蒸发结晶常用增稠设备-旋流器和增稠器的选用

在废水零排放蒸发结晶系统中,蒸发结晶出的浆料需要经过增浓设备增浓，固体含量由20~30%增加到50~70%以增加离心机的进料浓度以提高离心机的分离效率。增浓设备主要有两种:旋流器和增稠器。二者在原理、特点,布置等方面不同。不同的厂家根据自身的使用经验、习惯和喜好做出选择。为选择方便,以下综合介绍两种增稠设备的原理及各自特点,为改建和新建的设计提供参考。

一、旋流器

1、旋流器的工作原理

旋流器作为一种用来分离和增稠悬浮液的设备,在真空制盐装置、采矿、石油、化工、建材、医药、食品和水处理等行业广泛采用。旋流器又称旋液分离器,是一种利用离心力从液流中分离固体颗粒的设备。

旋流器不能将固体颗粒与液体介质完全分开流体在旋流器内做旋转的过程中，大小不同的颗粒所受的惯性离心力大小不同,于是各自的沉降速度也不同，较大的固体颗粒从下旋流液中抛到器壁后，随液流下降到锥形底的出口，成为较浓的悬浮液排出,称为底流。清液或含较细颗粒的液体,则成为向上的内旋流经中心管排出,称为溢流。

2、旋流器的优缺点

旋流器直径通常比较小,其原因在于固体与液体密度差比较小。在一定的进口线速度下,要维持必要的分离作用力,应缩小旋转半径,这样离心沉降速度可提高使得离心沉降速度提高:同时加大锥形部分的高度则增加了液流的行程,从而使得停留时间加长。旋流器可以多个组成一组来使用，可从液流中分离出直径为几个微米的小颗粒,作为分级设备应用更加广泛。

旋流器具有较高的分离效率、构造简单、处理量大和占地面积小、造价低、安装布置方便等特点。比如:在布置的时候只需要支撑在离心机或者浓料收集设备的上方即可，而且旋流器出料都有一定的压力,便于输送物料和多级串联使用。但同时也由于圆桶直径小（常见范围是50~500mm),液体进口流速大（可到10m/s),故阻力损失大,磨损也比较严重,在设计中要注意考虑这点。

二、增稠器

1、增稠器的工作原理

增稠器作为一种浆料增浓设备。为提高底流浓度,增稠器底部的锥角一般设计都比较小。增稠器中固体浓度分布在重力场及浓密机内水流夹带的作用下,浆料中的固体颗粒沿增稠器的竖直方向按照一定的规律分布在增稠器中,其浓度分布基本可划分为三个区域:澄清区、沉降区、压缩区。

 

（1）澄清区

在真空制盐中，浓度为20%~30%左右盐浆经过输送泵连续进入增稠器的中心桶(给料井)盐浆中的固体和液体在重力场的作用下固液分离。分离出的部分液体在向下运动时受到下部物料的阻挡进而转化为横向水流。横向水流运动至增稠器的器壁受到器壁的阻挡转化为向上运动的水流，进而在深锥上部形成浓度极小的澄清区,最终由溢流管排出。

（2）沉降区

浆料中的固体颗粒因重力作用在增稠器内下沉并增浓,且下沉规律遵循斯托克定律:固体颗粒的沉降速度与颗粒的直径平方成正比,与固体颗粒及周围介质的密度差成正比。固体沉降主要发生在沉降区。在这一区域内,随深度的增加,浓度增加幅度大。

（3）压缩区

浆料进入压缩区后，由于其上部液柱的压力作用,沉降过程进入压缩脱水阶段,此时固液分离由固体颗粒的沉降变成了水从浓相层中挤压出来的一个过程。在压缩区内,随深度的增加,浓度变化的幅度小,达到一定的深度,固体浓度恒定。根据克莱文杰压缩定律,压缩程度是时间及沉降层高度的函数,即沉降层越高,压缩时间越长则压缩率越大。在真空制盐的连续生产中,增稠器连续出料,压缩时间缩短,且为防止排盐管道因固体含量过高造成的堵塞,出料口并不设在增稠器的深锥最底部,而是在锥底偏上的位置,位于沉降区底部,压缩区上部以保证排浆料浓度适中。

2、增稠器的优缺点

增稠器有带搅拌装置也有不带的.要根据具体的物料特性和使用经验来科学设计。例如:在真空制盐装置中,由于盐浆流动性比较好,盐的溶解度随温度变化不大,而且连续生产,一般并不带搅拌装置，而在氯化铵和采矿等行业，由于物料的特性，需要增加搅拌装置(一般转速很小)，以保证适当的流动性。增稠器虽然有体积较大,造价相对较高,布置上占用的面积大,楼层比旋流器要提高以保证增稠器到离心机的操作距离等缺点,但是同时具有底流浓度高,压力损失小(为常压容器)，同时在一定时间内可以作为中转设备使用等优点。

综上所述，旋流器和增稠器各有其特点和优势，在实际应用中应根据具体的处理量、悬浮液性质、成本与效益以及工艺要求等因素来综合考虑选择合适的设备。