机械蒸汽再压缩降膜蒸发工艺方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械蒸汽再压缩蒸发系统(MVR)，主要用于高含盐废水处理系统，可将废水中的盐分进行蒸发浓缩和结晶，冷凝后的水可以回收利用，形成盐分固体可以作为回收资源，实现废水的“零排放”的系统。
【背景技术】
[0002]早在上世纪60年代，德国和法国已经成功的将机械式蒸汽再压缩技术应用于化工、制药、造纸、污水处理、海水淡化等行业。
[0003]“机械式蒸汽再压缩”蒸发系统简称MVR蒸发器是英文(Mechanical VaporRecompress1n)的缩写。它是国际上二十世纪九十年代末开发出来的一种新型高效节能蒸发设备。MVR蒸发器是采用低温和低压汽蒸技术和清洁能源一一 “电能”，产生蒸汽，将媒介中的水分分离出来。目前MVR是国际上最先进的蒸发技术，是替代传统蒸发器的升级换代产品，只有北美和欧洲等一些发达国家掌握了该项技术在众多领域中的应用。
[0004]MVR蒸发器从2007年起开始从北美和欧洲进入中国市场，主要应用在食品深加工、奶制品行业和饮料等行业。随着经济的飞速发展，我国水环境污染也越来越严峻，所以工业企业废水“零排放”被提上日程，目前，国内高盐废水处理系统中的蒸发装置多采用普通多效蒸发装置，相较于机械蒸汽再压缩蒸发系统(MVR蒸发系统)能耗较高、稳定性较低、占地面积大、运行成本较高。
【发明内容】
[0005]为了解决上述难点，本发明提供一种机械蒸汽再压缩降膜蒸发工艺方法及其系统，使蒸汽循环再利用，大大降低能源消耗，污废水处理能力大大提高，自动化程度高，操作简单方便，适用于规模化生产。
[0006]本发明的技术方案是:一种机械蒸汽再压缩降膜蒸发工艺方法，具体步骤如下:
[0007]I)高盐废水预处理:物料通过进料泵经入预热器，利用降膜蒸发器二次蒸汽冷凝下来的凝结水作为预热器的热源，将物料预热，预热后的物料进入液体混合装置，与降膜蒸发器的蒸发室出来的液体混合后送入降膜蒸发器；
[0008]2)降膜蒸发系统:物料经入降膜蒸发器后，经过蒸发器壳程蒸汽的间接加热，吸收热量后温度升高，然后进入蒸发室，由于蒸发室内为负压，物料进来后瞬间蒸发，大部分水变成二次蒸汽，由二次蒸汽出口排出；
[0009]3)蒸汽压缩循环再利用系统:由蒸发室出来的二次蒸汽进入蒸汽压缩机，蒸汽经蒸汽压缩机压缩后压力提高，同时温度也升高，重新返回降膜蒸发器的壳程被再次利用。新鲜蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料热焓，大幅度减低蒸发器对外来新鲜蒸汽的消耗。
[0010]本发明还提供一种机械再压缩降膜蒸发系统，包括高盐废水预处理系统、降膜蒸发器、蒸汽压缩循环再利用系统；
[0011]所述高盐废水预处理系统包括给料泵、第一预热器、第二预热器、第二冷凝水泵、除气器、给料泵、蒸汽闪蒸罐、第一浓缩水泵；进料管道通过给料泵管道连接至第一预热器的进料口，第一预热器的出料口连接至第二预热器的进料口，第二预热器的出料口连接至除气器的进料口，同时降膜蒸发器的蒸发室液体出口连接至除气器底部进口，通过除气器将经除气器处理后的料液与降膜蒸发器中经蒸发室蒸发处理后的液体混合后，发送至给料泵，给料泵出口通过第一浓缩水泵管道连接至降膜蒸发器进料口，从而将混合料液输送至降膜蒸发器内部；
[0012]所述降膜蒸发器的凝结水出口连接至蒸汽闪蒸罐进液口，蒸汽闪蒸罐出气口通过第二冷凝水泵管道连接至第一预热器的蒸汽进口 ；通过蒸汽闪蒸罐和第二冷凝水泵将降膜蒸发器二次蒸汽冷凝下来的凝结水闪蒸后输送至第一预热器，对物料进行预热；充分利用系统的余热。
[0013]所述蒸汽压缩循环再利用系统包括蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的进口连接降膜蒸发器的二次蒸汽出口，蒸汽压缩机的出口连接降膜蒸发器顶端的二次蒸汽循环进口 ；由蒸发室出来的二次蒸汽进入蒸汽压缩机，蒸汽经压缩后蒸汽的压力提高，同时温度也升高，重新返回降膜蒸发器的壳程被再次利用；同时，降膜蒸发器顶端的二次蒸汽循环进口连接外部蒸汽管道。
[0014]进一步的，包括冷凝水回收利用系统，所述冷凝水回收利用系统包括冷凝水箱、第一冷凝水泵，冷凝水箱的进液口连接第一预热器的蒸汽冷凝器水出口，冷凝水箱的出液口通过第一冷凝水泵管道连接至降膜蒸发器顶端的二次蒸汽循环进口和降膜蒸发器底端的液体进口 ；在系统工作完成后，通过控制第一冷凝水泵，实现对降膜蒸发器的冲洗，实现冷凝水回收利用，充分利用系统资源。
