CN114477336A - 利用mvr降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明利用MVR技术降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统包括沿稀黑液流向依次连接的预热单元、MVR蒸发单元、多效强制循环蒸发器和结晶蒸发器，新鲜蒸汽分别通过结晶蒸发器、多效强制循环蒸发器和MVR蒸发单元热交换为清洁冷凝水排出，结晶蒸发器产生二次蒸汽分别进入汽提塔和多效强制蒸发器，多效强制蒸发器产生二次蒸汽分别进汽提塔、表面冷凝器和预热单元，经预热单元换热后进入表面冷凝器，经过表面冷凝器的蒸汽与冷却水变为污冷凝水和温水，经过汽提塔的蒸汽和污冷凝水变为清污冷凝水排出，MVR蒸发单元产生的清污冷凝水流经预热单元后排出系统。该浓缩系统能降低蒸发能耗，减少废气排放，提高能源效率。

Description

利用MVR降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统及方法
技术领域
本发明属于蒸发行业节能技术领域，具体涉及一种利用MVR降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统及方法。
背景技术
机械蒸汽再压缩(MVR)技术早在上世纪60年代已在欧美等发达国家应用于造纸、化工、食品、医药、海水淡化等领域；至80年代，该技术已经成熟并得到广泛的应用。鉴于对MVR技术的广泛研究，对其在黑液处理中应用的研究却相当有限，关于黑液处理中MVR技术的报道比较少。因此，利用MVR技术设计一种能够比传统多效蒸发系统具有更高能效的蒸发系统是一大挑战。
在造纸领域，稀黑液由于浓度低、粘度小、沸点升高小等特点，可以采用MVR蒸发系统作为预浓缩系统，工作原理如图4所示。研究人员通过将MVR蒸发器用作一段蒸发设备，再通过强制循环蒸发系统(MEE)将黑液浓缩后送入碱回收炉，实现了化学机械浆废水零排放的目的。该系统具有热力学效率高、结构紧凑、易于与传统系统集成、安装和操作方便、成本低等优点。然而，目前仍面临着巨大的挑战：①蒸发浓度受到限制，一般的，MVR黑液蒸发的出效浓度低于20％，这对于碱回收系统来说是远远不够的；②在MVR与强制循环蒸发系统相结合的蒸发系统中，MVR系统最佳输出蒸发浓度难以确定。
对于上述提及的MVR蒸发系统的问题，很少有学者进行研究，部分研究人员将目光放在了MVR系统与传统多效蒸发系统在相同蒸发浓度的能效比较，出系统的黑液浓度较高；或者将两种系统相结合研究其经济性，出MVR系统的黑液浓度较低。如此方法：一方面，MVR系统出效黑液浓度过高会显著增加运行成本；另一方面，MVR系统出效浓度太低达不到最佳系统组合效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种利用MVR技术降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩方法，具体方案如下：
利用MVR技术降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统，包括沿稀黑液流向依次连接的预热单元、MVR蒸发单元、多效强制循环蒸发器和结晶蒸发器，新鲜蒸汽分别通过结晶蒸发器、多效强制循环蒸发器和MVR蒸发单元热交换转变为清洁冷凝水排出，结晶蒸发器产生二次蒸汽分别进入汽提塔和多效强制蒸发器，多效强制蒸发器产生二次蒸汽分别进入汽提塔、表面冷凝器和预热单元，经预热单元换热后的蒸汽进入表面冷凝器，经过表面冷凝器的蒸汽与冷却水转变为污冷凝水和温水，污冷凝水进入汽提塔，经过汽提塔的蒸汽和污冷凝水转变为清污冷凝水排出，MVR蒸发单元最终输出的清污冷凝水通过预热单元加热后排出；
