WO2017124215A1 - 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统 - Google Patents

一种双效错流mvr蒸发浓缩系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2017124215A1
WO2017124215A1 PCT/CN2016/071168 CN2016071168W WO2017124215A1 WO 2017124215 A1 WO2017124215 A1 WO 2017124215A1 CN 2016071168 W CN2016071168 W CN 2016071168W WO 2017124215 A1 WO2017124215 A1 WO 2017124215A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
effect
liquid
outlet
inlet
pump
Prior art date
Application number
PCT/CN2016/071168
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
黄长雄
蒋刚健
张宗劲
Original Assignee
江门市佰川环境科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 江门市佰川环境科技有限公司 filed Critical 江门市佰川环境科技有限公司
Priority to PCT/CN2016/071168 priority Critical patent/WO2017124215A1/zh
Publication of WO2017124215A1 publication Critical patent/WO2017124215A1/zh

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/26Multiple-effect evaporating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/28Evaporating with vapour compression
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/28Evaporating with vapour compression
    • B01D1/2884Multiple effect compression
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/28Evaporating with vapour compression
    • B01D1/2896Control, regulation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

一种双效错流MVR蒸发浓缩系统,包括料液流程子系统、错流蒸汽压缩子系统和余热回收子系统;在料液流程子系统中料液经余热回收子系统预热、生蒸汽加热达到泡点后进行一效蒸发,产出的二次蒸汽经一效压缩机(14)压缩后作为二效蒸发的热源,一效浓缩的料液经一效出料泵(8)送到二效蒸发器(11)继续蒸发浓缩,产出的二次蒸汽经二效压缩机(15)压缩作为一效蒸发的热源,完成液经二效出料泵(13)排出系统。系统的进料速度、预热温度、循环流量、压缩机工作压差等在PLC精确控制下运行;与单效MVR蒸发浓缩系统比较,蒸汽压缩机运行压差降低,可节省25%至40%的电耗,蒸发浓缩费用降低,大幅减少造成温室效应的二氧化碳排放。

