CN219001997U - 一种降低mvr浓盐水蒸发能耗的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，包括依次相连的一级/二级预热器、降膜循环泵、降膜蒸发器、降膜分离器；降膜循环泵出液口与降膜蒸发器进液口通过第一管道相连；第一管道与强制循环泵进液口相连；强制循环泵出液口与强制循环蒸发器废水进液口相连；强制循环蒸发器废水出液口与结晶器进料口相连，结晶器废水出液口与强制循环泵进液口相连；降膜分离器蒸汽出气口与蒸汽压缩机二次蒸汽回收口通过第三管道相连，结晶器蒸汽出气口与蒸汽压缩机二次蒸汽回收口相连；蒸汽引射器蒸汽进气口外接另一蒸汽源，第三管道与蒸汽引射器二次蒸汽进气口相连通，蒸汽引射器蒸汽出气口与强制循环蒸发器蒸汽进气口、二级预热器蒸汽进气口相连。

Description

一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统

技术领域

本实用新型涉及一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统。

背景技术

MVR是机械式蒸汽再压缩技术(mechanical vapor recompression)的简称，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提供热能，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。

相对于纯水而言，相同压力下，溶液中的溶质的存在可使溶液的蒸汽压降低，从而使沸点升高。不同性质的溶液在不同的浓度范围内沸点上升数值是不同的，溶质的浓度越高，沸点升高也越大。

在蒸发过程中，随着蒸发的进行，溶液的浓度增加，溶液的沸点不断升高，特别是对于MVR这种低温差传热的蒸发工艺，影响更为明显。

在MVR蒸发系统设计中，为了保证蒸发过程顺利完成，压缩机的设计压缩温升要高于废水溶液沸点升高的最高值，并且要保留足够的传热温差。在目前市场上，国产的齿轮增速蒸汽压缩机最高温升22-24℃，但可以广泛稳定应用的仅为16-18℃；而污水处理中最常见的氯化钠废水，最高沸点温升达到9-10℃，剩余的传热温差所剩无几。因为蒸汽压缩机的压缩温升与能耗是成线性正比关系的，因此，对于高沸点温升溶质，如氯化钠废水等，如何降低其能耗以及运行成本成为我们急需要解决的问题。

实用新型内容

实用新型目的：针对目前MVR的系统能耗高的问题，本实用新型公开了一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，旨在降低MVR系统运行能耗。

技术方案：一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，包括：

一级预热器，其设有废水进液口、废水出液口、冷凝水进液口和冷凝水出液口；

二级预热器，其设有废水进液口、废水出液口、蒸汽进气口和蒸汽出气口，所述一级预热器的废水出液口通过管道与所述二级预热器的废水进液口相连；

降膜循环泵，所述二级预热器的废水出液口与所述降膜循环泵的进液口相连；

降膜蒸发器，其设有蒸汽进气口、蒸汽出气口、位于顶部的废水进液口、位于底部的废水出液口、位于底部的冷凝水出水口，所述降膜蒸发器通过管道与所述一级预热器的冷凝水进液口相连，所述降膜循环泵的出液口与所述降膜蒸发器的进液口通过第一管道相连；

降膜分离器，其设有进料口、蒸汽出气口和废水出液口，所述降膜蒸发器的废水出液口通过管道与所述降膜分离器的进料口相连没，所述降膜分离器的废水出液口通过管道与所述降膜循环泵的进液口相连；

强制循环泵，所述第一管道与所述强制循环泵的进液口通过第二管道相连；

强制循环蒸发器，其设有废水进液口、废水出液口、蒸汽进气口、蒸汽出气口，所述强制循环泵的出液口与所述强制循环蒸发器的废水进液口相连；

结晶器，其设有进料口、废水出液口、蒸汽出气口，所述强制循环蒸发器的废水出液口与所述结晶器的进料口通过管道相连，所述结晶器的废水出液口通过管道与所述强制循环泵的进液口相连；

蒸汽压缩机，其设有蒸汽出气口、二次蒸汽回收口，所述蒸汽压缩机的出气口与所述降膜蒸发器的蒸汽进气口通过管道相连，所述降膜分离器的蒸汽出气口与所述蒸汽压缩机的二次蒸汽回收口通过第三管道相连，所述结晶器的蒸汽出气口与所述蒸汽压缩机的二次蒸汽回收口通过管道相连；

蒸汽引射器，其设有蒸汽进气口，二次蒸汽进气口和蒸汽出气口，所述蒸汽引射器的蒸汽进气口外接另一蒸汽源，所述第三管道与所述蒸汽引射器的二次蒸汽进气口相连通，所述蒸汽引射器的蒸汽出气口通过管道分别与所述强制循环蒸发器的蒸汽进气口、所述二级预热器的蒸汽进气口相连。