进一步地，所述MVR蒸发单元包括MVR蒸发器、蒸汽压缩机和压缩机冷凝水罐，预热单元出液口连接MVR蒸发器进液口，MVR蒸发器出液口连接多效强制循环蒸发器进液口，多效强制循环蒸发器出液口连接结晶蒸发器进液口，MVR蒸发器汽相出口连接蒸汽压缩机进汽口，蒸汽压缩机排汽口与压缩机冷凝水罐进汽口连接，冷凝水罐排汽口连接MVR蒸发器加热侧进汽口，MVR蒸发器加热侧排汽口连接预热单元进液口，结晶蒸发器排汽口分别连接汽提塔进汽口和多效强制循环蒸发器进汽口，多效强制循环蒸发器排汽口分别连接汽提塔、预热单元和表面冷凝器进汽口，预热单元排汽口连接表面冷凝器进汽口，表面冷凝器排汽口连接汽提塔进汽口，所述结晶蒸发器、多效强制循环蒸发器和MVR蒸发器进汽口分别通过蒸汽管道接入新鲜蒸汽。
进一步地，所述预热单元包括预热器I和预热器Ⅱ，预热器I出液口连接预热器Ⅱ进液口，预热器Ⅱ出液口连接MVR蒸发器进液口，多效强制循环蒸发器排汽口连接预热器Ⅱ进汽口，预热器Ⅱ排汽口连接表面冷凝器进汽口，多效强制循环蒸发器加热侧排汽口和MVR蒸发器加热侧排汽口分别连接预热器I进液口。
进一步地，所述多效强制循环蒸发器为三效管式降膜蒸发器，其包括Ⅲ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和I效蒸发器，所述MVR蒸发器出液口连接Ⅲ效蒸发器进液口，Ⅲ效蒸发器出液口连接Ⅱ效蒸发器进液口，Ⅱ效蒸发器出液口连接I效蒸发器进液口，I效蒸发器出液口连接结晶蒸发器进液口，所述结晶蒸发器进汽口、I效蒸发器进汽口和MVR蒸发器加热侧进汽口分别连接新鲜蒸汽供应口，所述结晶蒸发器排气口分别连接汽提塔进汽口和I效蒸发器进汽口，I效蒸发器排气口分别连接汽提塔进汽口和Ⅱ效蒸发器进汽口，Ⅱ效蒸发器排汽口连接Ⅲ效蒸发器进汽口，Ⅲ效蒸发器排汽口分别连接表面冷凝器进汽口和预热器Ⅱ进汽口。
进一步地，所述MVR蒸发器由多个板式降膜蒸发器连接构成，板式降膜蒸发器的数量根据蒸发面积确定，所述结晶蒸发器均为管壳式蒸发器，蒸汽压缩机为离心式压缩机、罗茨式蒸汽压缩机、螺杆式蒸汽压缩机或往复式蒸汽压缩机，表面冷凝器为板式降膜换热器，汽提塔为浮阀式汽提塔。
采用所述的化学浆黑液浓缩系统进行化学浆黑液蒸发浓缩方法，包括如下步骤：
S1.稀黑液依次流经预热器I、预热器Ⅱ、MVR蒸发器、Ⅲ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和I效蒸发器，最后通过供给有碱灰的结晶蒸发器达到预期的浓黑液后，从结晶蒸发器排液口排出；
S2.新鲜蒸汽分别通过结晶蒸发器、I效蒸发器和MVR蒸发器热交换转化为清洁冷凝水排出，步骤S1的结晶蒸发器产生的二次蒸汽分别排入汽提塔和I效蒸发器，I效蒸发器产生的二次蒸汽分别排入汽提塔和Ⅱ效蒸发器；Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽排入Ⅲ效蒸发器；Ⅲ效蒸发器产生的二次蒸汽分别排入表面冷凝器和预热器Ⅱ，经预热器Ⅱ加热后的蒸汽排入表面冷凝器，最后均通过表面冷凝器和冷却水转变为污冷凝水和温水，污冷凝水排入汽提塔；
新鲜蒸汽与MVR蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机压缩后通过压缩机冷凝水罐降温为加热蒸汽作为热源一起通过MVR蒸发器换热；
S3.步骤S2的I效蒸发器、Ⅱ效蒸发器、Ⅲ效蒸发器、MVR蒸发器产生的清污冷凝水分别送入预热器I预热稀黑液后，最后经过预热器I加热侧出口排出；排入步骤S2所述汽提塔的二次蒸汽和污冷凝水转变为清污冷凝水排出。
进一步地，所述结晶蒸发器的二次蒸汽温度分别高于预热器I、预热器Ⅱ和MVR蒸发器加热蒸汽温度，I效蒸发器的二次蒸汽温度分别低于结晶蒸发器的二次蒸汽温度，Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽温度低于I效蒸发器的二次蒸汽温度，Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽低于Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽温度。
本发明的优点
