
高鹽廢水中含有鈣、鎂離子和硫酸根離子、碳酸根離子、硅酸鹽等,它們?cè)谡舭l(fā)結(jié)晶過程中,不斷濃縮達(dá)到共飽和產(chǎn)生硫酸鈣、碳酸鈣等晶核及硅酸鹽膠體,晶核及膠體在蒸發(fā)器加熱管、換熱器的被加熱面上附著形成垢層。蒸發(fā)器、換熱器結(jié)垢后,需酸洗除垢,既耗時(shí)又會(huì)造成設(shè)備腐蝕。濃鹽廢水在蒸發(fā)汽化過程中,易產(chǎn)生二次蒸汽霧沫夾帶,霧沫中所帶的含鹽水滴附著在除沫器的絲網(wǎng)或折流板上,不斷濃縮析出晶體形成垢層,嚴(yán)重時(shí)造成二次蒸汽受阻。隨著循環(huán)的濃鹽廢水濃度不斷升高,廢水中所含硫酸鈣、碳酸鈣、硅酸鹽會(huì)在降膜式蒸發(fā)器的分布器縫隙處析出、附著結(jié)垢,造成部分分布器堵塞。
蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)濃鹽廢水中晶種控制量是蒸發(fā)結(jié)晶過程中,防止同種晶型、溶解度小的鹽析出附著于換熱管(或面)結(jié)垢的重要監(jiān)控指標(biāo)。其控制范圍窄,易波動(dòng),且監(jiān)測(cè)分析結(jié)果滯后,一旦未及時(shí)發(fā)現(xiàn)晶種量不足進(jìn)行調(diào)整時(shí),可能已發(fā)生了結(jié)垢現(xiàn)象。
MVR其工作過程是將低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,溫度、壓力提高,熱焓增加,然后進(jìn)入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動(dòng)外,整個(gè)蒸發(fā)過程中*生蒸汽從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,壓力、溫度升高,熱焓增加,然后送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣原來要廢棄的蒸汽就得到充分的利用,回收潛熱,提高熱效率,生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的30效。
MVR原理
MVR是蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù),(mechanical vapor recompression )的簡(jiǎn)稱。MVR蒸發(fā)器是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量,從而減少對(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。
MVR其工作過程是將低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,溫度、壓力提高,熱焓增加,然后進(jìn)入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動(dòng)外,整個(gè)蒸發(fā)過程中*生蒸汽從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,壓力、溫度升高,熱焓增加,然后送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣原來要廢棄的蒸汽就得到充分的利用,回收潛熱,提高熱效率,生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的30效
為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡(jiǎn)單和操作方便,可使用離心式壓縮機(jī)、羅茨式壓縮機(jī)。這些機(jī)器在1:1.2到1:2壓縮比范圍內(nèi)其體積流量較高。
MVR蒸發(fā)器技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)
MVR蒸發(fā)器技術(shù)原理概述。MVR是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽能量,從而減少對(duì)外界能源需求的一項(xiàng)技術(shù)。MVR蒸發(fā)器——機(jī)械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器,是利用高能效蒸汽壓縮機(jī)將物料中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮,把電能轉(zhuǎn)換成熱能,以提高二次蒸汽的焓值。被提高熱能的二次蒸汽壓入蒸發(fā)室進(jìn)行加熱,以達(dá)到循環(huán)利用二次蒸汽已有的熱能,從而不需要外部新鮮蒸汽,依靠蒸發(fā)器自循環(huán)來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮之目的。MVR蒸發(fā)器通過PLC、單片機(jī)、組態(tài)等形式來控制系統(tǒng)溫度、壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速,使系統(tǒng)保持蒸發(fā)平衡,當(dāng)達(dá)到設(shè)定濃度時(shí)進(jìn)行出料。
用于氣體壓縮的機(jī)器是按照正位移原理或動(dòng)力學(xué)原理來操作的。在正位移機(jī)器中,機(jī)器活動(dòng)件將吸入室和壓力室分隔開,操作室的體積減少而氣體壓力升高。在使用往復(fù)式壓縮機(jī)的情況下,這樣的過程通過氣缸內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。在動(dòng)力式機(jī)器中,通過葉輪片高周速的旋轉(zhuǎn)供給氣體能量。氣體首先被加速,然后通過位于葉輪下游的擴(kuò)散器減速,這樣高速度轉(zhuǎn)化為壓力能。根據(jù)流體通過葉輪的方向,將相關(guān)設(shè)備稱為軸流、混流或離心式壓縮機(jī)。由于蒸發(fā)裝置經(jīng)常是在真空范圍內(nèi)操作,加熱表面負(fù)荷中等且溫差小,所以通常采用離心式再壓縮機(jī)。
