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                        MVR蒸發系統在高鹽分廢水處理中的應用影響

                        發布日期:2017-12-18 作者:純水處理設備 點擊:

                        機械蒸汽再壓縮(MVR)技術,是將電能轉換為壓縮機的機械能,目前,也因為MVR蒸發系統從原理上更節能,廢水處理智能化致使利用電驅動的MVR壓縮機針對高鹽分廢水處理已經廣泛應用于食品飲料、化工、制藥、環保等諸多行業,那么具體會帶來哪些影響呢?下面我們就介紹下MVR機械蒸發系統在高鹽分廢水處理中帶來的影響

                         

                        MVR蒸發裝置介紹 

                        MVR蒸發裝置是蒸汽壓縮機和蒸發系統的有機結合,整套蒸發系統的溫升范圍在20-24℃以內時,進行蒸發的一種方法。 

                        當蒸發系統的溫升超過以上溫升范圍,則不建議使用MVR蒸發系統。

                         

                        MVR蒸發裝置主要的優點有: 

                        能耗低,純水處理設備蒸發低含鹽量的溶液到接近飽和溶液時,蒸發一噸水只需消耗電量約20-30kW(根據物料的沸點升確定),蒸發溫度可根據物料特性進行合理選擇;

                        蒸發速度快:物料進、出設備只需十幾秒,有利于處理熱敏介質;蒸發溫度可以控制在較低溫度,低溫蒸發可以降低材料的腐蝕和能耗的損失;

                        通過使用蒸汽壓縮機,能量循環利用更加充分,使MVR蒸發裝置的運行能耗降低。 

                        通常MVR蒸發裝置主要由以下幾大部分組成:MVR蒸汽壓縮機、換熱器、蒸發器、分離器、冷凝器、真空系統、機泵、儀表閥門、控制系統等組成。 

                        MVR蒸發裝置能量利用率高,自動化程度高,運行穩定,占地面積小,被越來越多的用戶所接受。但MVR蒸發系統在設計,運行中需考慮物料、海拔、設備、操作等諸多因素的影響,以下內容對可能影響MVR蒸發系統的各因素進行分析敘述

                         

                        蒸發原料特性的影響 

                        物料的主要物性參數有:密度、溶液組成成分、比熱、粘度、沸點升高、表面張力、熱敏性、腐蝕性等,密度、溶液組成成分、定壓比熱、粘度極大響了物料側的傳熱系數,而傳系數的不同會直接影響蒸發面積的設計計算。 

                        粘度和表面張力,主要影響物料的汽、液分離過程和分離器的長徑比的選擇,在成膜蒸發過程中還會影響物料的布膜情況。沸點升高,主要影響工藝流程的選擇,蒸發溫度的選擇,溫度梯度分布和蒸汽壓縮機的選擇。 

                        沸點升高比較高的物料,在蒸汽壓縮機溫升范圍內,可以選用MVR蒸發工藝,單級高速離心壓縮機和容積式羅茨壓縮機都可以提供20℃以上的溫升,高溫升蒸汽壓縮機的生產工藝會更復雜,要求精度會更高。 

                        物料的粘度除了影響傳熱系數還會對蒸發器型式的選擇有影響。粘度高的物料須選擇強制循環或刮板式蒸發器,以防止物料流動速度過慢發生結焦的現象,同時強制循環蒸發器也可以更有效的預防裝置化學結垢,通過高速流體的湍流效果,降低換熱器化學結垢風險。

                        物料的熱敏性,要求物料在蒸發器中停留的時間要短,否則會使物料發生質變,則需減少蒸發器的效數或級數,減少物料在蒸發器中循環時間。如果蒸發物料對溫度有要求時,設計時一定要考慮蒸發溫度、蒸發器型式及流程的選擇。

                        一些物料的腐蝕性,如高含鹽廢水中氯根含量很高,特別是物料在高溫下的腐蝕性,這是影響選材的一個重要因素,尤其是MVR蒸發裝置的加熱器,材質通常是系統中最高的。

                         

