水处理技术干货分享-蒸发结晶（1）

水处理技术干货分享-蒸发结晶（1）

一、蒸发量计算

首先根据设计进水水量、密度、含盐量计算系统蒸发量。

蒸发量计算公式为：

外排浓盐浆量,其中W——蒸发水量（二次蒸汽量） kg/h

F——进料的质量流量  kg/h   X1：进料含盐质量分数  %

X2：浓缩液含盐质量分数 %      S：外排浓盐浆量  kg/h

 

 

举例：蒸发系统处理量45m³/H，溶质为硫酸铵，含盐量12%，要求蒸发浓缩到45%后外排。

计算：查询12%的硫酸铵溶液的密度为1.062t/m3，进料质量流量=45*1.062*1000=47790kg/h，要求蒸发浓缩到45%，则实际设计中X₂按照45%核算。计算系统的蒸发量

外排浓盐浆量=47790-35046=12744kg/h

注意：需注意设计输入资料的进料流量单位，如果是体积流量（m3/h），要乘以密度换算成质量流量（kg/h）。我遇到很多设计人员将体积流量等效为质量流量，这种等效在进料浓度低时影响不大，但在进料浓度比较高时，会导致设计蒸发量小于实际值，导致后续的换热面积、压缩机选型偏小等，运行中实际处理能力达不到设计值，进而影响验收。

二、结晶盐计算

结晶盐的计算涉及到蒸发系统稠厚器、母液罐、离心机、干燥系统的选型，结晶盐的计算比较简单，绝干结晶盐量S1=F*X₁

举例：蒸发系统处理量45m³/H，溶质为硫酸铵，含盐量12%，密度为1.062t/m3，计算结晶盐量。

绝干结晶盐量

离心机离心后的结晶盐含水率一般＜5%，按照5%含水率核算，离心机下盐量

离心后的盐经干燥后，含水率＜0.5%，按照0.5%含水率核算，干燥系统产量

三、沸点升计算

沸点升的选择对蒸发系统的影响很大，不当的沸点升会导致设计换热温差有较大偏离：沸点升选择过高，导致换热面积选型、压缩机温升、水泵选型偏高，造成投资成本和运行成本偏高；沸点升选择过低，则会导致系统处理量无法达到设计要求，影响后续的系统验收。

沸点升的影响因素：

（1）溶质使溶液沸点升高

针对单一溶质，目前相关书籍能查询到各种溶液在常压下的沸点升高数据，可进行整理汇总。实际项目的废水中不会只有一种溶质，当有实际水样时，可在实验室做沸点升高试验，得到废水的沸点升数据。以上数据一般均为常压下的沸点升数据，在非常压下则可用下列近似公式计算：（部分书籍中有详细介绍，比如薛叙明主编的《传热应用技术》 P119）。

其中△’——任一指定压强下的溶液沸点升高，K

△’_常——常压下的溶液沸点升高，K

f——校正系数

T——实际压强（蒸发压力）下纯水的沸点，K

r——实际压强（蒸发压力）下纯水的汽化热，kj/kg

（2）液柱静压强使溶液沸点升高

蒸发器运行时要维持一定的液位，这会使溶液内部的压强比液面上的压强高，进而导致溶液内部的沸点比液面上的高，两者之差称为业主静压头引起的温度差损失，工程上一般采取简化的方法，即溶液内部的沸点以溶液中层出的平均压强计算，即：

其中Pm——溶液中部的平均压强，pa

P₀——液面压强（二次蒸汽的压强、蒸发压力），pa

ρ——溶液的平均密度，kg/m3

h——液层高度，m

g——重力加速度，9.81m/S²

计算出中部的平均压强Pm后，查询该压强下纯水的沸点，并按以下公式计算：

其中△39;39;——液柱静压强下溶液沸点升高值

t_pm——平均压强Pm下对应的纯水的沸点，℃

T——二次蒸汽的压强P₀下对应的纯水的沸点，℃

以上计算方法，建议做成excel表格，便于后续计算整理。

常压下不同浓度盐溶液的沸点：

 

沸点升计算表格：