三维变形管MVR蒸发器用于纤维素生产末端废水零排放项目

蒸发器的换热性能对机械蒸汽再压缩(MVR)系统投资及运行均有着重要影响。MVR蒸发器的管内传热与压降性能在基于三维变形管和直圆管的情况下存在明显差异。建立了考虑盐水浓度修正的三维变形管MVR蒸发器性能准则关联式,设计一套用于纤维素生产末端废水零排放项目的新型蒸发器。应用实践表明,相对于传统直圆管的MVR蒸发器,基于三维变形管的新型MVR蒸发器节材节能效果显著,其在节省29%换热面积的情形下仍能完全满足工程实际需要。在现场调研期间MVR系统处理每吨废水的压缩机耗电量在18.81~23.78 kW∙h之间,体现出新型蒸发器高能效的技术特性,极具应用推广价值。

MVR低放废液热泵蒸发系统设计及性能分析

为了研究MVR技术在低放废液中的可行性,构建了系统热力学数学模型,设计了MVR低放废液热泵蒸发系统工艺路线,并进行了AspenPlus模拟分析,根据模拟结果搭建了试验系统台架,分析了系统性能,研究了压缩机压比、蒸发温度、进料温度对系统蒸发量、传热效率的影响。结果表明:设计的MVR热泵蒸发系统连续运行稳定,系统平均蒸发量5.13t/h,每处理1吨模拟料液平均耗电量44.78 kW,净化系数达到1.02×10^(6),净化系数达到;蒸汽压缩机压比较低时有助于提高系统的节能效果,但系统蒸发量下降,会增加系统设备腐蚀的风险;系统蒸发量、制热系数受蒸发温度影响较大,随着蒸发温度的升高呈现上升趋势;随着料液温度的升高,系统中二次蒸汽将进料液加热至沸点所需要的热量降低,在增加系统蒸发量的同时降低了能耗。

MVR蒸发器及蒸汽压缩机应用比较

MVR蒸发器所选用的蒸汽压缩机有离心蒸汽压缩机、罗茨蒸汽压缩机及单级螺杆蒸汽压缩机,前两种是近十几年来普遍采用的压缩机,最后一种是近几年才开始在MVR蒸发器中应用,其最大的特点是在蒸发器工作过程中温升较高,MVR蒸发器是将二次蒸汽通过蒸汽压缩机全部压缩作为加热热源,去蒸发器壳程加热蒸发料液,MVR蒸发器要连续进料连续出料,必须将物料加热至沸点或沸点以上的温度。实际应用中,由于物料进入蒸发器前预热温度较低,有的没有达到沸点或沸点以上的温度,导致不能及时启动压缩机,甚至由于二次蒸汽量不足,压缩机工作过程中出现喘振的事例比较多见;有些蒸发器比较小,使用单位又没有蒸汽热源,大多都是制造厂家提供蒸汽发生器,有的蒸汽发生器产气量过小,致使预热温度迟迟达不到要求温度,也就不能按时启动蒸汽压缩机,这样的事例也比较多见。料液进入蒸发器前的预热效果直接关系到MVR蒸发器能否正常工作,即便预热效果良好,在生产过程中由于沸点升高、热损耗及压缩机本身的需要,也必须补充一定量的额外蒸汽,否则蒸发很难正常进行。要达到理想的蒸发状态,在诸多影响因素中,蒸汽压缩机喷淋水有多少气化参与了加热,也很重要。本文就MVR蒸发器及三种压缩的应用进行阐述,为同类应用提供参考。

臭氧+MVR+脱氨+MBR工艺对银粉加工废水的处理

银粉加工废水具有高盐、高COD_(Cr)和高氨氮等特点,对环境污染大,且处理难度大。针对某单位的银粉加工废水,采用臭氧催化氧化+MVR蒸发+氨氮吹脱+MBR生化组合工艺对其原有工艺进行改造。结果显示,废水出水水质COD为17 mg/L、氨氮为0.72 mg/L、TDS为601 mg/L、总氮为6.55 mg/L、pH为6~9,出水达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》DB 51/2311-2016水质标准。采用臭氧催化氧化替代芬顿氧化,直接运行费用为71.12元/m~3,比芬顿单元降低157.88元/m~3,危险废物减少791.29 kg/d。该方法具有显著的环境效益和经济效益。

