蒸发结晶设备

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1048页（3482字）

制盐蒸发罐主要由3部分组成：加热室，蒸发室，循环泵。物料在加热室内受热；在蒸发室内蒸发，同时NaC1结晶析出；循环泵维持物料持续运行。制盐的蒸发罐也可叫蒸发结晶器。

(一)蒸发结晶罐的结构类型

制盐蒸发罐常用的有两种：标准型蒸发罐(图3－4－47)和外加热式强制循环蒸发罐(图3－4－57)。随着制盐技术的进展和对产盐粒度的有效控制，新的罐型也在陆续被研究采用，图3－4－58～3－4－62是近年来国外制盐工业中所用蒸发罐的结构示意图。

图3－4－57 外加热式强制循环蒸发罐结构图

1－二次汽管 2－蒸发室 3－上循环管 4－上锥 5－加热室 6－下锥 7－循环泵 8－下循环管 9－盐脚 10－分盐帽

图3－4－58 外加热、强循环、无盐脚蒸发罐结构图

1－二次汽管 2－蒸发室 3－上循环管 4－上锥 5－加热室 6－下锥 7－循环泵 8－下循环管 9－导流板

图3－4－59 外热、强循环、轴向流动蒸发罐结晶图

1－二次汽管 2－蒸发室 3－上循环管 4－上锥 5－加热室 6－下锥 7－循环泵 8－下循环泵 9－盐脚 10－排液限流器

图3－4－60 外热、强循环、轴向流动蒸发罐结构图

图注意义同图3－4－59

图3－4－61 外热、强循环、育晶型蒸发罐结构图

1－二次汽管 2－蒸发室 3－上循环管 4－上锥 5－加热室 6－下锥 7－循环泵 8－下循环管 9－下降管 10－育晶管

图3－4－62 外热、强循环逆流式蒸发罐示意图

1－二次汽管 2－蒸发室 3－上循环管 4－上锥 5－加热室 6－下锥 7－循环泵 8－下循环管 9－盐脚 10－排料限流器

(二)各种蒸发结晶罐的特点

1．标准型蒸发结晶罐(图3－4－47) 加热管长2．0～4．0m，配用动力小于0．1kW／m²(加热面积)，传热系数较小，罐内物料呈竖向流动，蒸发的热物料短路较小；轴流式推进器安装维修难度大。装置规模不宜太大，否则制造困难，造价高；产盐粒径0．3～0．5mm。

2．外加热式强制循环蒸发结晶罐(图3－4－57、3－4－58) 是目前国内采用最广泛的罐型。加热管长5．5～7．0m，配用动力0．2～0．35kW／m²(加热面积)，传热系数较大，热物料从蒸发室切向进入，热短路损失较大；蒸发室、加热室、循环泵各为独立的部分，便于制造，安装、检修；大型装置可设多个加热室，适用各种规模装置，设备造价适中。

图3－4－57为设有盐脚结构，便于罐内块盐的汇集排出，减小堵管几率，罐内盐晶可在盐脚内汇拢处理，有利于产品质量控制。

两种罐型生产的产盐粒径为0．3～0．4mm。

3．外热式强制循环轴向流动蒸发罐(图3－4－59、3－4－60) 管长5．5～7．0mm，配用动力0．1～0．2kW／m²(加热面积)，传热系数大，热物料在罐内呈轴向流动，热短路损失较小；蒸发室安装高度略高；产盐粒径0．3～0．5mm。

两种罐型均设置母液排出口，排母液口的设备区段断面局部扩大，避免过多盐晶带出。

4．育晶型蒸发结晶罐(图3－4－61) 热交换，蒸发器及循环泵部分与外热式强制循环罐型一样，增设育晶罐后可生产粒径大于1．0mm的盐，循环泵转速不宜太高，以免盐晶粉碎过多。

5．外热式强制循环逆流式蒸发结晶罐(图3－4－62) 所谓逆流式是指在蒸发器内热物料主流与以上各种罐型的方向相反。管长、动力配置及传热系数与外热式强制循环罐型一样。安装高度较高。由于蒸发结晶罐内物料只有向上的流动，晶体在饱和区滞留时间长，晶体容易长大、产盐粒径0．4～1．0mm。

(三)蒸发结晶器的主要工艺尺寸

1．蒸发器直径(D)和高(H) 宽敞的蒸发空间可以使蒸发的二次蒸汽中液沫夹带量大幅度下降，但经济合理的蒸发空间常根据实践经验确定。计算方法有以下3种。

(1)“蒸发体积强度”法：

πD²H×V_许=W_n (3－4－44)

式中 D——蒸发器直径(m)

H——蒸发器蒸发空间高(m)，通常为2．5～3．0m

V_许——容许蒸发体积强度，1．1～1．5m³／(s·m³)，低压状态取上限值

W_n——蒸发器应蒸发蒸汽量(m³／s)

通常蒸发空间高(H)确定为2．5～3．0m。因为在这种高度时，二次蒸汽从沸腾液体上逸出时所带的液滴大部分已能沉降分离回落。

(2)“许用质量速度法”：

W_n=πD₂·U_许V_n／3600 (3－4－46)

式中 U_许——容许的质量速度(kg／m²·h)(每1m²蒸发表面每1h容许的蒸发量)

V_n——蒸发工况下，蒸汽的比容(m³／kg)

U_许与蒸发工况有关。可由图3－4－63中查取。

图3－4－63 蒸发许用质量速度图

(3)“近似比例法” 将蒸发器看作分离器，以0．068作为气体通过分离器的基础速度，实际气体速度与基础速度比值R_d，根据经验取用，由此即可计算蒸发器直径：

式中 R_d——速度比，由经验确定

R_d=0．44(一般情况)

R_d=1．15(设置丝网除沫情况下)

r_L——运行状态下液体重度(kg／m³)

r_V——运行状态下汽体重度(kg／m³)

D——蒸发器直径(m)

2．装料容积 指循环管进出口间的容积，是热物料完成蒸发和氯化钠过饱和析出结晶的地方。物料每一次循环流经该区间时间应有15～30s。

3．循环管直径 对标准罐而言，中央循环管断面积为加热管横截面总和的0．4～1．0倍。外热式强制循环蒸发罐，其下循环管截面积为加热管横截面积总和的0．9～1．1倍；上循环管截面与下循环管截面相等，或者上循环管直径取为蒸发罐直径的0．2～0．3倍。

4．二次蒸汽管径 二次蒸汽管径各效不同，应与蒸汽比容变化相适应。二次蒸汽管内蒸汽流速10m／s～30m／s，压力降低的工况流速取上限。

5．盐脚直径 按每1m²截面落盐14t／h确定。