                        安裝位置海拔的影響 

                        海拔是反應一個地區地勢高低的物理量。海拔高,當地的氣壓小,表壓降低,對應的溶液沸點降低。海拔高度對MVR蒸發的影響直接體現于系統的真空度以及對應飽和蒸汽的熱工參數。 

                        為降低能耗MVR蒸發多數選擇在負壓下運行,其負壓的獲得需采用真空系統。真空系統另一個作用是將MVR蒸發裝置中的不凝氣抽出,防止不凝氣富集,降低傳熱效率,阻礙蒸發。 

                        海拔高低會影響極限真空度。如水環真空泵在0海拔其極限真空為-0.094Mpa,在海拔1500m時,其極限真空為-0.08Mpa。對熱源蒸汽而言,表壓0.1Mpa的蒸汽,0海拔對應溫度為99.6℃,1500m海拔對應的溫度為95.1℃??梢姾0螘φ羝麩峁涤杏绊?,因此,在MVR蒸發設計時要充分考慮。 

                        高海拔對于水泵電機的選擇也有影響,海拔超過1000,m時,需要選擇高原電機,以防止水泵電機不能按照設計參數運行,影響水泵流量和揚程。

                         

                        系統設計參數的影響 

                        工藝參數是MVR蒸發器的設計的根本,對原料特性參數的了解和掌握,才能更好的避免設計風險,確保系統能夠正常運行。物料濃度、組成成分、處理量和蒸發量決定設備的規模,效、級的數量,蒸汽壓縮機選型,蒸發面積的大小,換熱器材質,設備投資的成本。 

                        進料濃度和出料濃度直接影響傳熱的計算和蒸發溫度的選擇,進而影響蒸汽壓縮機進、出口溫度的選擇。由于蒸發強度的問題,出料濃度還會影響蒸發器形式的選擇和蒸發流程的設計。

                        進、出料溫度。MVR蒸發裝置在高鹽分廢水處理工藝設計中要做到能量的極大化利用,因此在考慮滿足進、出口物料溫度的情況下通過工藝變化將冷凝水出口溫度降低最低。

                         

                        主要設備選擇及操作的影響

                        1.進料變化的影響 

                        進料量:蒸發系統設計完成后,換熱器面積,傳熱系數,蒸汽壓縮確定后,整套系統有其固有的操作彈性,即在正常運行時進料量有一定的范圍。根據能量守恒定律,設備最大傳熱量為定值。進料量過大,會影響蒸發傳熱系數,使蒸發量發生變化,出料的濃度會降低。進料量過小時,各效蒸發器物料側流量大大減少,不僅會使蒸發溫度升高,嚴重時會造成干燒、結焦的現象。同時進料量過小,意味著蒸發產生的蒸汽減小,也會影響到蒸汽壓縮機的運行,甚至會造成壓縮機的損壞。 

                        進料濃度:進料濃度變化會引起物料物性的變化,會直接影響傳熱系數以及沸點升高的變化,如果原料量保持不變,表現出來的現象就是蒸發量減低,達不到原始設計的蒸發量,同時還有可能導致物料結晶析出,造成結焦或堵管等問題。

                        進料溫度:蒸發器進料一般要求泡點進料,如果進料溫度過低會犧牲部分蒸發器的面積用于提升物料顯熱而非潛熱,降低蒸發量,因此設計過程通常在原料液進入蒸汽器前設置一臺蒸汽預熱器,一旦來料溫度過低,通過預熱器不能滿足泡點進料,可以通過補充生蒸汽用蒸汽預熱器進行最后的加熱。

                         

                        2.蒸汽壓縮機工況變化影響

                        MVR蒸汽壓縮機是此蒸發裝置中核心設備。主要的參數有流量,進、出口溫度(溫升),電流等。蒸汽壓縮機也根據溫升、蒸汽流量不同,有多種選擇,如離心風機、單機高速離心機、容積式羅茨壓縮機等。 