进一步地，所述强制循环蒸发器的蒸汽出气口通过管道与所述二级预热器的蒸汽进气口相连。

进一步地，所述第二管道上设有流量调节阀。

进一步地，二级预热器的蒸汽出气口外接大气。

有益效果：本实用新型公开的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统具有以下有益效果：

1.大幅度降低MVR系统的整体能耗——通过分段蒸发，降低MVR蒸汽压缩机的设计最高温升，降低压缩机的能耗；

2.在降低能耗的前提下，保证结晶部分有足够的传热动力，使蒸发系统顺利进行。

3.降低了结晶部分蒸发器的换热面积，同时降低了强制循环泵的流量——蒸汽引射器可以提供比蒸汽压缩机更高的传热温差，根据传热面积计算公式，传热温差与传热面积成反比，因此，更高的传热温差可以减少传热面积。循环泵的流量是根据传热面积成正比的，传热面积小了，强制循环泵流量也小了。

附图说明

图1为本实用新型公开的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统的示意图。

其中：

1-一级预热器	2-二级预热器
		3-降膜蒸发器	4-降膜分离器
5-强制循环蒸发器	6-结晶器
		7-降膜循环泵	8-强制循环泵
9-蒸汽压缩机	10-蒸汽引射器
		11-流量调节阀

具体实施方式：

下面对本实用新型的具体实施方式详细说明。

图1为本实用新型公开的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统的示意图，其中，实线表示的废水的处理路径，虚线表示的蒸汽的路径。如图1所示，一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，包括

一级预热器1，其设有废水进液口、废水出液口、冷凝水进液口和冷凝水出液口；

二级预热器2，其设有废水进液口、废水出液口、蒸汽进气口和蒸汽出气口，所述一级预热器1的废水出液口通过管道与所述二级预热器2的废水进液口相连；

降膜循环泵7，所述二级预热器2的废水出液口与所述降膜循环泵7的进液口相连；

降膜蒸发器3，其设有蒸汽进气口、蒸汽出气口、位于顶部的废水进液口、位于底部的废水出液口、位于底部的冷凝水出水口，所述降膜蒸发器3通过管道与所述一级预热器1的冷凝水进液口相连，所述降膜循环泵7的出液口与所述降膜蒸发器3的进液口通过第一管道相连；

降膜分离器4，其设有进料口、蒸汽出气口和废水出液口，所述降膜蒸发器3的废水出液口通过管道与所述降膜分离器4的进料口相连没，所述降膜分离器4的废水出液口通过管道与所述降膜循环泵7的进液口相连；

强制循环泵8，所述第一管道与所述强制循环泵8的进液口通过第二管道相连；

强制循环蒸发器5，其设有废水进液口、废水出液口、蒸汽进气口、蒸汽出气口，所述强制循环泵8的出液口与所述强制循环蒸发器5的废水进液口相连；

结晶器6，其设有进料口、废水出液口、蒸汽出气口，所述强制循环蒸发器5的废水出液口与所述结晶器6的进料口通过管道相连，所述结晶器6的废水出液口通过管道与所述强制循环泵8的进液口相连；

蒸汽压缩机9，其设有蒸汽出气口、二次蒸汽回收口，所述蒸汽压缩机9的出气口与所述降膜蒸发器3的蒸汽进气口通过管道相连，所述降膜分离器4的蒸汽出气口与所述蒸汽压缩机9的二次蒸汽回收口通过第三管道相连，所述结晶器6的蒸汽出气口与所述蒸汽压缩机9的二次蒸汽回收口通过管道相连；

蒸汽引射器10，其设有蒸汽进气口，二次蒸汽进气口和蒸汽出气口，所述蒸汽引射器10的蒸汽进气口外接另一蒸汽源，所述第三管道与所述蒸汽引射器10的二次蒸汽进气口相连通，所述蒸汽引射器10的蒸汽出气口通过管道分别与所述强制循环蒸发器5的蒸汽进气口、所述二级预热器2的蒸汽进气口相连。

进一步地，所述强制循环蒸发器5的蒸汽出气口通过管道与所述二级预热器2的蒸汽进气口相连(图中未示出)。

进一步地，所述第二管道上设有流量调节阀11。

进一步地，二级预热器2的蒸汽出气口外接大气。

废水处理流程：

首先，废水进入一级预热器1，与降膜蒸发器3、强制循环蒸发器5提供的冷凝水进行第一次换热，进行一次升温；

接着，废水再进入二级预热器2，与蒸汽引射器10混合后的部分蒸汽进行第二次换热，进行二次升温；

接着，废水走蒸发管内(管程)——通过降膜循环泵7将大部分废水送到降膜蒸发器3主体顶部，废水通过布膜器以膜状分布到换热管内，废水在凭借引力流下管腔时被管外来自蒸汽压缩机9的蒸汽加热，达到蒸发温度后蒸发并产生二次蒸汽，废水连同二次蒸汽从管内流下进入降膜分离器4气液分离。此外，通过降膜循环泵7将少部分的废水引入强制循环蒸发器5中，废水在换热管内的高速满管通过，被管外来自蒸汽引射器10蒸汽出口的蒸汽加热，废水进入蒸发室闪蒸，蒸汽由上部排出，流体落下，经锥底强制被循环泵吸入，再进入强制循环蒸发器5的加热管，如此循环，降低了结盐速率，增强了废水的湍流状态，使得强制循环蒸发器5具有自清洗能力。且物料在换热器中无相变，液体的蒸发过程是在分离器中完成的，所以在换热器中不会析出结晶，从而大大降低了结盐的可能性。当废水浓缩至有大量固体析出后，废水外排固液分离。

