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MVR蒸发器为什么结垢堵管

时间 2020-01-07

我们在使用MVR蒸发器进行蒸发作业的时候,经常会遇到换热管堵塞导致蒸发系统运行不畅的尴尬。那么MVR蒸发器为什么会堵管呢?是否有办法避免呢?
        MVR蒸发器(包括多效蒸发器)堵管的原因比较多,归纳起来有如下常见的个方面,需要我们对症下药以避免堵管事故频繁发生

1、硬度结垢堵管
        和家用自来水烧水类似,随着烧水次数的增多,在水壶四壁和底部会逐渐结一层白色或淡黄色的水垢。时间越久底层水垢越硬,但结垢通常以钙镁的碳酸盐为主,所用使用醋酸浸泡即可轻除去。
        工业用水如果没有做专门处理,也会含有一定的硬度。常见硬度主要为硫酸钙、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁等,它们都属于微溶或难溶物,这些物质在水中的溶解度非常低。尤其硫酸钙,在低温时溶解度相对较高,但随着温度的提高,其在水中溶解度反而会随之下降。
        MVR蒸发器运行过程,不仅要对水进行加热,还要对其进行蒸发浓缩,在加热和浓缩的过程中,钙镁盐会逐渐饱和并析出固相,部分固相在换热管壁处生成,然后附着在换热表面(以硫酸钙为最为显著)。随着MVR蒸发系统的不间断运行,蒸发器换热管垢层越积越厚以至于被彻底堵死。
        所以尽量降低原水硬度,是应对硬度堵管最有效的手段。
        其次对于MVR蒸发结晶工况,蒸发器物料的循环体系保持适当的固液比也可降低换热管的结垢速率。较高的含固量可以增加物料对换热器壁面的冲刷强度从而抑制结垢速率,同时较高的含固量也可以增加体系中的固体表面。垢层既然可以依附在换热管壁面,当然也能够依附在其它固体表面。

2、物料结晶堵管
        我们也经常遇见MVR蒸发器换热管被自身所产物料晶体堵死的情况。尤其是一些溶解度比较低的物料蒸发结晶,如:甲酸钙、碳酸钠MVR蒸发结晶系统,以及具有反溶解度物料的蒸发结晶,如:硫酸锌、硫酸锰MVR蒸发结晶系统。
        溶解度较低的物料在蒸发过程中,从结晶角度看,由于物料特性,其所能允许的溶液过饱和度通常很低,所得产品晶体粒径较小,即使在含固量不高的时候,溶液综合表观粘度也很大,晶体生长较为困难,溶液过饱和释放缓慢,容易积累超限而爆发成核。当过饱和没有充分释放时,物料被循环泵送入MVR蒸发器换热管,在高流速高湍流状态下,溶液过饱和会加速释放而产生众多细小晶核,部分晶核附着在换热表面逐渐形成垢层。
        对于具有反溶解度特性的物料,在MVR蒸发结晶过程,饱和状态下的物料被循环送入加热器的换热管,物料进入换热管受热后温度升高,导致溶解度下降,当循环量不足时会引发溶质提前在换热管中析出,这是硫酸锌或硫酸锰等具有反溶解度物料MVR蒸发结垢的主因。
        从上述分析可见,应对如上两种情况物料的蒸发结晶结垢堵管,需要尽可能增加系统的固体含量,同时运行过程保持系统所需要的较大的循环量。

3、有机物碳化结焦结垢
        部分物料含有有机溶质,高温蒸发运行时会发生碳化结焦,从而附着在换热表面,这种物料需要尽可能降低蒸发温度,最好蒸发前进行除油处理。

 4、运行不当堵管
        当系统中硬度不高,结晶产物不属于上述第二条情况时,有时候蒸发器换热管会被所产结晶物料堵塞,常见操作原因有如下几种
        1)循环泵频率太低(或MVR/多效蒸发器循环泵设计选型失误),循环量过小,蒸发器管间流速低,所产晶体在换热管下部聚集,无法随液流上行,因蒸发器上部含固量低,液面处产生的过饱和不能有效消除,当过饱和溶液从蒸发室运动到换热管下部时遇到大量积聚的,从而促使晶体在换热管局部持续生长,造成MVR蒸发器换热管堵塞。
        2)同样是因为循环泵频率过低的原因,在同样的热负荷下,溶液流经换热器流量低,经过换热器后温升就高,当物料在换热管内升温超限后,会在换热管上端沸腾浓缩,晶体析出粘附换热壁面。
        3)MVR蒸发器的运行液面需要人为设定,运行过程如果液面过低,会造成换热管内物料所受压总和降低,从而降低物料沸点,在换热管内就开始发生沸腾,从而析出晶体堵塞换热管。
        4)罐壁结垢,垢块脱落进入换热管引发换热管架桥堵管。

5、设计缺陷堵管
        MVR蒸发器(包括多效蒸发器)堵管原因多种多样,一般都有迹可循。设计过程中考虑不周,尤其是上述三种常见因素没有充分考虑,造成胎带缺陷,无论多高水平操作运行,都难很好避免堵管的发生。
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