MODBUS协议在MVR蒸发结晶制盐装置中的应用

本文介绍了MODBUS协议在MVR蒸发结晶制盐装置中智能仪表、控制系统的应用。结合MODBUS协议的原理和特点,分析了MODBUS协议在MVR蒸发结晶制盐装置中的优势,包括提高制盐行业的生产效率、降低生产成本、提高产品质量等,同时为企业的信息化管理提供了有力支持。

微正压条件下板式降膜MVR蒸发装置的工艺设计与应用

传统负压蒸发技术存在传热效率低、设备投资大、真空稳定性差、水质不稳定、最终乏汽冷凝成本高等问题。深入研究微正压蒸发理论依据及应用条件,提出热能平衡因子Δqz是控制微正压蒸发系统稳定运行的关键因素,不凝气外排所携蒸汽热能及冷凝水、外排浓水热能的回收是保障微正压工况下MVR系统平稳运行的重要措施。MVR板式降膜蒸发工艺在微正压条件下运行,装置产水矿化度小于等于30 mg/L,降膜蒸发板换热系数相较于微负压蒸发提高10%以上,总体设备投资减少约6%~8%,消泡剂、pH调节剂加药量大幅减少。通过对比微负压与微正压两种工况下的运行数据表明:微正压控制蒸发工艺参数具有产水水质更优、换热系数更大、投资更省、能耗更低、降低药剂耗量等优势。

基于Aspen plus的双效MVR系统流程模拟与分析

结合双效蒸发与MVR系统各自的技术优点,提出双效MVR节能工艺路线,并利用Aspen plus对其工艺流程进行模拟,通过计算确定了工艺流程中关键技术参数,为双效MVR蒸发结晶装置的设计和研究提供了技术支撑。

工业废水处理用MVR设备的腐蚀与防护

石油石化等化工生产活动中产生大量工业废水,工业废水水量较大而且含盐量高,使得废水处理难度及成本较高。通过加热蒸发、再压缩技术可实现废水浓缩结晶。浓缩废水盐度、氯化物等侵蚀性杂质含量高,伴随着处理工艺中加热高温环境,带来极高的腐蚀风险。本研究对高氯、高盐浓缩工业废水腐蚀因素进行分析,结合现场常见腐蚀类型,提出开发新型耐磨防腐涂层是控制MVR蒸发器等设备实施腐蚀最直接有效的防护方式。

多效改MVR制盐技术在四川久大舒平“煤改电”中应用浅谈

本文介绍了多效真空蒸发制盐改造为MVR蒸发制盐在四川久大制盐有限责任公司舒坪基地60万吨/年制盐装置MVR“煤改电”技改项目成功运用情况,同时全面对卤水成分、多效改造成MVR工艺、预热系统、蒸汽洗涤压缩等技术以及生产运行情况进行了介绍。

MVR处理中性地浸采铀矿山蒸发池废水技术研究

采用自然蒸发工艺时,单靠蒸发池面积的增加不足以处理大量的放射性废水。以某中性地浸采铀矿山的电渗析浓水和蒸发池废水为研究对象,采用MVR蒸发工艺,考察了不同压力和温度下的冷凝水水质情况和蒸发效果。结果表明,冷凝水可达到排放或回用标准,减容率达95%;在0.07 MPa、90℃时,MVR的蒸发效果最好。

MVR+两效蒸发工艺在硫酸盐溶液浓缩中的应用

分析了多效蒸发与MVR蒸发的技术特点,以某催化剂生产厂产生的含硫酸钠和硫酸铵的生产废水为例,根据浓缩回收要求,采用MVR+两效蒸发的工艺于该废液浓缩生产中。介绍了关键设备的计算选型依据,并跟二效蒸发、三效蒸发工艺进行了能耗的简单对比,该工艺在经济上具有明显的优势。