MVR蒸發(fā)器工作原理概述。從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,壓力、溫度升高,熱焓增加,然后送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣,原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潛熱,又提高了熱效率,生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的30效。
為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡(jiǎn)單和操作方便,經(jīng)常使用單效離心再壓縮器,也可以是高壓風(fēng)機(jī)或透平壓縮器。這些機(jī)器在1:1.2到1:2壓縮比范圍內(nèi)其體積流量較高。對(duì)于低的蒸發(fā)速率,也可用活塞式壓縮機(jī)、滑片壓縮機(jī)或是螺桿壓縮機(jī)。 MVR蒸發(fā)器節(jié)能實(shí)現(xiàn)原理。多效蒸發(fā)過程中,蒸發(fā)器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源,只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量,使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽,而MVR蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。
溶液設(shè)計(jì)在一個(gè)降膜蒸發(fā)器里,通過物料循環(huán)泵在加熱管內(nèi)循環(huán)。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱,將溶液加熱沸騰產(chǎn)生二次汽;產(chǎn)生的二次汽由渦輪增壓風(fēng)機(jī)吸入,經(jīng)增壓后二次汽溫度提高,并作為加熱熱源進(jìn)入加熱室循環(huán)蒸發(fā)。正常啟動(dòng)后,渦輪壓縮機(jī)將二次蒸汽吸入,經(jīng)增壓后變?yōu)榧訜嵴羝纱嗽丛床粩噙M(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)出的水分較終變成冷凝水排出。
由于成本原因,單級(jí)離心壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)被普遍用于機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)。離心壓縮機(jī)是體積控制機(jī)器,即無論吸入壓力多大,體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與**吸入壓力成比例。
預(yù)防結(jié)垢措施
(1)晶種法:通過在高鹽廢水中加入一定的硫酸鈣或氯化鈣作為晶種,利用與垢物相同的晶體表面對(duì)垢物的親和力,降低廢水中硫酸鈣過飽和度,使廢水中析出的硫酸鈣分子優(yōu)先附著在懸浮的晶種上,而不是沉積在加熱管內(nèi)壁上,達(dá)到了防垢的目的。
(2)加阻垢劑法:通過添加阻垢劑,去螯合廢水中的金屬結(jié)垢離子,防止它們與碳酸根、硫酸根結(jié)合而結(jié)垢。
(3)加酸法:加酸法是較傳統(tǒng)的化學(xué)清洗方法,調(diào)節(jié)廢水PH≤5.0,除去碳酸或碳酸氫根,防止結(jié)碳酸鈣垢。這種方法對(duì)各種沉積都有效,比機(jī)械方法省時(shí)。但化學(xué)清洗對(duì)系統(tǒng)和其他金屬部件有腐蝕性,容易出現(xiàn)腐蝕設(shè)備管線的事情,而且在排放時(shí)污染環(huán)境。
(4)凈化預(yù)處理法:采用硬度和堿度去除工藝,去除濃鹽廢水中的鈣、鎂離子和硫酸根、碳酸根離子,防止產(chǎn)生碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢。
(5)控制固液比法:外加熱式強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器生產(chǎn)過程中,可通過控制濃鹽廢水中固液比量在一定的范圍內(nèi),在軸流泵的作用下,含較多結(jié)晶體的廢水具有一定的流速,對(duì)換熱管內(nèi)壁有較強(qiáng)的沖刷作用,使晶核無法在加熱管內(nèi)壁附著形成垢層。
MVR系統(tǒng)組成
蒸發(fā)器:主題設(shè)備,包含加熱器、分離器、循環(huán)泵。
壓縮機(jī)系統(tǒng):核心設(shè)備,壓縮二次蒸汽提供蒸發(fā)熱源,提高二次蒸汽的熱焓。
預(yù)熱器:余熱利用及提高進(jìn)料溫度。
真空系統(tǒng):維持整個(gè)系統(tǒng)的真空度,從裝置中抽出部分不凝氣體以及溶液代入得氣體,以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定的蒸發(fā)狀態(tài)。
控制系統(tǒng):壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、閥門、流量計(jì)、溫度、壓力的控制調(diào)節(jié),以達(dá)到自動(dòng)蒸發(fā)、清洗、停機(jī)等操作。自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)不受損傷,保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡。
清洗系統(tǒng):使用CIP原位清洗或者拆除清洗。
MVR蒸發(fā)器和傳統(tǒng)蒸發(fā)器有什么區(qū)別啊?
