒较多时，颗粒与管壁接触机会增多，碰撞频繁，扰动边

26、界层能力提高，有利于防、除垢。但颗粒加入量过大，可能将引起流动阻力大为增加。颗粒体积分率为3%8%时，防、除垢效果最好。 传热系数与操作时间的关系传热系数与操作时间的关系压降与操作时间的关系压降与操作时间的关系（5）操作参数对防垢和压降的影响）操作参数对防垢和压降的影响（6）固体颗粒分布装置变孔径分布板的结构 下管箱液固流化床中，液体流速沿径向呈抛物线或对数分布，导致了床内颗粒所受合力的不均匀分布。在不同半径位置处的颗粒受到流体曳力不同，使得颗粒来不及在管箱内均匀混合，就随中心区液流进入管束，引起颗粒在管箱内循环运动和分布不均匀。设计原则是使分布板阻力从边缘向中心也按抛物线或规律增大，改变床内

27、液速沿径向的分布，中心区域的液速大，受到分布板的阻力也大，边缘附近液速小，受到的分布板阻力也小，从而改善颗粒的不均匀分布。0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0concentration 2.5% V 8m3/h V 9m3/h V 10m3/hsx 102r/R0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0concentration 2.5% V 8m3/h V 9m3/h V 10m3/hsx 102 r/R无分布板时固含率分布有分布板时固含率分布 在同一分布板高度下，随

28、着流量和颗粒体积分率的增加，颗粒分布不均匀度明显减小（5%），较大流速更易于实现颗粒的均匀分布。（7）效间过料装置 多效多相流蒸发器的效间设置过料装置，防止多相流蒸发器中加入的固体颗粒进入下一效蒸发器，同时满足细晶体随料液流动的要求；如果是旧蒸发器系统改造，还要能够防止旧蒸发器内原有垢层被清除后的大块垢片堵塞过料装置，实现两效之间料液的有效输送。 设计时，根据过料量、允许的管内流速，采用流体力学中固体颗粒流态化的计算方法来确定各段流通面积；由于流通面积增大，料液流动速度变慢，小于固体颗粒的自由沉降速度，不足以携带所加入的固体颗粒向上运动，颗粒向下做沉降运动，而料液向上流动。 该过料装置已获发明

29、专利ZL201110217050.1。过料装置结构（8 8）技术特点：）技术特点：l在线防垢，无清垢废液产生，对环境无污染。l有效地强化传热，管侧对流传热系数可提高到管侧对流传热系数可提高到 1.5-2.0倍，总倍，总传热系数比传统的管壳式蒸发器提高约30。l壁温降低，有效防止腐蚀现象发生。l可使设备的温差大，传热面积变小。l可以省略料液中容易结垢的成份和固体成份的预处理过程。l可在原有换热（蒸发）系统上改造，设备投资少、见效快。（9 9）优越性：）优越性：l适于加热或冷却表面上可能生成的各种结垢，包括结晶性的硬垢，生物和食物上的软垢，蛋白质和纤维状的结垢，其它的有机物垢和无机物垢。 l具有稳

30、定的传热系数K值和压力降P值。l保持原工艺流程和现有设备的安装状态不变。l所有原有的泵体还可以继续使用。l惰性固体颗粒不会污染料液，可以控制惰性固体颗粒在设备内的循环周期，既可以用于强制循环，也可以用于自然循环。l强化传热和防、除垢机理与物料的性质无关。 处理量的比较处理量的比较（10）应用实例）应用实例加热室蒸汽压力的比较（防垢）加热室蒸汽压力的比较（防垢）实例实例1 1、在山东某厂的含盐废水（其中氯化钙15%、氯化钠10%、SO42-等）蒸发操作中，采用多相流蒸发技术，将原蒸发装置中料液的强制循环方式改为自然循环，省去了循环泵，不仅大大节省了设备的运行能耗，同时提高了产量。实例实例2、连云

31、港某化工厂含盐废水清洁处理，废水含盐量10%左右（NaCl），溶液PH值78，废水中还含有3-氯丙稀、氯仿等。采用三效顺流自然循环真空蒸发流程、多相流蒸发结晶技术。各效蒸发室液相温度：一效105115，二效95105，三效6275。蒸汽消耗0.35t（汽）/1t(水)。 废水从10%浓度蒸发到约27%浓度，过饱和结晶回收氯化钠。实例实例3 3、某制药企业，物料：SUPER RO浓水；含有Cl-、SO42-；进料量600m/d；进料浓度：约16%；总蒸发量540m/d；pH6-9，将每日产生废水中的盐全部固化析出。 四效顺流多相流蒸发结晶工艺（分盐工艺）： 由于一效加热室温度较高且物料浓度低，物

