處理高濃度含鹽廢水的機械蒸汽再壓縮系統(tǒng)設計及性能研究.pdf

1、在印染、化工、造紙、醫(yī)藥和農(nóng)藥等生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量高濃度含鹽廢水,有些廢水中所含無機鹽還具有回收利用的價值,直接排放將導致水環(huán)境污染和資源浪費。常規(guī)的多效蒸發(fā)可以對該類廢水進行處理和回收,卻存在著能量消耗高、配套設備多、運行費用高等問題。因此,研究一種能耗少、運行費用低且結構緊湊的高濃度含鹽廢水處理方法具有一定的現(xiàn)實意義。
　　為此,本文以降低能耗為目標,提出了處理高濃度含鹽廢水的兩級機械蒸汽再壓縮(Mechanical Vap

2、or Re-compression,MVR)的方法,設計了系統(tǒng)流程,建立了系統(tǒng)熱力分析平臺;設計了系統(tǒng)關鍵設備結構,構建了工程實驗系統(tǒng)裝置并實施了工程化的實驗研究;最后,對系統(tǒng)開展了綜合性能評價分析。
　　首先,對現(xiàn)有含鹽廢水處理技術及高濃度含鹽廢水特征進行了分析,提出了適合處理高濃度含鹽廢水的兩級 MVR方法并設計了具體的工藝流程,構建了系統(tǒng)中主要設備的模型及系統(tǒng)的計算平臺并用已公開的數(shù)據(jù)加以了驗證;借助該平臺對兩級MVR系統(tǒng)及

3、其參比的單級MVR和三效蒸發(fā)系統(tǒng)進行了分析,獲得了兩級 MVR系統(tǒng)及參比系統(tǒng)的整體熱力性能,所提系統(tǒng)的性能系數(shù)和節(jié)能率等指標均較參比系統(tǒng)有顯著提高,與傳統(tǒng)三效相比可節(jié)省能耗75.8％;同時分析了一級排出濃度、蒸發(fā)溫度、傳熱溫差等重要參量對兩級MVR系統(tǒng)能耗的影響規(guī)律。
　　基于以上理論分析,采用遺傳算法對加熱器的結構進行了基于綜合成本目標的優(yōu)化設計;設計了深入內(nèi)部的軸向進料閃蒸器及其結構;建立了針對實際工程應用的兩級MVR系統(tǒng)裝置

4、,該系統(tǒng)置于某染料生產(chǎn)企業(yè)用于處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度硫酸銨廢水,據(jù)此研究了系統(tǒng)工程狀態(tài)下實際運行性能,并與模擬結果進行了對比分析。研究表明,系統(tǒng)實際單位能耗為53.8kWh/t實現(xiàn)了能量消耗低的目標;實際運行結果與模擬結果基本相符,這說明本文建立的模擬和設計模型是可靠的。實驗效果表明,系統(tǒng)回收了硫酸銨,排放出了凈水,達到了對高濃度廢水處理的要求。
　　建立了考慮廢水中鹽分影響的兩級 MVR系統(tǒng)的火用分析模型,采用上述實驗得到的

5、數(shù)據(jù),對系統(tǒng)進行了實際狀態(tài)下的火用分析,獲得了系統(tǒng)的火用損失分布狀況,及壓縮比、蒸發(fā)溫度和一級排出濃度對系統(tǒng)火用效率的影響規(guī)律,并依據(jù)分析給出了改進措施。隨后,基于以上獲得的系統(tǒng)各物流火用,引入熱經(jīng)濟學結構理論,構建了兩級 MVR系統(tǒng)熱經(jīng)濟學模型,分析了系統(tǒng)的熱經(jīng)濟學成本及其分布,并研究了系統(tǒng)內(nèi)、外部參量對系統(tǒng)熱經(jīng)濟學成本的影響規(guī)律。分析結果表明,較之單級MVR系統(tǒng),本文所述系統(tǒng)的火用效率提高13.4%,單位產(chǎn)品成本降低6.8%,兩級