垃圾渗滤液浓缩用MVR蒸发管内CaCO3结垢过程数值分析＊

第4卷第4期新能源进展Vol.4No.42016年8月ADVANCESINNEWANDRENEWABLEENERGYAug.2016*收稿日期：2016-05-13修订日期：2016-06-12基金项目：广东省科技计划项目（2014B050505014）；佛山市院市合作项目（2014HK100061）†通信作者：冯自平，E-mail：fengzp@ms.giec.ac.cn文章编号：2095-560X（2016）04-0320-08垃圾渗滤液浓缩用MVR蒸发管内CaCO3结垢过程数值分析*杨承志1,2,3，黄冲1,2,3，冯自平1,2,3†，李帅旗1,2,3，何世辉1,2,3（1.中国科学院广州能源研究所，广州510640；2.中国科学院可再生能源重点实验室，广州510640；3.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州510640）摘要：基于圆管立式降膜蒸发传热传质的相关理论，建立了其管内CaCO3结垢过程的数学模型，并应用于垃圾渗滤液浓缩用机械蒸汽再压缩（MVR）立式降膜蒸发管内CaCO3结垢过程研究，得到了各结垢参数在不同结垢阶段的变化规律。结果表明：结垢初期，蒸发管内CaCO3的沉积速率远大于剥蚀速率，净存速率较大，污垢层厚度、污垢热阻快速增加，使得蒸发管总传热系数快速减小，进而引起蒸发器的蒸发量、浓缩比快速减小；结垢中期，CaCO3的净存速率变小，污垢增加变缓，各结垢参数变化趋势由急变缓；结垢末期，CaCO3的净存速率趋近于零，污垢不再增加，各结垢参数趋于稳定；相比蒸发管入口，出口液膜溶液的流量小、CaCO3浓度高，结垢更严重，且受整个蒸发管结垢的影响，液膜溶液流量、CaCO3浓度变化较大，各结垢参数变化更迅速，更早趋于稳定。关键词：垃圾渗滤液；浓缩；机械蒸汽再压缩（MVR）；蒸发管；CaCO3污垢中图分类号：TK11文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.2095-560X.2016.04.009NumericalAnalysisontheProcessofCaCO3FoulingofMVREvaporationTubeforLandfillLeachateConcentrationYANGCheng-zhi1,2,3,HUANGChong1,2,3,FENGZi-ping1,2,3,LIShuai-qi1,2,3,HEShi-hui1,2,3(1.GuangzhouInstituteofEnergyConversion,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640,China;2.KeyLaboratoryofRenewableEnergy,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640,China;3.GuangdongProvincialKeyLaboratoryofNewandRenewableEnergyResearchandDevelopment,Guangzhou510640,China)Abstract:Basedontherelatedtheoriesofheatandmasstransferinverticalfallingfilmevaporation,themathematicalmodeloftheprocessofCaCO3foulinginthetubewasestablished.ItwasappliedtotheresearchontheprocessofCaCO3foulingintheverticaldropfilmevaporationtubeofmechanicalvapourrecompression(MVR)forlandfillleachateconcentration,andthefoulingparameters’changerulesofdifferentstageswereobtained.Theresultsshowed:intheinitialstageoffouling,thedepositionrateofCaCO3wasmuchlargerthantheremovalrateintheevaporationtube,thetotalratewaslarger,andthefoulinglayerthicknessandfoulingresistanceincreasedrapidly,whichcausedthatthetotalheattransfercoefficientoftheevaporatorreducedquickly,andthattheevaporationcapacityandconcentrationratiooftheevapora