1、本发明的黑液浓缩系统将传统蒸发系统和MVR蒸发单元相结合，通过计算单效板式降膜蒸发器蒸发单位水的总成本，与相同规模的传统多效蒸发系统比较，总成本与单效传统蒸发器相等时，所对应的MVR蒸发单元出效黑液浓度为最适宜MVR蒸发浓度，在该最适宜MVR蒸发浓度的基础上，设计了一种多效强制循环蒸发器与MVR蒸发单元的黑液浓缩系统，从而解决多效强制循环蒸发器和MVR蒸发单元因蒸发浓度过高或过低而造成的经济损失。
2、本发明的黑液浓缩系统能够显著降低传统多效蒸发系统蒸发浓缩过程的蒸发能耗，且在节约能耗的条件下，能够减少废气的排放，提高能源效率。
3、本发明的黑液浓缩系统中，MVR蒸发工艺与传统蒸发工艺的高效耦合，在提高能量效率的同时简化了工艺，且该浓缩方法操作性强，对原料的初始浓度要求低，浓度越低能量效率越高。
附图说明
图1为本发明的化学浆黑液浓缩系统的工艺流程图。
图2为图1的液相流向图。
图3为图1的汽相流向图。
图4为图1的MVR蒸发单元的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一地解释说明，需要注意的是，本具体实施例不用于限定本发明的权利范围。
如图1至3所示，本具体实施例提供的利用MVR技术降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统包括预热单元、MVR蒸发单元、多效强制循环蒸发器、结晶蒸发器、表面冷凝器和汽提塔。
本实施例所提供的预热单元包括预热器I和预热器Ⅱ，优选地，预热器I和预热器Ⅱ分别为板换式预热器。
MVR蒸发单元包括MVR蒸发器、蒸汽压缩机和压缩机冷凝水罐，优选地，MVR蒸发器由八个单效板式降膜蒸发器连接构成，该八个单效板式降膜蒸发器分别命名为第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器、第三降膜蒸发器、第四降膜蒸发器、第五降膜蒸发器、第六降膜蒸发器、第七降膜蒸发器和第八降膜蒸发器。单效板式降膜蒸发器的数量根据蒸发面积确定。蒸汽压缩机为离心式压缩机、罗茨式蒸汽压缩机、螺杆式蒸汽压缩机或往复式蒸汽压缩机。
多效强制循环蒸发器为三效管式降膜蒸发器，如图1中的MEE，其包括I效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和Ⅲ效蒸发器。优选地，结晶蒸发器为管壳式蒸发器，表面冷凝器为板式降膜换热器，汽提塔为浮阀式汽提塔。
将待处理的稀黑液接入预热器I进液口，预热器I出液口连接预热器Ⅱ进液口，预热器Ⅱ出液口连接MVR蒸发器进液口，MVR蒸发器出液口连接Ⅲ效蒸发器进液口，Ⅲ效蒸发器出液口连接Ⅱ效蒸发器进液口，Ⅱ效蒸发器出液口连接I效蒸发器进液口，I效蒸发器出液口连接结晶蒸发器进液口，最后通过供给有碱灰的结晶蒸发器达到预期的浓黑液后，从结晶蒸发器排液口排出。
结晶蒸发器进汽口、I效蒸发器进汽口和MVR蒸发器加热侧进汽口分别通过蒸汽管道接入新鲜蒸汽，结晶蒸发器排汽口分别连接汽提塔进汽口和I效蒸发器进汽口，I效蒸发器排汽口连接汽提塔进汽口和Ⅱ效蒸发器进汽口，Ⅱ效蒸发器排汽口连接Ⅲ效蒸发器进汽口，Ⅲ效蒸发器排汽口分别连接表面冷凝器进汽口和预热器Ⅱ进汽口，预热器Ⅱ排汽口连接表面冷凝器进汽口，表面冷凝器内接入冷却水，表面冷凝器排汽口连接汽提塔进液口；MVR蒸发器汽相出口连接蒸汽压缩机进汽口，蒸汽压缩机排汽口连接压缩机冷凝水罐进汽口，蒸汽压缩机冷凝水罐排汽口连接MVR蒸发器加热侧进汽口，I效蒸发器加热侧排汽口、Ⅱ效蒸发器加热侧排汽口、Ⅲ效蒸发器加热侧排汽口和MVR蒸发器加热侧排汽口分别连接预热器I进液口。
采用本实施例的化学浆黑液浓缩系统进行化学浆黑液蒸发浓缩方法，包括如下步骤：
S1.如图1和图2所示，待处理的稀黑液依次流经预热器I、预热器Ⅱ、MVR蒸发器、Ⅲ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和I效蒸发器，最后通过供给有碱灰的结晶蒸发器达到预期的浓黑液后，从结晶蒸发器排液口排出；
