Выпарные установки с гидрофобным теплоносителем

В этих многоступенчатых установках нагревание и испарение сточных вод происходит вследствие их контакта с жидким гидрофобным теплоносителем. В них возможно упаривать сточные воды до высоких концентраций, избежать отложения солей на теплообменных поверхностях, уменьшить коррозию оборудования. В качестве теплоносите;

Рис. 11−97. Схемы одноступенчатых контактных выпарных установок: а — испарения в камере контактного теплообменника; б — испарения в адиабатной ступени: 1 — контактные теплообменники; 2 — насосы; 3 — адиабатный испаритель лей можно использовать парафины различных типов, минеральные масла, силиконы и др. Гидрофобный теплоноситель должен быть практически нерастворим в воде, не образовывать эмульсий, не сорбировать растворенные в воде соли, хорошо отделяться от воды, быть термически устойчивым и иметь высокую теплоемкость. Предложено несколько установок с гидрофобным теплоносителем. Схема одной из них представлена на рис. 11−98.

Поступающую на концентрирование воду смешивают с рециркулирующим раствором и направляют в контактный теплообменник, где она нагревается гидрофобным теплоносителем. После этого вода поступает в адиабатный испаритель. Концентрированный раствор отводят насосом. Пары, образующиеся при испарении, направляют в конденсатор смешения, где она конденсируется при соприкосновении со струями дистиллята, перекачиваемого из ступени в ступень. Дистиллят, нагретый в ступенях конденсации, поступает в головной подогреватель, где дополнительно нагревается теплоносителем. Затем дистиллят подают в контактный теплообменник, где он отдает тепло гидрофобному теплоносителю. Часть охлажденного дистиллята отводят из установки, а другую часть подают на нижнюю ступень испарителя. Затраты тепла в таких установках на 1 кг испарений воды составляют 550−600 кДж. Одним из недостатков описанной установки является сложность и недостаточная эффективность.

Рис. II-98. Схема выпарной установки с гидрофобными теплоносителями: 1 — ступень адиабатного испарителя; 2 — конденсатор смешения; 3, 7, 8 — насосы; 4 — подогреватель; 5, 6 — контактные теплообменники.

сепарации теплоносителя от раствора и дистиллята, что ухудшает качество воды.

Разрабатываются установки с промежуточными твердыми теплоносителями, минеральными или металлическими. Увеличение интенсивности теплообмена в них происходит из-за более высокой скорости движения частиц относительно жидкости, большой разности плотностей сред, а также из-за высокой теплопроводности частиц.

Одним из путей для предотвращения выпадения карбонатной накипи на поверхностях теплообменника термических опреснителей может быть применение установок мгновенного испарения (УМИ). В таких установках исходная вода проходит последовательно через каскад трубчатых теплообменников-конденсаторов, встроенных непосредственно в камеры испарения, в которых ее доводят до кипения, а за счет тепла конденсации вторичных паров нагревают до температуры 82−85°С, при которой наблюдается слабое образование накипи. Затем воду направляют в головной подогреватель, где за счет подвода внешнего тепла (пара) она нагревается до 102−104°С и попадает последовательно в ряд камер низкого давления, где и происходит мгновенное вскипание и испарение. Таким образом удается разделить стадии нагрева и испарения. Накипь образуется в основРис. II-99. Схема одноступенчатой адиабатной испарительной установки: 1 — камера испарения; 2 — конденсатор; 3 — сборник; 4 — подогреватель; 5 — насосы.

ном в головном подогревателе, а также в испарительной камере. Схема одноступенчатой УМИ показана на рис. Н-99.

Производительность одноступенчатой УМИ вычисляют по формуле:

где W — расход жидкости; с — теплоемкость раствора; 0, 0_и — температура раствора соответственно на выходе из подогревателя и в камере испарения; г_ст — теплота испарения пара в ступени.

Удельный расход пара для одной ступени приблизительно равен 1 кг/кг. Для снижения расхода пара используют многоступенчатую установку. Расход пара на многоступенчатых УМИ приближается к расходу пара в многоступенчатых выпарных установках.

Схема многоступенчатой адиабатной испарительной установки показана на рис. II-100. Жидкость испаряется при переходе из одной камеры в другую. Такие установки нашли широкое применение при опреснении морской воды. Предложено большое число конструкций адиабатных испарительных установок.

Рис. II-100. Схема многоступенчатой адиабатной испарительной установки: 1 — ступень испарения; 2 — подогреватель; 3 — сборник; 4 — насосы.

Рис. II-101. Схема вертикальной адиабатной испарительной установки: 1 — конденсатор; 2 — желоб; 3 — канал для отвода конденсата; 4 — вертикальный канал; 5 — вакуум-насос; 6 — переточная труба; 7 — перегородка; 8 — испарительная камера; 9 — корпус

Разработана установка, представляющая собой вертикальную колонну (рис. II-101), имеющая ряд камер. Колонна работает под вакуумом. Вода поднимается снизу вверх по трубам. Концентрированный раствор удаляют из верхней камеры. Образовавшийся пар конденсируется на трубках конденсаторов, а дистиллят стекает по желобам в вертикальный канал.