高濃度有機物:可達數千甚至數萬毫克每升。其有機物主要源于纖維素降解產物,如葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等糖類,以及木質素、半纖維素等復雜有機物。
高黏度:大量長鏈有機分子和膠體物質致使廢水黏度較高。這一特性嚴重影響廢水的流動性和傳熱性能,極大地增加了處理難度。
易結垢:廢水中的懸浮物、膠體物質以及溶解性鹽類,在溫度變化、pH 值改變等條件下,極易沉淀并結垢,附著在換熱器表面,進而降低傳熱效率。
成分復雜:除有機物外,纖維素廢水還可能含有重金屬離子、酸堿物質、消毒劑等污染物,這使得廢水處理的復雜性和成本大幅增加。
傳熱效率低:高黏度和易結垢特性致使纖維素廢水在換熱器中的傳熱系數降低。為達到相同換熱效果,需更大換熱面積,這無疑增加了設備投資和運行成本。
設備腐蝕嚴重:廢水中的酸堿物質和某些化學物質會對換熱器材質產生腐蝕作用,縮短設備使用壽命,影響系統穩定運行。
清洗困難:結垢后的換熱器清洗難度較大,傳統清洗方法可能無法去除污垢,且清洗過程中可能對設備造成損壞。
結構特點:纏繞管換熱器主要由芯筒、纏繞管、外殼、進出口接管等部分構成。纏繞管通過特殊纏繞工藝,緊密纏繞在芯筒上,形成多層螺旋狀流道。這種結構使流體在管內流動時產生強烈湍流,增強了傳熱效果。同時,纏繞管良好的彈性變形能力,能夠適應一定的熱膨脹和熱應力變化,減少因溫度波動引起的設備損壞。
工作原理:纖維素廢水從換熱器一端進口進入纏繞管內,沿螺旋流道流動,與管外冷卻介質(如水或空氣)進行熱量交換。冷卻介質在外殼內空間流動,與纏繞管外壁接觸,吸收廢水熱量,使廢水溫度降低。通過控制冷卻介質流量和溫度,可實現對纖維素廢水溫度的精確調節。
材料特性:碳化硅是一種高性能陶瓷材料,具有高硬度、高強度和高耐磨性。其優異的物理和化學性質,使碳化硅換熱器在多種惡劣環境下表現出色。具體而言,碳化硅對所有化學物質幾乎呈惰性,能抵抗多種強酸、強堿和有機溶劑的腐蝕,包括氫氟酸等強腐蝕性介質。其熔點高達 2700℃(部分資料指出為 3000℃以上),熱膨脹系數低,抗熱震能力強。此外,碳化硅熱導率高達 120 - 200W/(m?K),遠高于其他耐腐蝕材料。
工作原理:在纖維素廢水處理中,碳化硅換熱器利用其高導熱性,使廢水在管內流動時,熱量能夠快速傳遞至管外,與冷卻介質進行高效熱交換。同時,其耐腐蝕性確保設備在強腐蝕性廢水環境中穩定運行。
結構特點:板型采用粗波紋、寬間隙通道結構設計,介質可流過板片換熱表面,不易發生堵塞、滯留現象,能有效防止固體顆粒物、懸浮物、纖維及粘稠物質的沉積、堵塞。板間無觸點,通過性好,設備運行時間更長。其 S 型流體通道擁有 5 - 16mm 寬間隙流道,無滯留區和死區。
工作原理:纖維素廢水和換熱介質分別在寬流道板式換熱器的不同流道內流動,通過板片進行熱量交換。結構設計使流體在流道內形成湍流,增強傳熱效果,同時避免纖維等物質的堵塞。
高傳熱效率:纏繞管結構使流體在管內形成強烈湍流,破壞熱邊界層,提高傳熱系數。與傳統管殼式換熱器相比,在相同換熱面積下,纏繞管換熱器能實現更大熱量交換,有效解決纖維素廢水傳熱效率低的問題。
良好的抗結垢性能:纏繞管螺旋流道設計使流體流動時不斷改變方向,產生離心力,可有效防止污垢在管壁沉積。此外,纏繞管的彈性變形能力能緩解因結垢產生的應力,減少結垢對設備性能的影響。
適應性強:纏繞管換熱器能適應纖維素廢水溫度、流量和壓力變化。其特殊結構可承受較大熱膨脹和熱應力,在溫度波動較大時仍能保持穩定運行性能。
占地面積小:因傳熱效率高,在達到相同換熱效果時,所需換熱面積小,設備占地面積相對較小,節省空間資源。
耐腐蝕性強:碳化硅對濃硫酸、王水、熔融鹽等強腐蝕介質呈化學惰性,年腐蝕速率低于 0.005mm。在氯堿工業中,其壽命較鈦材換熱器提升 100%,可達 10 年以上,能有效解決傳統金屬換熱器易受腐蝕的問題。
耐高溫性好:熔點高達 2700℃,可在 1600℃長期穩定運行。在煤化工氣化爐廢熱回收中,成功應對 1350℃合成氣急冷沖擊,避免傳統金屬設備因熱震產生裂紋。
高導熱性與高效傳熱:熱導率達 120 - 200W/(m?K),是 316L 不銹鋼的 3 - 5 倍。在乙烯裂解裝置中,換熱效率從 68% 提升至 82%,年節約蒸汽 1.2 萬噸。在相同傳熱效率下,所需換熱面積更小,降低設備體積和占用空間,減少材料使用成本。
抗磨損性佳:硬度僅次于金剛石,莫氏硬度達 9.5。在垃圾焚燒煙氣余熱回收中,1300℃煙氣沖刷下年磨損量 < 0.1mm,壽命是金屬換熱器的 5 倍。
防堵塞性能優異:粗波紋、寬間隙通道結構設計,有效防止固體顆粒物、懸浮物、纖維及粘稠物質的沉積、堵塞,適用于處理含纖維的纖維素廢水。
更高的熱回收率:能實現更高的熱回收率,降低能量損耗。
清洗維護方便:可拆卸結構便于清洗,可有效解決因纖維等物質堵塞導致的清洗困難問題。
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