S2.如图1和图3所示，新鲜蒸汽分别通过结晶蒸发器、I效蒸发器和MVR蒸发器热交换变为清洁冷凝水排出，所述结晶蒸发器的二次蒸汽温度分别高于预热器I、预热器Ⅱ和MVR蒸发器加热蒸汽温度，所述新鲜蒸汽量通过计算获得。步骤S1的结晶蒸发器产生的二次蒸汽分流排入汽提塔和I效蒸发器，I效蒸发器的二次蒸汽温度分别低于结晶蒸发器的二次蒸汽温度，排入I效蒸发器作为加热蒸汽产生的二次蒸汽分流排入汽提塔和Ⅱ效蒸发器,I效蒸发器产生的清污冷凝水送入预热器I预热稀黑液后经预热器I加热侧出口排出,Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽温度低于I效蒸发器的二次蒸汽温度；
排入Ⅱ效蒸发器作为加热蒸汽产生的二次蒸汽排入Ⅲ效蒸发器，Ⅱ效蒸发器产生的清污冷凝水送入预热器I预热稀黑液后经预热器I加热侧出口排出,Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽低于Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽温度。Ⅲ效蒸发器的加热蒸汽产生的二次蒸汽分别排入表面冷凝器和预热器Ⅱ，经预热器Ⅱ换热后的二次蒸汽排入表面冷凝器，最后均通过表面冷凝器转变为污冷凝水和温水，污冷凝水排入汽提塔；Ⅲ效蒸发器产生的清污冷凝水送入预热器I预热稀黑液后经预热器I加热侧出口排出。
MVR蒸发器产生的二次蒸汽从MVR蒸发器汽相出口排出后，经蒸汽压缩机压缩为过热蒸汽后送入压缩机冷凝水罐降温为加热蒸汽，加热蒸汽与新鲜蒸汽作为热源一起经过MVR蒸发器换热后冷凝为清污冷凝水后排入预热器Ⅰ，清污冷凝水预热黑液后从预热器I加热侧出口排出；
S3.步骤S2中排入所述汽提塔的二次蒸汽和污冷凝水转变为清污冷凝水排出。
为了提高多效强制循环蒸发器的蒸发效率，稀黑液一般通过预热器I和预热器Ⅱ加热到沸点后送入MVR蒸发单元，预热的热源为I效蒸发器、Ⅱ效蒸发器、Ⅲ效蒸发器和MVR蒸发器分别产生的清污冷凝水以及Ⅲ效蒸发器产生的二次蒸汽。
对于MVR蒸发单元，从结晶蒸发器流出的浓黑液的浓度能通过稀黑液流过的蒸发面积控制，当黑液蒸发浓度固定时，MVR蒸发器的蒸发面积是固定的。
由于稀黑液浓缩蒸发的各种技术和不同生产规模的生产单位，进出蒸发段的黑液浓度不同，蒸发单位水消耗的蒸汽量和电能也不尽相同。本实施例以稀黑液、新鲜蒸气进口开始，至超浓黑液、各效冷凝水出口为本发明的边界。本实施例包含两部分，第一部分为传统蒸发系统，它包括以多效逆流降膜式蒸发器为基础的结晶蒸发器和多效强制循环蒸发器；第二部分为由八个单效板式降膜蒸发器连接组成的MVR蒸发器与蒸汽压缩机构成的MVR蒸发单元。
为了分析本实施例浓缩系统的能源情况，需要将计算基准放在同一个基准上。该研究以860t浆/d生产能力所配套的蒸发系统为对象，以生产1t风干浆为计算基准。考虑到蒸汽压缩机压缩蒸汽效率，选择的蒸汽压缩机为罗茨式压缩机，所采用的参数如表1总结的每个阶段使用的条件和数据。
表格1能源生产和转换参数
Figure BDA0003495228550000061
下面本具体实施例将传统蒸发系统和MVR蒸发单元相结合，通过计算单效板式降膜蒸发器蒸发单位水的总成本，与相同规模的传统多效蒸发系统比较，总成本与单效传统蒸发器相等时，对应的MVR蒸发单元出效黑液浓度为最适宜MVR蒸发浓度。
(1)最适宜浓度确定
使用本发明的黑液浓缩系统将稀黑液蒸发至中浓浓度为41.5％的黑液，通过计算MVR蒸发器中单效板式降膜蒸发器的总成本，与相同规模的传统多效蒸发系统比较，总成本与单效传统蒸发器相等时，对应的MVR蒸发单元出效黑液浓度即为最适宜MVR蒸发浓度。
所述黑液浓缩系统为平衡860t风干浆/d。
在黑液浓缩系统中，结晶蒸发器、Ⅰ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器、Ⅲ效蒸发器或单效板式降膜蒸发器的蒸发面积均为1600m2，蒸发器传热系数分别为：Ⅰ效蒸发器：1550W/(℃·m2)、Ⅱ效蒸发器：1600W/(℃·m2)、其它效及单效板式降膜蒸发器：1900W/(℃·m2)。
