Выпарные аппараты контактного типа

Степень концентрирования растворов можно значительно по­высить в выпарных установках без разделяющей поверхности теплообмена, т. е. при непосредственном соприкосновении упари­ваемого раствора с горячим теплоносителем.

Контактные выпарные аппараты могут различаться по типу теплоносителя: им является газ, жидкость или твердое вещество. Наибольшее распространение получили нагреватели типа газ — жидкость.

Отходящие газы различных технологических агрегатов при использовании их в контактных аппаратах частично очищаются. При этом улучшается состояние воздушной среды.

Слайд

Выпарные аппараты с барботажем топочных газов.

Для эф­фективного нагревания и выпаривания растворов применяются аппараты с барботажем топочных газов через слой жидкости. Топочные газы, попадая в корпус 1, проходят через барботажную решетку 2, распыляютсяв растворе на мелкие пу­зырьки и образуют большую поверхность теплообмена. Рас­творитель интенсивно испа­ряется за счет насыщения во­дяным паром газовых пузырь­ков, которые всплывают на по­верхность раствора, лопаются и выносят парогазовую смесь в надрастворное простран­ство. В результате температу­ра парогазовой смеси в надрастворном пространстве превышает температуру жидкостина 2—5 °С. Барботажные аппараты могут выполняться с одной барботажной решеткой. Применяют также бар­ботажные аппараты с мешалками. Аппараты отличаются простотой в изготовлении и эксплуа­тации; к недостаткам их следует отнести возможность загрязне­ния упариваемого раствора продуктами сгорания.

Слайд

Выпарные аппараты с погружными горелками.

 

Аппараты по­гружного горения (ЛИГ) получили широкое распространение для выпаривания до высоких концентраций растворов соляной, серной, фосфорной и других химически агрессивных кислот, а также растворов хлористого магния и натрия, сульфата натрия, железного купороса и других солей. АПГ эффективно исполь­зуют для выпаривания кристаллизующихся растворов.

Горячим теплоносителем в АПГ являются топочные газы, по­лучаемые в результате сжигания жидкого или газообразного топлива в горелках, погруженных непосредственно в выпаривае­мый раствор (отсюда название — выпарные аппараты с погруж­ным горением). Продукты сгорания выходят из горелки через распределительное устройство и барботируют через раствор.

Вторичный пар из аппарата удаляется вместе с топочными газами и больше не используется.

Парогазовая смесь из аппарата отводится в конденсатор, где конденсируются пары растворителя, а газ направляется в атмо­сферу или поступает в аппарат для поглощения газов жидко­стями (абсорбер) с целью очистки.

При непосредственном контакте дымовых газов с выпаривае­мым раствором процесс теплообмена имеет очень низкие потери.

Выпарные аппараты большой производительности могут иметь до трех погружных горелок.

По конструктивным признакам различают туннельные и цик­лонные погружные горелки

Погружная горелка состоит из смесителя для смешения топ­лива и воздуха и камеры сгорания этой смеси. Продукты сгорания из камеры подаются в жидкость на оптимальную глубину.

По принципу работы и конструктив­ным особенностям аппаратуры погруж­ного горения делятся на следующие Виды: с барботажной трубой и вынесенной камерой горения; С погружной горелкой, расположенной в циркуляционной тру­бе; аппараты эрлифтного типа.

Аппарат с погружной горелкой, расположенной в циркуля­ционной трубе, применяют для упаривания промышленных сточ­ных вод при интенсивном их перемешивании для предотвраще­ния осаждения солей и шламов. Погружная горелка 4 выполняет роль газлифного устройства и размещается в цир­куляционной трубе 2.

При выходе из сопла горелки продукты сгорания распреде­ляются в жидкости а виде пузырьков и струек, которые всплы­вая, увлекают за собой жидкость но кольцевому пространству и выбрасывают через окна 3 циркуляционной трубы. При этом в нижней части циркуляционной трубы вследствие разности гидростатических давлений в корпусе аппарата и внутри цир­куляционной трубы возникает интенсивная циркуляция рас­твора.

Для извлечения капель и брызг из парогазовой смеси в верх­ней части аппарата имеется сепаратор 5 с жалюзийным брызгоотделителем 6.

Уровень жидкости в аппарате поддерживается автоматиче­ским регулированием.

Для исключения возможности взрыва газовой смеси в АПГ в крышке сепаратора ставится взрывная мембрана.

Достоинствами аппаратов с погружным горением являются простота устройства, отсутствие греющих поверхностей нагрева и высокий коэффициент использования теплоты сгорания топ­лива.

К недостаткам АПГ следует отнести: необходимость более строгого контроля за процессом горения для исключения воз­можности взрыва газовой смеси в аппарате; сравнительно боль­шие габариты аппаратов (диаметр до 3,6 м и высота 7,2 м); не­обходимость установки громоздких конденсаторов для разделе­ния парогазовой смеси.

 

Слайд

В промышленности наибольшее применение нашли выпар­ные установки с прямоточным питанием

в которых греющий пар, вторичный пар и выпариваемый раствор проходят в одном направлении. В такой установке предвари­тельно подогретый в подогревателе 1 раствор переходит из од­ного корпуса в другой (2—4) благодаря разности давлений в корпусах. Из корпуса 4 вторичный пар направляется в баромет­рический конденсатор 5. За счет конденсации пара в установке создается необходимое разрежение. Выпаренный раствор отби­рается из последнего корпуса 4. Достоинством этой схемы яв­ляется возможность перемещения упариваемого раствора без применения насосов, только за счет понижения давления от первого корпуса к последнему. К недостаткам прямоточной схемы следует отнести повышение вязкости раствора в послед­нем корпусе вследствие снижения температуры и повышения концентрации от первого корпуса к последнему. В результате резко снижаются коэффициенты теплопередачи в той же пос­ледовательности.

Слайд

При схеме с противоточным питанием этот недостаток устраняется тем, что раствор и вторичный пар движутся в противоположных направлениях и по мере концентрирования раствора от последнего корпуса к первому темпера­тура в корпусах повышается. Вследствие этого вязкость раство­ра и коэффициенты теплопередачи изменяются по корпусам значительно меньше, чем при прямотоке. Это позволяет выпа­ривать растворы до более высоких концентраций с недопуще­нием выпадения кристаллов на поверхности теплообмена, сни­жающих коэффициенты теплопередачи. Противоточными установками пользуются при упаривании растворов, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации. Недо­статками противоточноной схемы являются некоторое увеличение расхода греющего пара (на 10—15%) по сравнению с прямото­ком и дополнительный расход электроэнергии на перекачивание раствора из корпуса в корпус в направлении возрастающих давлений.

 

Слайд

 

Выпарные установки с параллельным питанием применяются при выпаривании кристаллизующихся растворов и в тех случаях, когда не требуется большого кон­центрирования раствора. Выпариваемый раствор поступает од­новременно во все корпуса, греющий пар поступает в первый корпус, а вторичные пары — из корпуса в корпус. Упаренный раствор отбирается также из каждого корпуса. Достоинством "параллельной схемы является простая система коммуникаций для подачи исходного и отбора упаренного раствора.

 

Слайд

Схема смешанного тока может найти применение в тех случаях, когда применяется схема противо­тока. Преимуществом схемы смешанного тока по сравнений с противоточной является уменьшение числа перекачивающих насосов. Используется эта схема для упаривания растворов с по­вышенной вязкостью.В промышленных многокорпусных выпарных установках ап­параты часто соединяются коммуникациями так, чтобы их можно было собирать в различные схемы. Таким образом, часть корпусов включается параллельно, другая часть — последова­тельно.