一种高盐度废水机械蒸发再压缩MVR系统技术的制作方法

文档序号:13551095阅读:378来源:国知局

本发明涉及水处理技术领域,具体是指一种高盐度废水机械蒸发再压缩mvr系统技术。



背景技术:

机械蒸汽再压缩技术(mechanicalvapourrecompressor,mvr)是一种高效节能的新型蒸发技术,广泛应用于采用废水零排放解决方案的各行业,包括火力发电、煤炭工业、煤化工、石油化工、造纸、冶金、城市垃圾填埋场渗滤液处理、油砂开采等行业。机械蒸汽再压缩时,通过机械驱动的压缩机将蒸发器蒸出的蒸汽(二次蒸汽)压缩至较高压力,循环回用为加热用蒸汽,可少用或不用生蒸汽(一次蒸汽),没有潜热的流失,仅消耗少量的电能,从而达到节能目的。mvr蒸发器在蒸发过程中不再需要蒸汽,仅需消耗少量电能,每蒸发1000kg水,仅需消耗20~30度电,且不需冷却水及真空泵。研究表明,单一的mvr蒸发器的效率,理论上相当于20效的多效蒸发系统。mvr技术在国外技术已相对成熟,在国内也有成功应用。目前国内有少数生产厂家,但主要是技术模仿,缺乏系统深入研究,产品在国内市场有少量应用,但系统节能效果不明显,且使用中容易出现结垢、腐蚀等问题,操作性和可靠性差,制约了mvr技术的推广和废水零排放的实现。针对目前mvr技术应用存在的问题,本项目整合校企双方资源,从mvr系统整体入手,利用系统耦合的观点,将理论分析、数值模拟和实验研究相结合,从工艺、设备、控制三方面进行系统研究,以节能高效、长周期无维护运行为目标,对系统进行工艺、设备耦合优化,以打破国外垄断,产生自主知识产权的mvr核心技术,推进mvr技术的广泛应用。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷,提供一种高盐度废水机械蒸发再压缩mvr系统技术。

为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种高盐度废水机械蒸发再压缩mvr系统技术,包括:蒸汽压缩机,蒸发器,预热器,冷却水罐,真空系统,清洗系统与控制系统,所述蒸发器包括加热器、分离器与循环泵,其特征在于废水原液进入预热器预热后进入蒸发器蒸发,蒸发器中蒸发产生的二次蒸汽和未蒸发的原液一起进入分离器进行气液分离,二次蒸汽在分离器中进一步分离后进入蒸汽压缩机压缩温度、压力升高后作为热源进入蒸发器壳侧对原液进行加热,蒸汽释放潜热后变为冷凝水进入冷凝水罐,分离器中分离出的原液经循环泵进入蒸发器继续蒸发,冷凝水罐中的冷凝水进入预热器对原液预热后排出。

优选的,所述加热器包括一效蒸发器、二效蒸发器与三效蒸发器。

优选的,所述分离器包括一效分离器、二效分离器与三效分离器。

优选的,所述循环泵包括一效循环泵、二效循环泵与三效循环泵。

本发明具有如下优点:系统设计中充分考虑中水回用和废渣利用,为企业提供节能降耗和废旧利用的完整解决方案,节能高效、长周期无维护运行为目标,促进废水零排放的真正实现。以自主知识产权的mvr核心技术为目标,以期推进mvr技术在国内的广泛应用。基于系统耦合的观点,项目从工艺、设备、控制三方面对mvr技术进行系统研究,利于系统整体的最优化;将mvr工艺置于废水零排放乃至整个企业用水的大工艺环境下,利于企业水处理领域整体解决方案的优化;以节能高效、长周期无维护运行为目标,兼顾了项目研究的先进性和实用性。项目研究将理论分析、数值模拟和实验研究相结合,既提高了研究效率,又保证结论的可靠性。

附图说明

图1为本发明的mvr系统示意图。

具体实施方式

如图所示,一种高盐度废水机械蒸发再压缩mvr系统技术,包括:蒸汽压缩机,蒸发器,预热器,冷却水罐,真空系统,清洗系统与控制系统,所述蒸发器包括加热器、分离器与循环泵,其特征在于废水原液进入预热器预热后进入蒸发器蒸发,蒸发器中蒸发产生的二次蒸汽和未蒸发的原液一起进入分离器进行气液分离,二次蒸汽在分离器中进一步分离后进入蒸汽压缩机压缩温度、压力升高后作为热源进入蒸发器壳侧对原液进行加热,蒸汽释放潜热后变为冷凝水进入冷凝水罐,分离器中分离出的原液经循环泵进入蒸发器继续蒸发,冷凝水罐中的冷凝水进入预热器对原液预热后排出。