夹套式MVR热泵蒸发浓缩系统性能分析

为解决具有高黏度、易结垢、强腐蚀性等特点的热敏性物料的蒸发浓缩,设计了夹套式MVR（机械蒸汽再压缩）热泵蒸发浓缩系统,并以水为实验介质进行了相关的实验研究。实验结果表明,温差、压缩比、蒸发量、传热系数、COP（制热性能系数）、SMER（单位能耗蒸发量）、绝热效率、容积效率等各项指标均受蒸发压力、压缩机频率、换热面积的影响;压缩机在频率50 Hz下运转时的系统性能大大优于低频率运转;单台蒸发釜在蒸发压力为65~85 k Pa之间运行较为合适,且不需要补热;两台蒸发釜完全可以同时应用于工业蒸发浓缩过程,但需要少量的补热;两者节能效果均十分显著。

机械蒸汽再压缩技术(MVR)研究现状

介绍了蒸发装置的不同类型,重点对机械蒸汽再压缩技术在国内的研究进展进行了综述,并与其他的蒸发技术进行了对比。随着研究的不断推进,机械蒸汽再压缩技术会得到大力推广。

MVR蒸发器管内沸腾传热传质数值模拟

建立了MVR升膜循环蒸发器管内沸腾蒸发传热传质三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型、多相流混合模型和C语言编写气液两相之间质量传递和能量传递的自定义函数,对光管和波纹管内氨基酸废水溶液的沸腾蒸发传热传质特性进行了数值模拟研究,得到了光管和波纹管内湍流强度、温度场、相变含气率和平均沸腾传热系数的分布规律,比较了光管和波纹管内流体的流动和传热传质特性,分析了不同管壁加热温度和进口流速对沸腾传热性能的影响。结果表明,采用MVR升膜循环蒸发器可以实现氨基酸废水溶液的低温负压沸腾蒸发操作,传热管的结构对流体的流动和传热传质有影响,波纹管与光管相比可使平均沸腾传热系数提高2.2倍。

罗茨压缩机驱动MVR热泵系统的实验研究

机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发系统是一种高效节能的蒸发体系。本文采用降膜蒸发器为蒸发主体、罗茨压缩机为蒸汽压缩机,并以水为实验原料研究了一套MVR蒸发装置。实验中以总蒸发水量和单位能耗蒸发水量(SMER)作为MVR蒸发系统的性能指标,分别研究了进料温度、蒸发压强、压缩机频率对其影响。结果表明:最佳进料温度是蒸发压强下的饱和液体温度;最适蒸发压强与具体系统的蒸发能力和压缩机效率密切有关,在压缩机效率保持较高水平的前提下,适当降低蒸发压强有利于系统的节能;压缩机的频率直接影响系统的蒸发量和压缩机的功耗,在压缩机允许的范围内增大压缩机频率,单位能耗蒸发量是增加的。

耦合过热蒸汽干燥的MVR蒸发结晶系统热力性能分析

机械蒸汽再压缩(MVR)作为目前最先进的蒸发结晶技术得到广泛关注和应用,本文结合过热蒸汽干燥技术的优势,提出一种耦合过热蒸汽干燥的MVR蒸发结晶干燥系统。基于EES软件建立数值模型,通过系统仿真的方法分析闪蒸压力pflash、进料浓度c0、循环倍率CR、换热温差ΔTmhex等对压缩机能耗Wcomp和系统能效系数COP、下降管结晶盐含水率的上限值ω和换热器UA值的影响情况。结果表明:耦合过热蒸汽干燥的MVR系统相比常规系统具有更高的COP、更低的Wcomp,并且能够获得干燥的结晶盐;循环倍率CR增大,压缩机压比π降低,有利于提高COP和降低Wcomp,但同时换热器UAmhex值会增大,设备成本增加;系统COP随pflash的变化关系与循环倍率CR有关,CR较低时,随Pflash的增大,系统COP增大,CR超过某一定值,随着pflash的增大,系统COP呈先升后降趋势,其最大值在pflash为40~50kPa;进入干燥器的下降管结晶盐含水率的上限值ω与进料浓度c0有关,随进料浓度c0的升高而增大;ΔTmhex对MVR系统性能有显著的影响,ΔTmhex每增大1K,COP平均降低5.6%、Wcomp平均升高5.8%、UAmhex平均减少14.4%,ω平均升高1.7%。