[0015]进一步的，包括晶体回收系统，所述晶体回收系统包括旋流分离器、晶种回收罐、第一浓缩水泵、第二浓缩水泵、搅拌槽、离心分离器；所述降膜蒸发器的浓缩液出口通过第一浓缩水泵管道连接至旋流分离器进液口，旋流分离器的轻向出口连接至离心分离器，通过离心分离器脱水分离出盐，旋流分离器的重向出口连接至晶种回收罐进口，通过晶种回收罐回收晶体后，通过第二浓缩水泵将晶体输送至搅拌槽搅拌后，利用第二浓缩水泵输送回降膜蒸发器，回收利用晶种。
[0016]进一步的，所述第二预热器的蒸汽进口连接外部蒸汽管道，第二预热器的蒸汽冷凝器水出口连接第二冷凝水泵的进口 ；系统首次启动时采用外部蒸汽作为热源对物料进行预热处理。
[0017]本项目研宄的MVR蒸发器主要有以下特点及创新之处:
[0018](I)热效率高，节省能源，功耗低。蒸发一吨水的能耗只相当于传统蒸发器的四分之一到五分之一。节能效果十分显著。
[0019](2)运行成本低。MVR蒸发器耗能一般是传统多效蒸发器三分之一到四分之一。节省的运行费用将是一大笔企业利润。以一个每小时蒸发50吨水的MVR蒸发器来说，若以购买蒸汽200元/吨计算(内地的平均价格，深圳的价格为300元/吨)，传统蒸发器的每吨水成本约为50元/吨(每吨蒸汽可以蒸发4吨水)，而MVR蒸发器为20元/吨。若以蒸发器平均每天工作20个小时，一年运行300天计算，则一年就可以节省30X50X20X300 =9，000，000元人民币。若MVR蒸发器的成本为1800万，则两年节省的钱就可收回MVR蒸发器的全部投资。
[0020](3)清洁能源，没有任何污染。MVR蒸发器只要有电就可以运行。采用的是工业电源，系统本身没有任何二氧化碳排放的问题。不用蒸汽，不用锅炉，不用烧煤和油，不用烟囱，不用冷却水没有C02和S02的排放。现在国际上盛行的CDM项目，中国作为发展中国家来说，这也是个很大收入，当前国际上每吨C02的价格是9.8欧元。所以如果大量使用MVR蒸发器，将给国家带来大量的CDM收入。
[0021](4)通过二次蒸汽回用技术，蒸汽冷凝水的COD和BOD值以及氨氮含量远低于传统的多效蒸发器的指标，他们完全符合国家规定的排放标准，冷凝水完全可以回用。
[0022](5)采用单级真空蒸发，蒸发温度低，特别适合热敏性较强的物料，不易使物料变性。采用低温负压蒸发(50-80°C )，有利于防止被蒸发物料的高温变性。
[0023](6)MVR蒸发器是传统多效降膜蒸发器的换代产品。凡单效及多效蒸发器适用的物料和工艺，均适合采用MVR蒸发器，在技术上具有完全可替代性，并具有更优良的环保与节能特性。
[0024](7)自动化程度高，MVR蒸发器采用工控机和PLC控制系统以及变频技术，完全实现了无人值守的全自动运行。
[0025](8)MVR低温节能高效蒸发器体积小，可移动性。中小型MVR蒸发器，占地面积在10到50平方米的范围内，可以设计成移动式结构，便于安装、调试和运输。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的工艺流程图。
[0027]图中:1为原水箱、2为给料泵、3为第一预热器、4为第二预热器、5为冷凝水箱、6为第一冷凝水泵、7为第二冷凝水泵、8为除气器、9为给料泵、10为蒸汽闪蒸罐、11为降膜蒸发器、12为蒸汽压缩机、13为旋流分离器、14为晶种回收罐、15为第二浓缩水泵、16为搅拌槽、17为第一浓缩水泵、18为离心分离器。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0029]如图1所示，机械再压缩降膜蒸发系统包括高盐废水预处理系统、降膜蒸发器11、蒸汽压缩循环再利用系统、冷凝水回收利用系统、晶体回收系统。
[0030]所述高盐废水预处理系统包括原水箱1、给料泵2、第一预热器3、第二预热器4、第二冷凝水泵7、除气器8、给料泵9、蒸汽闪蒸罐10、第一浓缩水泵17 ;进料管道连接至原水箱I的进料口，原水箱I的出料口通过给料泵2管道连接至第一预热器3的进料口，第一预热器3的出料口连接至第二预热器4的进料口，第二预热器4的出料口连接至除气器8的进料口，同时降膜蒸发器11的蒸发室液体出口连接至除气器8底部进口，除气器8的液体出口连接至给料泵9，给料泵9出口通过第一浓缩水泵17管道连接至降膜蒸发器11进料
□ O
[0031]物料存储于原水箱内，通过给料泵输送至第一预热器和第二预热器进行预热处理，预热后的物料进入除气器进行除气处理，经除气器处理后的气体送至系统外部设备，经除气器处理后的料液与降膜蒸发器中经蒸