蒸發(fā)設備防垢及多相流防垢技術在蒸發(fā)中的應用-文庫吧
2025-02-08 02:22 本頁面
【正文】 大程度上影響著結垢過程。 污垢的沉積與剝落 沸騰表面上污垢形成 垢層的結構A：松散堆積，如沙丘狀、熱導率低；B：晶化前沿；C：結晶層、熱導率高。五、蒸發(fā)設備防除垢加熱管壁上形成的污垢主要是下面三種：l結晶垢 經(jīng)常遇到。如蒸發(fā)時鹽濃度不斷提高，直至溶液過飽和，晶粒析出并沉積。主要取決于物質的溶解度。如果溶液中主要是單鹽，則垢層較厚，結垢致密，與壁面的結合較牢固；若是復鹽，則垢層較薄，并由結晶團塊組成，常包含清洗薄弱環(huán)節(jié)而易于脫落。垢層的形成受到溫度和流速的影響。l化學反應污垢 當料液與加熱表面接觸時，由于自氧化和聚合反應而生成反應污垢。例如單體烴類在接觸足夠高溫度的壁面時，可以進行聚合反應而生成聚合物，并牢固地附著于器壁。有些壁面的金屬雜質（或者腐蝕產(chǎn)物）有助于氧化，特別是裝置中某些不密封部位，更易促使料液的自氧化。若壁溫很高，會導致結焦。這種垢層硬而韌，不易除去。 l腐蝕垢 由表面的化學或電化學腐蝕引起。如通過均勻腐蝕或孔蝕使金屬受損，產(chǎn)生金屬腐蝕產(chǎn)物。該產(chǎn)物一方面造成換熱表面熱阻增大，又可起到催化劑作用，有利于其他結垢過程；另一方面腐蝕后增加了金屬表面的粗糙度，有利于沉積結垢并增強了壁面的晶核附著能力。金屬腐蝕產(chǎn)物本身既可使壁面造成垢層，同時其脫落的銹屑可隨料液攜帶到別處沉積，即增加了料液中的污物。 常見防垢蒸發(fā)設備的結構及特點 （ 1）列文蒸發(fā)器 結構特點是加熱室上端設置一段高度為~5m的圓筒作為沸騰室，因此加熱管內溶液較一般蒸發(fā)器內多承受一段液柱靜壓力，溶液只有上升到壓強較低的蒸發(fā)室內才能沸騰汽化，這樣可以避免溶液在加熱管中結垢或析出晶體。 循環(huán)速度可高達 2~3m/s，傳熱效果好，加熱管內不會有晶體堵塞，故適用于處理有晶體析出或易結垢的溶液。因循環(huán)管必須保持一定的高度（一般約為 7~8m），故這種蒸發(fā)器要求廠房高，同時消耗材料較多。此外，這種蒸發(fā)器的液柱靜壓強大，故要求較高壓強的加熱蒸汽才能維持一定的溫度差。 （ 2）強制循環(huán)蒸發(fā)器在強制循環(huán)蒸發(fā)器中，液體在加熱管內的循環(huán)流速通常在 ~（當懸浮液中晶粒多，所用管材硬度低，液體粘度較大時，選用低值），過高的流速將耗費過多的能量，且增加系統(tǒng)磨損。加熱室可以是立式單程加熱或立式雙程加熱，也可以是臥式雙程加熱。后者的設備總高較小，但管子不易清洗，且容易被晶粒磨損。為抑制加熱區(qū)內汽化，可采用立式長管蒸發(fā)器的方法，在加熱區(qū)之上保持一定液面高度，或采用出口節(jié)流的辦法。 強制循環(huán)蒸發(fā)器的優(yōu)點：傳熱系數(shù)大、抗鹽析、抗結垢、適用性能好、易于清洗。缺點：造價高，溶液停留時間長，為抑制加熱區(qū)內汽化，傳入的全部熱量以顯熱形式從加熱區(qū)攜出，循環(huán)液的平均溫度較高，從而降低了總的有效傳熱溫差。 （ 3）反循環(huán)蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器的加熱管較長，其長徑之比為 50~100。在開車時可以通入助推蒸汽，以實現(xiàn)初始循環(huán)，待正常運行時可以關掉助推蒸汽。循環(huán)速度可達 。由于它是設法在加熱室造成一個過剩壓力，使溶液有可能獲得一個過熱溫度而不在加熱室沸騰汽化，從而減輕加熱面的積垢。（ 4）旋轉紐帶自動清洗式蒸發(fā)器 它是直接利用料液的循環(huán)流動帶動蒸發(fā)器加熱管內的自動清洗結構元件 —— 螺旋紐帶旋轉 (溫升 3℃ 、循環(huán)速度 1m/s），對加熱面上的污垢進行自動清洗，同時，紐帶在旋轉過程中擾動邊界層，使對流傳熱中熱阻最大的邊界滯流層的傳熱過程得到有效強化，以此達到降低能耗、提高產(chǎn)量的目的。 犧牲傳熱效率、增大能耗、提高設備造價為代價，防垢效果并不顯著。 （ 5） L型蒸發(fā)器：n 加熱區(qū)具有足夠的液柱靜壓力來抑制加熱面上溶液的沸騰，能確保加熱管內的溶液不沸騰，減少結垢和腐蝕現(xiàn)象。n 加熱室水平放置，與列文蒸發(fā)器相比，設備總高度降低 3~9米。n 河北省眺山化工廠碳酸鉀蒸發(fā) 汽液固三相循環(huán)流化床蒸發(fā)防垢技術 汽液固三相循環(huán)流化床蒸發(fā)流程示意l 在蒸發(fā)系統(tǒng)中加入一定量、一定尺寸的惰性顆粒，被循環(huán)液體帶入加熱室，經(jīng)均勻分布后，在加熱管內形成汽液固三相流。l 汽液固三相進入顆粒分離裝置，固體顆粒被分離下來進入下降管參與循環(huán)，再次進入加熱室；汽液混合物進入汽液分離室進行汽液分離，液體參與下一循環(huán)。l 固體顆粒不斷穿過流動邊界層，增強了液體的湍動程度；少數(shù)顆粒與換熱壁面的不斷碰撞、混合流體對壁面的沖刷等作用增加流動的湍動程度，可有效防止換熱壁面上污垢的沉積。 （ 1）原理（ 2）加熱管內汽液固三相流的流動結構和相關機理豎直管內的流動結構和換熱方式A區(qū)，液體溫度低于飽和溫度且管壁溫度也低于汽化所需的溫度，不發(fā)生相變，沒有汽泡產(chǎn)生，換熱方式為液固兩相流的 強制對流 換熱。B區(qū)，液體主流溫度仍然低于飽和溫度，但管壁已經(jīng)過熱足以產(chǎn)生汽泡，汽泡脫離管壁后進入過冷液體時即凝結而消失。汽泡的產(chǎn)生和消失對液體起擾動作用，開始破壞流體邊界層，再加上顆粒對邊界層的破壞，使得換熱系數(shù)有所增加。換熱方式為 過冷沸騰 。C區(qū)和 D區(qū)，液體的平均溫度等于相應壓力下的飽和溫度，而管壁又有足夠的過熱度，同時固體顆粒對壁面的撞擊，此時活化點增多，生成的汽泡也增多，流動結構由細泡狀流動發(fā)展到汽泡彈狀流動。在此區(qū)換熱主要靠 汽泡 從壁面吸收蒸發(fā)潛熱和一部分過熱液體被汽泡帶入主流的 對流 方式進行，換熱系數(shù)同 B區(qū)相比有所增大。加入的固體顆粒對強化流動沸騰傳熱具有如下效應：
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