所述MVR蒸发单元中，蒸汽压缩机参数为：压力比1.33、多变系数1.43、绝热指数1.3、压缩机多变效率77.5％、压缩机机械效率90.0％。
黑液浓缩系统中设备安装成本的计算是根据蒸发面积计算得到，平均单位面积设备成本分别为：MVR 1200元/m2、MEE 800元/m2。运行成本的计算是根据蒸汽补充量和电能消耗成本计算得到，其中蒸汽单价为180元/t汽，电价为0.7元/kwh。
上述MVR蒸发器中各效降膜蒸发器黑液的沸点升高分别为：第一降膜蒸发器5.0℃、第二降膜蒸发器4.1℃、第三降膜蒸发器3.4℃、第四降膜蒸发器2.8℃、第五降膜蒸发器2.4℃、第六降膜蒸发器2.0℃、第七降膜蒸发器1.8℃、第八降膜蒸发器1.6℃。
上述MVR蒸发器中各效降膜蒸发器中有效温差分别为：第一降膜蒸发器4.1℃、第二降膜蒸发器4.7℃、第三降膜蒸发器5.3℃、第四降膜蒸发器5.7℃、第五降膜蒸发器6.0℃、第六降膜蒸发器6.2℃、第七降膜蒸发器6.4℃、第八降膜蒸发器6.6℃。
上述MVR蒸发器中各效降膜蒸发器的黑液温度为：第一降膜蒸发器115.0-120.0℃、第二降膜蒸发器110.9-115.0℃、第三降膜蒸发器107.5-110.9℃、第四降膜蒸发器104.7-107.5℃、第五降膜蒸发器102.3-104.7℃、第六降膜蒸发器100.3-102.3℃、第七降膜蒸发器98.6-100.3℃、第八降膜蒸发器97.0-98.6℃。
上述黑液浓缩系统的MVR蒸发单元的单效板式降膜蒸发器单位水的运行成本和总成本，运行成本包括蒸汽成本、电能成本、设备折旧成本，具体如下表1所示：
表格2MVR蒸发单元单效板式降膜蒸发器蒸发单位水的运行成本和总成本
Figure BDA0003495228550000071
Figure BDA0003495228550000081
上述MVR蒸发单元输出黑液最适宜固形物含量为37.5％。
(2)蒸发浓缩
将预处理的黑液首先通过预热器Ⅰ和预热器Ⅱ进行预热，然后送入MVR蒸发单元，增浓后的黑液自Ⅲ效蒸发器流入，流经Ⅱ效蒸发器、Ⅰ效蒸发器和结晶蒸发器，自结晶蒸发器流出后，变为超浓黑液，加热蒸汽自结晶蒸发器和Ⅰ效蒸发器流入。
所述预热器Ⅰ和预热器Ⅱ的加热蒸汽温度均为162℃、0.65Mpa，自结晶蒸发器和Ⅰ效蒸发器流入后，经过热交换变为清洁冷凝水，温度为162℃，所述的清洁冷凝水将会送去闪蒸再次产生蒸汽，以提高热能效率。
黑液浓缩系统各效产生的黑液固形物含量分别为：结晶效：73.0％、Ⅰ效蒸发器：65.0％、Ⅱ效蒸发器：49.9％、Ⅲ效蒸发器：42.1％、MVR蒸发器：37.5％。
黑液浓缩系统中各效输出黑液温度分别为：结晶蒸发器：161.0℃、Ⅰ效蒸发器：154.7℃、Ⅱ效蒸发器：136.1℃、Ⅲ效蒸发器：125.0℃、MVR蒸发器：116.7℃。
黑液浓缩系统中各效压力为：结晶蒸发器0.529Mpa、Ⅰ效蒸发器0.381Mpa、Ⅱ效蒸发器0.265Mpa、Ⅲ效蒸发器0.200Mpa、MVR蒸发器0.162Mpa。
黑液浓缩系统中，黑液以20％的固形物浓度、60℃的状态进入MVR蒸发器，以37％的固形物浓度、116.7℃的状态进入多效强制循环蒸发系统，最终以73％的固形物浓度、161℃的状态输出浓缩系统。

Claims (7)

1.利用MVR降低蒸发能耗的化学浆黑液浓缩系统，其特征在于，包括沿稀黑液流向依次连接的预热单元、MVR蒸发单元、多效强制循环蒸发器和结晶蒸发器，新鲜蒸汽分别通过结晶蒸发器、多效强制循环蒸发器和MVR蒸发单元热交换转变为清洁冷凝水排出，结晶蒸发器产生二次蒸汽分别进入汽提塔和多效强制蒸发器，多效强制蒸发器产生二次蒸汽分别进入汽提塔、表面冷凝器和预热单元，经预热单元换热后的蒸汽进入表面冷凝器，经过表面冷凝器的蒸汽与冷却水转变为污冷凝水和温水，污冷凝水进入汽提塔，经过汽提塔的蒸汽和污冷凝水转变为清污冷凝水排出，MVR蒸发单元产生的清污冷凝水通过预热单元加热后排出。
