零排放工程之MVR蒸发技术.docx

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1、零排放工程之MVR蒸发技术目录1.前言12. 基本原理23. MVR蒸发器特点34. MVR系统设备组成44. 1.压缩机74. 2.蒸发器84. 3.热交换器84.4. 气液分离器85. MVR的技术优势86. MVR处理高盐废水中常见的技术问题86.4. 系统结垢问题86.5. 温升问题96.6. 物料物性97. 12种常见蒸发器、结晶设备介绍及其优缺点比较101. 1.MVR强制循环蒸发器102. 2.MVR降膜蒸发器107. 3.MVR蒸发OSLo结晶器128. 4.MVR蒸发DTB结晶器139. 5.强制循环蒸发器1310. 6.降膜蒸发器1411. 7.刮板薄膜蒸发器1612. 8

2、.卧式蒸发器1613. 9.螺旋管式蒸发器1714. 10.冷却排管1815. 11.蛇管式排管1816. 12.冷风机（空气冷却器）191.前言MVR是机械式蒸汽再压缩技术的简称，是利用蒸发系统自身产生的二次蒸 汽，经蒸汽压缩机压缩做功，提升二次蒸汽的熔值，重新对系统进行加热，从而减少对外界能源需求的一项节能技术。2.基本原理MVR技术节能的核心是将二次蒸汽的热焙通过提升其温度作为热源替代新 鲜蒸汽，外加一部分压缩机做功从而实现循环蒸发。机械式蒸汽再压缩技术（以下简称MVR）是利用蒸发系统自身产生的二次蒸 汽及其能量，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。如此循环向蒸发系统

3、提供热能，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。85 原液（经预热）假设：蒸发温度二80C沸点升高二5 , 则料液温度二85 进料原液二85C85 C液体蒸发吸收汽化-热：548.3 Kcal/kg降膜蒸发器4.90 冷凝水 （用于预热）汽化热 =545 Kcal/kg；80 二次蒸汽热燃=630 1 -彘统侥冽滋理是口压缩机做功二8 Kcal/kg90 C蒸汽-，90 C蒸汽热燃二635 Kcal/kg在该系统中，预热阶段的热源由蒸汽发生器提供，直至物料开始蒸发产生 蒸汽。物料经过加热产生的二次蒸汽，通过压缩机压缩成为高温高压的蒸汽， 在此产生的高温高压蒸汽作为加热的热源，蒸发腔内的物料经

4、加热不断蒸发， 而经过压缩机的高温高压蒸汽通过不断的换热，冷却变成冷凝水，即处理后的 水。压缩机作为整个系统的热源，实现了电能向热能的转换，避免了整个系统 对外界生蒸汽的依赖与摄取。常规蒸发中需要大量冷却水冷却二次蒸汽的热量（使之冷凝），然后冷却水 的热量再通过冷却塔冷却将热量释放到大气中，不但消耗新鲜蒸汽，同时冷却 塔消耗大量循环水以及电能（泵）运行，造成三重浪费。新鲜蒸汽分离器农缩液冷凝力 （热）原液 降膜蒸发器二次蒸汽不凝气体/真空冷凝水3. MVR蒸发器特点节能：热效率高，节省能源，比能耗低，蒸发It水的能耗大约是传统蒸发器的1/5到1/3O环保：只需少量蒸汽，主要用电，就能使用机械式

5、蒸汽再压缩蒸发器。少 量的蒸汽少量的冷却水。低运行成本：由于能耗低，整个蒸发器的运行成本只有传统蒸发器的三分 之一到二分之一。占地面积小：高度紧密的机械结构，占地面积比传统蒸发器小50%以上。蒸发温和：低温蒸发，传热温差低，系统不容易结垢。自动化程度高：自动化程度高，操作简单，操作容易上手。表1几种蒸发器优缺点对比反应釜单效蒸发器多效蒸发器喷射泵MVR蒸发器能耗能耗高,蒸发 It本大妁需要 13蒸汽能疑较高.蒸发1冰大约需要11蒸汽比较节能,一般 随着奴筑堵见能 耗降低在传统多效戛础 上港加一效，但 需要高考蒸汽带动目前最节能蒸发技 术,蒸发h本只需要15TOKW小的更耗费用估计约300RMB