發(fā)結(jié)晶、蒸發(fā)濃縮都是能耗較高的工藝,為提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性,目前,常見的三種蒸發(fā)濃縮設(shè)備工藝為熱力蒸汽再壓縮(TVR)、多效技術(shù)(MEE)、機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)。
1、熱力蒸汽再壓縮技術(shù)—TVR蒸發(fā)器
根據(jù)熱泵原理,來自沸騰室的蒸汽被加壓到較高壓力。
此時(shí),其所對(duì)應(yīng)飽和蒸汽相對(duì)加熱室的蒸汽溫度更高,蒸汽則可被再次利用,而采用蒸汽噴射壓縮器即可達(dá)到要求。根據(jù)TVR蒸發(fā)器特點(diǎn),使用一臺(tái)熱力蒸汽壓縮器所節(jié)約的能源與增加一效蒸發(fā)器所節(jié)約的能源相當(dāng),因此目前被較為廣泛地使用。但熱力蒸汽壓縮器的操作需一定數(shù)量的鮮蒸汽,即動(dòng)力蒸汽,大約可節(jié)能60%。
該工藝主要利用TVR熱泵把部分二次蒸汽進(jìn)行再壓縮作為加熱室熱源的濃縮設(shè)備。須具備穩(wěn)定供給0。7MPa以上飽和蒸汽的供應(yīng)條件。
TVR的性能好壞直接關(guān)系到蒸汽的節(jié)約效果,因此需要使用運(yùn)行性能有**的產(chǎn)品。
2、多效技術(shù)—MEE
多效蒸發(fā)技術(shù)的核心是利用**效產(chǎn)生的蒸汽作為后一效的加熱蒸汽,重復(fù)利用此原理,可進(jìn)一步降低鮮蒸汽的消耗。
整個(gè)傳熱過程中,**效的*高加熱溫度和*后一效的*低沸點(diǎn)溫度形成了總溫差,分配于各效中,但隨著效數(shù)的增加,其溫差也越來越小,但為達(dá)到蒸發(fā)效率須依次增加換熱面積,這樣會(huì)使投資費(fèi)用顯著增加。目前,整個(gè)技術(shù)項(xiàng)目中大約可節(jié)約50%的成本。
3、機(jī)械蒸汽再壓縮—MVR
機(jī)械蒸汽再壓縮時(shí),通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)將蒸發(fā)器蒸出的蒸汽壓縮至較高壓力,即再壓縮機(jī)給蒸汽增加能量,二次蒸汽被重復(fù)使用。
通過較少的電能產(chǎn)生的機(jī)械能被加入到工藝加熱介質(zhì)中,再進(jìn)入連續(xù)循環(huán),可節(jié)約85%的能源,而不需要一次蒸汽作為加熱介質(zhì),避免的能源的浪費(fèi)。在多效裝置中,若有n效,則冷凝熱約為一次能量輸入的1/n被完全浪費(fèi)。此外,蒸汽噴射壓縮器只能壓縮一部分的二次蒸汽,動(dòng)力蒸汽的能量必須作為余熱釋放給冷卻水被浪費(fèi)。
而機(jī)械蒸汽再壓縮熱泵原理的使用可以顯著減少甚至消除通過冷凝器釋放的熱量,是新一代被廣泛推廣的節(jié)能技術(shù)。
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