所述加热器包括一效蒸发器、二效蒸发器与三效蒸发器。

所述分离器包括一效分离器、二效分离器与三效分离器。

所述循环泵包括一效循环泵、二效循环泵与三效循环泵。

mvr系统原理:水的蒸汽压和溶液的蒸汽压随温度的变化而变化,在同一压力下,溶液的沸点要比纯水的沸点高,两种沸点的差别叫做溶液的沸点升高。溶液的浓度越大,溶液的沸点升高越大。一般来说,稀溶液或有机胶体溶液的沸点升高数值较小;而无机盐溶液的沸点升高数较大。对于同一种溶液,沸点升高的数值随溶液的浓度和沸腾所受的压力而变。浓度越高,所受的压越低,沸点升高数值越大。

由此可知,采用mvr系统处理高沸点升高的废水时,由于废水的沸点升高较大因而压缩机所提升的温差有较大部分被用来克服沸点升的影响,只有少部分被用来废水加热,这样为达到实际要求需要提供较多的功率以提高压缩温升。

mvr系统组成:

压缩机:核心设备,压缩二次蒸汽,提供蒸发热源,提高二次蒸汽的热焓;

蒸发器:主体设备,包含加热器、分离器、循环泵;

预热器:余热利用及提高进料温度;

真空系统:维持整个系统的真空度,从装置中抽出部分不凝气体以及溶液带入的气体,以达到系统稳定的蒸发状态;

清洗系统:使用cip原位清洗或拆除清洗;

控制系统:压缩机转速、阀门、流量计、温度、压力的控制调节,以达到自动蒸发、清洗、停机等操作;自动报警,自动保护系统不受损伤,保持系统动态平衡。

mvr系统工艺组合和参数优化:针对不同的料液特性及蒸发要求,通过不同的工艺组合和参数优化,分类建立更精细的个性化工艺处理方案,建立系统节能模型。综合考虑企业能源结构、废水水质特性及其它蒸发条件,合理匹配蒸发量、卤液补充量、浓缩液排出量、压缩比及换热面积、换热温差等工艺参数,以进一步提高蒸发效率,降低单元能耗,开发出高效节能的mvr工艺。

蒸发器作为mvr系统中的关键设备,其传热性能对整个系统的节能起有着非常重要的作用,mvr系统的工艺流程,必须根据介质、负荷和浓度的不同,选择不同的蒸发器类型,如单效降膜蒸发、单效升膜蒸发、单效降膜循环蒸发、单效升膜循环蒸发、多效降膜与升膜循环蒸发相结合方式,循环方式可以选择自然循环和强制循环。沸点升高对蒸发的能耗影响极大,通过测定和模拟不同料液浓度的实际沸点,确定由于沸点升高引起传热温差的变化,确定最佳的压缩机功率,以降低能耗,实现系统工艺能效最优化和稳定运行。

换热管管壁结垢抑制与防护研究:蒸发过程换热管管壁结垢会导致传热恶化、使系统真空度降低、循环压力上升,影响机组的运行效率,降低换热设备的可靠性,并可能造成较大的经济损失。针对不同的料液特性及蒸发条件,多手段融合,综合解决蒸发过程换热管管壁结垢问题。一是从结构上选择不同类型的换热器及不同的材质,来有效地防止垢体在换热面生成与附着。二是通过研究料液流速、液体粘度、有机物含量、盐离子浓度等变量对成膜厚度的影响,确定结垢类型,如是硫酸钙型还是碳酸钙类等,建立系统换热表面结垢模型,通过工艺优化,抑制或延缓换热器管壁的结垢,并建立正常的在线清洗周期,以维护mvr蒸发系统的长周期正常运行;三是针对易结晶的料液,从工艺上控制浓缩倍数,借鉴“晶种法”种盐技术,在废液中添加硫酸钙等“种子”,实现“选择性结晶”;气液分离器后增设一专门的结晶分离器,以便及时移除结晶晶体,使晶体不进入循环浓缩液,避免晶体富集,抑制结垢。

设备结构优化,蒸发器结构参数与工艺参数的耦合优化:着眼于设备结构对工艺过程的影响,重点对蒸发器内件,包括换热管束、卤水分布器、除沫器等的结构进行优化,强化传热和除雾效果,并注重蒸发器结构参数与工艺参数的耦合优化。

系统集成与控制优化:根据工艺要求对蒸汽压缩机进行合理选型,并根据确定的几大数值模拟模块,开发计算机控制系统进行智能控制,进行整机系统的优化匹配。

以上所述,仅是本发明较佳实例而已,并非对本发明做其他形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案保护范围。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1