6、约200 RNlB约9(M30 RMB907 30RMB约 1560RMB占地面积小小天小小对产品质 影响蒸发产品停留 时间长，产1吏 感响月品质量停留时巨短但温 差高，对R品质 量影破较小停留时间较长， 温差较高，对产 品质量影晌分小停留时间短.对 产品员量影响较 小停留时记短.低温 差蒸发，对产品及 量影晌最小能源方式煤、柴油直接 加粉或蒸汽加 热蒸汽加热，需要 蒸汽管网.需要锅炉蒸汽加科.需要 蒸汽管网.需要锅炉需要高玉蒸汽带 起才鲂使用,需 要锅炉变电电即可，不需 要蒸汽管网,全自 团循环系统自动化程度人工操作半自动半自动半自动全自动不间断蒸发稳定性差较差4. MVR主要蒸发流程MVR

7、主要蒸发流程有：降膜蒸发、升膜蒸发、强制循环蒸发、组合蒸发等 形式。根据物料特性和蒸发要求选取适宜的蒸发流程。4. 1. MVR主要蒸发流程.降膜特点：降膜式蒸发器的物料是从蒸发器的顶部加入，通过布液器，在重力作用下 沿管壁成膜状下降，并在此过程中不断蒸发，在底部得到浓缩液。由于物料在蒸发器中呈膜状蒸发，传热系数较高。停留时间短，不易引起物料变质，可处理热敏性物料。由于工艺流体仅在重力作用下流动，而不是靠高温差来推动，可实现低温 差蒸发。用于盐浓度较低的物料或其他产品的浓缩。物料粘度200cp以下。能耗：20-45kWh/吨水特点：物料在设备内的循环主要依靠大流量的强制循环泵推动。循环速度一般

8、可 达1.53.0米/秒，处理量较大。物料在换热管内进行升温升压，在分离器中闪蒸，二次蒸气经气液分离进 入压缩机，浓缩液下落继续循环。抗盐析、抗结垢、适应性强、易于清洗。蒸发流程简单，易于操作。主要应用于结晶场合。能耗：35-6OkWh/吨水4. 3. MVR主要蒸发流程.升膜特点：物料从从底部沿着换热管向上形成膜状蒸发，传热系数高。不需要循环泵，控制简单，能耗相对较低。适用于蒸发量不大，热敏，易发泡物质的蒸发浓缩。不适于高粘度、有晶体析出和易结垢的溶液。物料粘度50cp以下。能耗：15-4OkWh/吨水用站板换我热瑛蒸发舞分离森压缩机原. gMH圜滋:勖 HEOI HE02 HE03 SE0

9、1 COI VC V02V03C02 蕉情水兼 wP01P02- P03P044. 4. MVR主要蒸发流程组合蒸发流程组合蒸发流程主要有：(1)组合蒸发：升膜+强制循环蒸发流程，降膜+强制循环蒸发流程。(2)MVR蒸发与传统三效蒸发相结合处理更复杂物料。需物料情况和处理要求，综合考虑投资、能耗、装置运行稳定性等选取合 适的流程，进行最优化设计。5. MVR蒸发复杂水样的预处理工艺工业废水组成多样，复杂多变，为处理特定水样，MVR系统需结合多种预 处理工艺才能保证系统运行稳定，常见的预处理工艺有：石英过滤、板框过滤处理悬浮物SS,防系统粘壁堵管；树脂吸附降低水样硬度，防系统结垢；湿法氧化等高级

10、氧化预处理，降低水样COD,防系统粘管、盐结晶困难；反渗透、电渗析处理低浓度盐水，提供盐浓度，降低运行成本；MVR系统并不是万能的，受目前压缩机能提供的温升限制(最大20度)， 处理沸点升超过15度以上的物料还需结合单效来处理。6. MVR系统设备组成从MVR蒸发工艺流程不难看出，MVR蒸发系统是由各个设备串联在一起 所组成，各设备之间要在热力学和传热学方面巧妙地匹配，以使整个系统达到 最佳效果。系统中的主要设备有以下4个：6. 1.压缩机MVR压缩机的选型主要有罗茨压缩机和离心压缩机两种。罗茨鼓风机常被用来压缩小流量的蒸汽，属于是容积型压缩机，其提供风 量小，温升大，适用于蒸发量小，沸点升高