2.根据权利要求1所述的化学浆黑液浓缩系统，其特征在于，所述MVR蒸发单元包括MVR蒸发器、蒸汽压缩机和压缩机冷凝水罐，预热单元出液口连接MVR蒸发器进液口，MVR蒸发器出液口连接多效强制循环蒸发器进液口，多效强制循环蒸发器出液口连接结晶蒸发器进液口，MVR蒸发器汽相出口连接蒸汽压缩机进汽口，压缩机冷凝水罐排水口连接蒸汽压缩机排汽口，蒸汽压缩机排汽口连接MVR蒸发器加热侧进汽口，MVR蒸发器加热侧排汽口连接预热单元进液口，结晶蒸发器排汽口分别连接汽提塔进汽口和多效强制循环蒸发器进汽口，多效强制循环蒸发器排汽口分别连接汽提塔、预热单元和表面冷凝器的进汽口，预热单元排汽口连接表面冷凝器进汽口，表面冷凝器排汽口连接汽提塔进汽口，所述结晶蒸发器、多效强制循环蒸发器和MVR蒸发器进汽口分别通过蒸汽管道接入新鲜蒸汽。
3.根据权利要求2所述的化学浆黑液浓缩系统，其特征在于，所述预热单元包括预热器I和预热器Ⅱ，预热器I出液口连接预热器Ⅱ进液口，预热器Ⅱ出液口连接MVR蒸发器进液口，多效强制循环蒸发器排汽口连接预热器Ⅱ进汽口，预热器Ⅱ排汽口连接表面冷凝器进汽口，多效强制循环蒸发器加热侧排汽口和MVR蒸发器加热侧排汽口分别连接预热器I进液口。
4.根据权利要求2所述的化学浆黑液浓缩系统，其特征在于，所述多效强制循环蒸发器三效管式降膜蒸发器其包括Ⅲ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和I效蒸发器，所述MVR蒸发器出液口连接Ⅲ效蒸发器进液口，Ⅲ效蒸发器出液口连接Ⅱ效蒸发器进液口，Ⅱ效蒸发器出液口连接I效蒸发器进液口，I效蒸发器出液口连接结晶蒸发器进液口，所述结晶蒸发器进汽口、I效蒸发器进汽口和MVR蒸发器加热侧进汽口分别连接新鲜蒸汽供应口，所述结晶蒸发器排气口分别连接汽提塔进汽口和I效蒸发器进汽口，I效蒸发器排气口分别连接汽提塔进汽口和Ⅱ效蒸发器进汽口，Ⅱ效蒸发器排汽口连接Ⅲ效蒸发器进汽口，Ⅲ效蒸发器排汽口分别连接表面冷凝器进汽口和预热器Ⅱ进汽口。
5.根据权利要求1所述的化学浆黑液浓缩系统，其特征在于，所述MVR蒸发器由多个单效板式降膜蒸发器连接构成，单次板式降膜蒸发器的数量根据蒸发面积确定，所述结晶蒸发器为管壳式蒸发器，蒸汽压缩机为离心式压缩机、罗茨式蒸汽压缩机、螺杆式蒸汽压缩机或往复式蒸汽压缩机，表面冷凝器为板式降膜换热器，汽提塔为浮阀式汽提塔。
6.采用权利要求1至5任意一项所述的化学浆黑液浓缩系统进行化学浆黑液蒸发浓缩方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.稀黑液依次流经预热器I、预热器Ⅱ、MVR蒸发器、Ⅲ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和I效蒸发器，最后通过供给有碱灰的结晶蒸发器达到预期的浓黑液后，从结晶蒸发器排液口排出；
S2.新鲜蒸汽分别通过结晶蒸发器、I效蒸发器和MVR蒸发器热交换转化为清洁冷凝水排出，步骤S1的结晶蒸发器产生的二次蒸汽分别排入汽提塔和I效蒸发器，I效蒸发器产生的二次蒸汽分别排入汽提塔和Ⅱ效蒸发器；Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽排入Ⅲ效蒸发器；Ⅲ效蒸发器产生的二次蒸汽分别排入表面冷凝器和预热器Ⅱ，经预热器Ⅱ加热后的蒸汽排入表面冷凝器，最后均通过表面冷凝器和冷却水转变为污冷凝水和温水，污冷凝水排入汽提塔；
新鲜蒸汽与MVR蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机压缩后通过压缩机冷凝水罐降温为加热蒸汽作为热源一起通过MVR蒸发器换热；
S3.步骤S2的I效蒸发器、Ⅱ效蒸发器、Ⅲ效蒸发器、MVR蒸发器产生的清污冷凝水分别送入预热器I预热稀黑液后，最后经过预热器I加热侧出口排出；排入步骤S2所述汽提塔的二次蒸汽和污冷凝水转变为清污冷凝水排出。