32、料在一效不出结晶，采用蒸发时间短的管式降膜蒸发器；二效采用强制循环多相流蒸发结晶器结晶排硫酸钠、三效采用强制循环多相流蒸发器，四效采用强制循环多相流蒸发结晶器进行结晶排氯化钠，结晶后晶体粒度大约在0.150.3mm，氯化钠和硫酸钠溶液固液比到达要求后，进入稠厚器，再去离心机甩干排盐，母液返回二效蒸发器，继续蒸发。 二效、三效、四效采用多相流蒸发是为了防止在蒸发过程中氯化钠和硫酸钠晶体在加热管内出现结垢。在蒸发器中加入固体颗粒形成多相流蒸发，加入的固体颗粒一方面起到防垢作用，另一方面强化换热、提高传热系数，比传统蒸发器总传热系数提高15%30%；固体颗粒（采用刚玉颗粒）一次加入，参与循环，不用补

33、充。二效、三效、四效设置惰性颗粒加入口，二效、三效及四效之间设置防止颗粒溢出的过料装置。有关多相流蒸发结晶器和过料装置采用发明专利技术，专利号ZL201110217049.9、ZL201110217050.1。 采用该工艺是因为在NaCl-NaSO4-H2O体系中，在高于常温的条件下，该体系呈NaCl的溶解度随温度的升高而增加、NaSO4的溶解度随温度升高而降低的趋势，所以，将废水中氯化钠和硫酸钠蒸发至过饱和，进行结晶，在二效出硫酸钠、四效出氯化钠，分别得到硫酸钠和氯化钠，以增加废水处理后盐的经济附加值，提高经济性。工艺参数：由于废水中含有的Cl-浓度较高，具有很强的腐蚀性，蒸发过程中液相温度

34、不能高。采用生蒸汽温度130，0.27MPa（绝）； 一效液相温度：108112，二次蒸汽温度108；二效液相温度：8590，二次蒸汽温度85；三效液相温度：7276，二次蒸汽温度70；四效液相温度：5358，二次蒸汽温度53；汽耗、循环冷却水消耗：蒸发理论汽耗0.28kg（汽）/kg（水）；循环冷却水耗量约480t/h；每效加热室换热面积约350m2，四效共计1400 m2。 本方案的特点是：（1）蒸发过程中防垢，换热面上不结垢；（2）强化传热，节能效果好；（3）废水中含有的氯化钠、硫酸钠分别结晶排盐，提高经济性。实例实例4 4、吉林某企业，高盐废水处理正常值为320吨/天，最大值为360吨

35、/天；水质指标：序号水质指标单 位设计值1氨 氮g/L102硫酸钠g/L603pH12-134Nimg/L25Znmg/L46Comg/L37Camg/L0.28Femg/L29Mnmg/L0.110Cumg/L0.111Cdmg/L0.1 实施方案：硫酸钠废水蒸发结晶采用三效顺流多相流真空蒸发结晶工艺，真空度0.085MPa 。由于一效加热室温度较高且物料浓度低，物料在一效不出结晶，采用蒸发时间短的管式降膜蒸发器；二效采用自然循环多相流蒸发器，三效采用自然循环多相流蒸发结晶器进行结晶，结晶后硫酸钠溶液固液比达到要求后，去离心机甩干，湿物料去干燥，母液返回蒸发器，继续蒸发。 参数 效数液相温度

36、（）气相温度（）I效115125110120II效901008595III效52625055工艺参数（生蒸汽0.3MPa）循环冷却水134t/h电108.4kW(装机容量)蒸汽0.37t汽/t水（包括干燥）水电汽消耗指标实例实例5 5、宁夏某煤化工企业，蒸发量10吨/h, S=800m2水质水质原水水质原水水质蒸发结晶进水蒸发结晶进水（正常）（正常）蒸发结晶进水蒸发结晶进水（极端）（极端）mg/Lmmol/Lmg/Lmmol/Lmg/Lmmol/LK170.43503.712.9503.712.9Na1516.5718540.3809.618540.3809.6Ca2325.616.25593.829.61929.596.3Mg2141.2511.6394.823.7275.668.9NH41.70.0950.42.850.42.8Fe0.03Cl870.4124.5525789.9727.525789.9727.5SO42+123025.6136444.4758.836444.4758.8CO3233.291.110.00.00.00.0HCO3609.269.982074