三维变形管MVR蒸发器的强化传热数值研究

蒸发器的换热性能对MVR (mechanical vapor recompression)系统有着重要影响。利用FLUENT软件,以水为介质,在雷诺数13000 <Re <110000,研究了三维变形管的不同结构参数对管内传热与压降性能的影响,拟合出了计算准则关联式。模拟结果显示:由于受到离心力的作用,流体在三维变形管内产生了垂直于主流方向上的二次流,促进了边界层与主流区的径向混合,强化了传热;三维变形管的扭距S越小,长短轴比A/B值越大,强化传热效果越好,但同时压降也会增大;综合换热性能在13000 <Re <60000随着雷诺数Re的增大迅速减小,在60000 <Re <110000随雷诺数Re增大而逐渐趋于平稳,但仍然优于光滑直圆管,减小扭距S值比增大长短轴比A/B值更有利于提高管内综合强化传热性能。将三维变形管应用于MVR蒸发器中,节材效益显著。

硝酸钠废水分段式组合蒸发系统的构建与仿真比选

硝酸钠废水是一种高沸点升溶液,采用经验图表-吉辛科公式、仿真模拟和杜林直线法则3种方法对比计算硝酸钠废水的沸点升;结合蒸汽压缩机提升二次蒸汽温度的能力,提出分段式组合蒸发工艺,即“MVR+单效”和“MVR+双效”。利用Aspen Plus软件对“MVR+双效”系统进行流程模拟,定量分析了进料温度对MVR系统补充蒸汽量的影响,考察了MVR出料浓度与压缩比对蒸发器有效传热温差、换热面积和压缩机能耗的影响;对传统三效蒸发、“MVR+单效”和“MVR+双效”进行经济性分析。结果表明:MVR蒸发器加热蒸汽量和补充蒸汽量随进料温度升高线性下降,当进料温度大于81.5℃时压缩机的喷淋水量可提供MVR系统所需补充蒸汽量;MVR蒸发部分的最优工况为压缩机压缩比1.9,MVR出口硝酸钠质量分数45%;“MVR+双效”系统年运行成本和年总成本最低。

垃圾渗滤液浓缩用MVR蒸发管内CaCO_3结垢过程数值分析

基于圆管立式降膜蒸发传热传质的相关理论,建立了其管内Ca CO3结垢过程的数学模型,并应用于垃圾渗滤液浓缩用机械蒸汽再压缩(MVR)立式降膜蒸发管内Ca CO3结垢过程研究,得到了各结垢参数在不同结垢阶段的变化规律。结果表明:结垢初期,蒸发管内Ca CO3的沉积速率远大于剥蚀速率,净存速率较大,污垢层厚度、污垢热阻快速增加,使得蒸发管总传热系数快速减小,进而引起蒸发器的蒸发量、浓缩比快速减小;结垢中期,Ca CO3的净存速率变小,污垢增加变缓,各结垢参数变化趋势由急变缓;结垢末期,Ca CO3的净存速率趋近于零,污垢不再增加,各结垢参数趋于稳定;相比蒸发管入口,出口液膜溶液的流量小、Ca CO3浓度高,结垢更严重,且受整个蒸发管结垢的影响,液膜溶液流量、Ca CO3浓度变化较大,各结垢参数变化更迅速,更早趋于稳定。

MVR热泵节能技术的研究进展

机械蒸汽再压缩热泵技术(MVR)是蒸发领域已知的最先进高效环保的节能技术,在国外已广泛应用于溶液的蒸发工艺过程中。本文回顾了国内MVR系统的工艺流程,压缩机和换热器的研究进展,并着重介绍了中国科学院理化技术研究所在MVR系统研制上所取得的进展。