蒸汽流程：

蒸汽压缩机9的蒸汽出口的压缩蒸汽用于降膜蒸发器3加热，经与废水换热后，降膜分离器4分离出的二次蒸汽大部分被吸入蒸汽压缩机9的二次蒸汽进气口压缩再次使用，另一部分二次蒸汽通过蒸汽引射器10吸入，与新鲜的蒸汽混合后用于强制循环蒸发器5的加热。强制循环蒸发器5产生的二次蒸汽被吸入蒸汽压缩机9的二次蒸汽进气口压缩再次使用。

以处理10t/h，Nacl含量3％的蒸发结晶系统为例，设计蒸发量9.7t/h，按照常规MVR设计，考虑到Nacl溶液最高沸点升高10℃，因此，设计压缩机压缩温升16℃，用于蒸发的电耗约为388kw。

如采用本实用新型公开的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，查数据可知，Nacl溶液浓度为18％的时候，沸点升高为4℃，以此为节点，当溶液蒸发到18％时，蒸发量为8.3t/h，因此，设计压缩机压缩温升10℃，用于蒸发的电耗约为208kw；按照压缩比1:1计算，剩余1.4t/h的蒸发任务，只需0.7t/h的新鲜蒸汽引射二次蒸汽，完成全部蒸发任务，引入的蒸汽可以用于二级预热。同时，因蒸汽引射的温升高，传热温差大，所需的强制循环蒸发器传热面积减少，循环泵流量，系统得到了充分的优化。详细对比如下：

综上所示，采用本实用新型公开的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统只需大约原MVR设计的50％的电耗，并多消耗0.3t/h的新鲜蒸汽即可完成蒸发任务，大大降低了能耗。

上面对本实用新型的实施方式做了详细说明。但是本实用新型并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，其特征在于，包括：

一级预热器，其设有废水进液口、废水出液口、冷凝水进液口和冷凝水出液口；

二级预热器，其设有废水进液口、废水出液口、蒸汽进气口和蒸汽出气口，所述一级预热器的废水出液口通过管道与所述二级预热器的废水进液口相连；

降膜循环泵，所述二级预热器的废水出液口与所述降膜循环泵的进液口相连；

降膜蒸发器，其设有蒸汽进气口、蒸汽出气口、位于顶部的废水进液口、位于底部的废水出液口、位于底部的冷凝水出水口，所述降膜蒸发器通过管道与所述一级预热器的冷凝水进液口相连，所述降膜循环泵的出液口与所述降膜蒸发器的进液口通过第一管道相连；

降膜分离器，其设有进料口、蒸汽出气口和废水出液口，所述降膜蒸发器的废水出液口通过管道与所述降膜分离器的进料口相连没，所述降膜分离器的废水出液口通过管道与所述降膜循环泵的进液口相连；

强制循环泵，所述第一管道与所述强制循环泵的进液口通过第二管道相连；

强制循环蒸发器，其设有废水进液口、废水出液口、蒸汽进气口、蒸汽出气口，所述强制循环泵的出液口与所述强制循环蒸发器的废水进液口相连；

结晶器，其设有进料口、废水出液口、蒸汽出气口，所述强制循环蒸发器的废水出液口与所述结晶器的进料口通过管道相连，所述结晶器的废水出液口通过管道与所述强制循环泵的进液口相连；

蒸汽压缩机，其设有蒸汽出气口、二次蒸汽回收口，所述蒸汽压缩机的出气口与所述降膜蒸发器的蒸汽进气口通过管道相连，所述降膜分离器的蒸汽出气口与所述蒸汽压缩机的二次蒸汽回收口通过第三管道相连，所述结晶器的蒸汽出气口与所述蒸汽压缩机的二次蒸汽回收口通过管道相连；

蒸汽引射器，其设有蒸汽进气口，二次蒸汽进气口和蒸汽出气口，所述蒸汽引射器的蒸汽进气口外接另一蒸汽源，所述第三管道与所述蒸汽引射器的二次蒸汽进气口相连通，所述蒸汽引射器的蒸汽出气口通过管道分别与所述强制循环蒸发器的蒸汽进气口、所述二级预热器的蒸汽进气口相连。

2.如权利要求1所述的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，其特征在于，所述强制循环蒸发器的蒸汽出气口通过管道与所述二级预热器的蒸汽进气口相连。

3.如权利要求1所述的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，其特征在于，所述第二管道上设有流量调节阀。

4.如权利要求1所述的一种降低MVR浓盐水蒸发能耗的系统，其特征在于，二级预热器的蒸汽出气口外接大气。

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