7.根据权利要求6所述的化学浆黑液蒸发浓缩方法，其特征在于，所述结晶蒸发器的二次蒸汽温度分别高于预热器I、预热器Ⅱ和MVR蒸发器加热蒸汽温度，I效蒸发器的二次蒸汽温度分别低于结晶蒸发器的二次蒸汽温度，Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽温度低于I效蒸发器的二次蒸汽温度，Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽低于Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽温度。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090294377A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Hpd, Llc Method for Removing Dissolved Solids from Aqueous Waste Streams
CN102070272A (zh) * 2010-12-07 2011-05-25 华电水处理技术工程有限公司 一种废水蒸发浓缩工艺及装置系统
WO2015124828A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-27 Andritz Oy Evaporator
CN105036223A (zh) * 2015-08-25 2015-11-11 兰州节能环保工程有限责任公司 一种高效节能的污水处理方法及装置
CN106669207A (zh) * 2017-02-27 2017-05-17 江苏省环境科学研究院 一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统及方法
CN113082749A (zh) * 2021-04-16 2021-07-09 北京中科国润环保科技有限公司 飞灰水洗液蒸发结晶以及二次蒸汽净化的处理方法和系统
CN113546441A (zh) * 2021-08-10 2021-10-26 西安科技大学 结合预蒸发与冷凝水再利用的mvr分盐结晶系统及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090294377A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Hpd, Llc Method for Removing Dissolved Solids from Aqueous Waste Streams
CN102070272A (zh) * 2010-12-07 2011-05-25 华电水处理技术工程有限公司 一种废水蒸发浓缩工艺及装置系统
WO2015124828A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-27 Andritz Oy Evaporator
CN105036223A (zh) * 2015-08-25 2015-11-11 兰州节能环保工程有限责任公司 一种高效节能的污水处理方法及装置
CN106669207A (zh) * 2017-02-27 2017-05-17 江苏省环境科学研究院 一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统及方法
CN113082749A (zh) * 2021-04-16 2021-07-09 北京中科国润环保科技有限公司 飞灰水洗液蒸发结晶以及二次蒸汽净化的处理方法和系统
CN113546441A (zh) * 2021-08-10 2021-10-26 西安科技大学 结合预蒸发与冷凝水再利用的mvr分盐结晶系统及方法

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