                        根據能量守恒定律,壓縮機需要的總功要等于水蒸氣進、出口總焓之差。功是由電機提供,壓縮需要的總功除效率值得到軸功率,根據軸功率和電機功率系列值選擇最佳的電機。電機提供的最大的功和蒸汽溫升所需的功在有的情況下差值較大,這就造成壓縮機富裕量大。 

                        壓縮機在設計參數下,流量、溫升、壓比、效率值都為最高,壓縮機設計完成后,其運行由溫度、流量、電機等共同決定。當壓縮機進口溫度低,比容增大,壓縮機可進入的最大蒸汽量增大,但由于壓縮機功率已定,則根據能量守恒原理出口的溫度會降低,表現為進、出口溫差不夠。當壓縮機進口溫度升高時,比容減小,水蒸汽質量流量減小,由于電機和效率值的影響,出料溫度會升高,但由于葉輪和轉速等影響,表征到進、出口的溫差不會增大。 

                        壓縮機開機的過程是電機頻率逐漸增大的過程。在小頻率下,流量和溫升有個對應值,隨著流量的增大,在相同的頻率下溫升會減小但是壓縮機會自動提高頻率已保證更高的溫升。壓縮機頻率、流量、溫升會相互影響逐漸升高至額定值。

                         

                        3.氣液分離器的影響 

                        氣液分離器是提供物料和二次蒸汽分離的場所,分離器的設計要充分考慮蒸發量、蒸發溫度、物料粘度、分離器液位等因素。 

                        分離器如果設計過小,當蒸發量增大,會使二次蒸汽上升的速度加快,造成夾帶液量嚴重,也可能會造成壓降增大,對導致蒸汽攜帶大量高濃度物料進入壓縮機系統,造成壓縮機腐蝕,冷凝液品質下降。一旦原料粘附在壓縮機內部葉輪表面,會造成壓縮機腐蝕,嚴重會導致葉輪動平衡破壞,造成壓縮機損壞。

                        物料濃度、粘度、表面張力增大,會造成二次蒸汽分離困難,分離器分離量不夠。分離器的物料循環量和液位高度增大會造成二次蒸汽夾帶量嚴重。分離器的直徑是保證汽、液分離有足夠的分離面,分離器高度是提高汽液相互夾帶的因素。分離器高度越高,分離效率越高,但設備成本也會增加。因此在分離器設計中,除沫器的設計十分必要,一方面可以降到分離器高度,同時保證蒸汽夾帶影響對后續影響最小。

                         

                        4.泵的影響 

                        泵是蒸發系統中主要的動設備,主要起輸送液體的作用。MVR蒸發系統中泵多采用雙機械密封的型式。主要因為要在負壓下降物料抽出。泵機械密封的好壞以及運行時的流量、吸程、揚程都會對蒸發系統產生影響。 

                        系統設計如果選擇強制循環泵,尤其是有晶體生成的工藝設計,循環泵優先選擇軸流泵,其特點是大流量,低揚程,同時其泵頭設計特點,在工作過程中對溶液產出的晶體破壞最小,有利于系統晶體的生長。

                        冷凝水泵如果不能及時將冷凝水抽出,會使冷凝水在蒸發器中聚集,會使蒸發器的傳熱發生嚴重的抑制作用。蒸發器中本來使用蒸汽加熱變為熱水加熱,效率會大大降低,導致蒸汽發生堵塞。

                         

                        5.其他的影響 

                        除了以上提出的影響因素外,還有配管時的管徑選擇,管道走向的問題、閥門形式的選擇,閥門安裝位置的選擇等等問題的影響、操作規范性的問題等,都會對整套蒸發系統產生影響。

                        MVR蒸發系統,技術原理上已經十分成熟,但是作為一套系統工程、設計、安裝、調試各個環節都很重要。物料特性參數、工藝設計細節、設備選型注意事項、現場實際操作都對系統的運行產生影響。因此在高鹽分廢水處理系統設計的初期,要充分了解原原料特性,同時也要了解原料產生過程,對蒸發系統的前后工藝都進行了解,綜合考慮各種因素,以保證裝置正常、連續、高效的運行。


                        本文網址:http://www.lmlnn.com/news/357.html

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