11、大的物料。离心式压缩机为压差式风机，提供的压差小，流量大，温升小，排气均 匀，气流无脉冲，适合蒸发量较大，沸点升高较小的物料。综合来看，离心式压缩机的稳定性要优于罗茨压缩机，但离心式压缩机有时会发生喘振现象，会导致压缩机不稳定。6. 2.蒸发器蒸发处理装置的型式一般分为升膜蒸发和降膜蒸发两种。其主要根据处理 物的特性、能耗进行选择。目前，国内主要采用降膜蒸发方式。7. 3.热交换器在MVR热泵蒸发工艺过程中，所使用的换热器多为间壁式换热器。在这 类换热器内，冷热流体不直接接触，而是通过间壁进行换热。生产中常用的间壁式换热器类型有：列管式换热器、波纹式换热器和螺旋 式换热器。8. 4.气液分离器

12、气液分离器是提供物料和二次蒸汽分离的场所。其作用主要为将雾沫中的 溶液聚集成液滴，把液滴与二次蒸汽分离。值得一提的是，分离器的设计要充 分考虑蒸发量、蒸发温度、物料粘度、分离器液位等因素。9. MVR的技术优势1、对比传统的蒸发系统，MVR系统只需要在启动时，通入生蒸汽作为热 源，而当二次蒸汽产生，系统稳定运行，将不需要外部的热源，系统的能耗就 压缩机和各类泵的能耗，所以节能效果相当显著。2、MVR蒸发器系统能耗主要是压缩机的电耗，运行费用大幅下降，运维 成本低，由于系统不需要工业蒸汽，其安全方面的隐患较低，操作简单。3、在同样的蒸发处理量下，MVR蒸发器所需的占地面积是远远小于传统 多效的蒸

13、发设备。10. MVR处理高盐废水中常见的技术问题尽管MVR技术在高盐废水处理中发挥了很好的效果，但是运行中仍有一 些技术问题对运行效果有所影响。10.1. 统结垢问题换热器器壁结垢是系统蒸发效率降低的主要原因之一，这主要是由于加热 热源是利用二次蒸汽，结垢结焦会使传热效果下降，单位时间内的蒸发量降低, 这使得可利用的压缩二次蒸汽量减少，对生产能力影响会更加明显。由于MVR蒸发器的特殊性，不能按时清洗设备比较常见，这是造成生产 能力不稳定的原因之一。8. 2.温升问题MVR系统中的温升问题是影响其在含盐废水处理应用中的一个重要因素。当采用MVR技术处理高浓度含盐废水时，由于其浓度高、沸点升较大

14、， 相应的蒸汽压缩机需要提高较高的温度来克服沸点升高的影响，对压缩机提出 了较高的要求，且系统能耗显著增加。研究表明，使用MVR蒸发技术，合理的温升范围为820。如果沸 点升高超过18C, MVR技术将失去优势。8. 3.物料物性对MVR的选择匹配问题由于工业废水来源不同，需根据不同物料的物性 对MVR进行选择。物料特性分析主要包括：物料所含的成分；物料在蒸发过程中是否伴有结 晶析出；物料的黏度、比热、密度和沸点升等。单一物料可通过查阅相关表格获取参数，但工业高盐废水多为混合型的料 液，其相关数据只能通过模拟估算，因此，准确地对物料物性进行分析计算， 是确保MVR装置正常运行的关键因素。一般来说，对沸点温度升高较大的物料，一般采用MVR单效蒸发；高浓 度物料需要使用强制循环以防止物料流速太慢而结焦；热敏性物料要求停留在 蒸发器内的时间尽量短等。综上所述，当前蒸发技术使用普遍，但同时也存在着能耗大、运行成本 高、易结垢堵塞等问题，所以必须重点考虑高效节能，而多效蒸发MED和机 械蒸汽再压缩蒸发MVR是推荐的高效节能技术。其中，MVR蒸发装置的一次投资比较大，能耗较低，但随着国产蒸汽压缩 机不断改进技术和生产工艺，价格也在不断地下降；多效蒸发装置的效数增 多，那么多效蒸发装置投资也