Description

一种双效错流MVR蒸发浓缩系统 技术领域
本发明涉及蒸发浓缩技术领域,特别涉及一种双效错流MVR蒸发浓缩系统。
背景技术
近年因化石能源价格以及全球对减少碳排放的迫切需求,传统多效蒸发已经不适应此需求,因此MVR蒸发浓缩技术得以在全球范围内特别是发达国家得到广泛的应用。在中国,MVR技术应用的广度和深度自2009年以来也以爆炸的速度快速发展,与之配套的装备制造技术和工艺技术应用也日臻成熟,已经开发出匹配机械压缩蒸发工况需求的具有商业价值的竖直列管式降膜蒸发器(管程蒸发)、水平列管式降膜蒸发器(壳程蒸发)以及强制循环蒸发器的MVR蒸发装置。
现有的单效MVR蒸发浓缩技术受限于蒸汽压缩机的技术极限,其浓缩比往往有限,比较经济的最终浓缩浓度为40%左右。针对固溶物溶解度较大而浓缩比要求较高的情况,单效MVR工作方式已经不能满足需要,往往需增加以新鲜蒸汽加热的蒸发器进一步浓缩。
尽管如此,尽可能降低MVR蒸发能耗是众多MVR装备制造商一直在努力追求的工作。在MVR制造和应用的领域,一个众所周知的认知是蒸汽压缩机的功耗取决于对二次蒸汽压缩的饱和温升或者说压缩机出口与吸入口之间的压差,压缩机功耗与压缩比呈指数的关系,因此设法降低出入口之差压是进一步降低能耗的关键。相关的化学工程手册中关于机械压缩的热力学计算:对1kg/s的气体(水蒸气、VOC蒸汽或其他气体)的绝热压缩功耗可以用以下公式来表达:
Figure PCTCN2016071168-appb-000001
其中:n=(γ-1)/γηE且p2/p1就是压缩比
式中:W——气体压缩的功率消耗
γ——气体的绝热指数,水蒸汽为1.31;
Mr——相对分子质量,水为18;
p1——压缩前的蒸汽压力(Pa);
p2——压缩后的蒸汽压力(Pa);
T1——压缩前的蒸汽温度(K);
ηE——压缩机效率;
不同形式压缩机效率:透平离心式为0.75~0.85;轴流式为0.85~0.9;罗茨式为0.5~0.6。 前述的三效蒸发浓缩方式存在能耗消耗大,环境效益和经济效益低等问题,而单效MVR蒸发则存在应用范围局限的问题,本发明以继续降低能耗、扩宽MVR蒸发浓缩的适用范围为目的进行了有益的探索和实践。
发明内容
本发明提供了一种继续降低蒸发浓缩能源消耗、环境效益和经济效益高且适用范围比单效MVR蒸发系统更宽的双效错流MVR蒸发浓缩系统。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种双效错流MVR蒸发浓缩系统,包括料液流程子系统、错流蒸汽压缩子系统、余热回收子系统;所述料液流程子系统是指:料液进入系统后首先经余热回收子系统预热,然后在一效循环管路接入与一效循环料液混合后经预热器用外接生蒸汽继续预热至泡点后进入一效蒸发,在一效蒸发器料液蒸发并初步浓缩,产出的初步浓缩物和二次蒸汽进行一效分离,分离后的部分料液返回一效蒸发和分离循环、部分料液进行二效蒸发和二效分离得到浓缩液经出料泵排出系统;所述错流蒸汽压缩子系统是指:一效蒸发分离产出的二次蒸汽经一效压缩机压缩后作为二效蒸发的热源,二效蒸发分离产出的二次蒸汽经二效压缩机压缩后作为一效蒸发的热源;所述余热回收子系统是指:把汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、二效蒸发器排出的高温不凝气体、高温冷凝水回收到冷凝水收集罐,然后高温不凝气经余热回收系统的汽-液换热器、不凝气分离器后排出系统,而高温冷凝水经余热回收系统的液-液换热器、冷凝水泵排出系统。
进一步地,所述的料液流程子系统包括:原料罐、进料泵、液-液换热器、汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、一效循环泵、一效出料泵、一效两相分离器、二效蒸发器、二效循环泵、二效出料泵及二效两相分离器,所述原料罐、进料泵、液-液换热器冷侧、汽-液换热器冷侧依次串联连接,一效循环泵的出口与一效预热器的入口连接,汽-液换热器的冷侧出口连接到一效循环泵出口与一效预热器连接的管道上,一效预热器的出口与一效蒸发器上管箱连接,一效蒸发器的下管箱侧部料液出口与一效循环泵入口连接,一效两相分离器底部料液出口与一效蒸发器下管箱的料液入口连接,一效蒸发器下管箱底出口与一效出料泵入口连接;二效循环泵的出口与二效蒸发器上管箱入口连接,一效出料泵出口连接到二效循环泵出口与二效蒸发器上管箱入口之间的连接管上,所述二效循环泵的入口与二效蒸发器的下管箱底侧连接,二效两相分离器液相出口与二效蒸发器下管箱连接,二效蒸发器下管箱底部出口与二效出料泵入口连接。
进一步地,所述的错流蒸汽压缩子系统包括所述的错流蒸汽压缩子系统包括:一效两相分离器、一效蒸发器、二效两相分离器、二效蒸发器、一效压缩机、二效压缩机,所述一效 蒸发器下管箱蒸汽出口与一效两相分离器入口连接,所述一效两相分离器蒸汽出口与一效压缩机入口连接,所述一效压缩机的出口与二效蒸发器的蒸汽入口连接,所述二效蒸发器下管箱蒸汽出口与二效两相分离器入口连接,二效两相分离器蒸汽出口与二效压缩机入口连接,所述二效压缩机的出口与一效蒸发器的蒸汽入口连接。
进一步地,所述的余热回收子系统包括:一效蒸发器、二效蒸发器、一效预热器、冷凝水收集罐、液-液换热器、汽-液换热器、冷凝水泵、不凝气分离器,一效蒸发器和二效蒸发器冷凝水出口、一效蒸发器和二效蒸发器的不凝气出口、一效预热器的冷凝水出口分别与冷凝水收集罐连接,冷凝水收集罐上部的不凝气出口、汽-液换热器热侧、不凝气分离器依次串联连接;冷凝水收集罐底部液体出口、液-液换热器热侧、冷凝水泵入口依次串联连接。
进一步地,所述的料液流程子系统包括:原料罐、进料泵、液-液换热器、汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、一效循环泵、一效出料泵、一效两相分离器、二效强制循环加热体、二效循环泵、二效出料泵、二效预热器及二效三相分离器,所述原料罐、进料泵、液-液换热器冷侧、汽-液换热器冷侧依次串联连接,一效循环泵的出口与一效预热器的入口连接,汽-液换热器的冷侧出口连接到一效循环泵出口与一效预热器连接的管道上,一效预热器的出口与一效蒸发器上管箱连接,一效蒸发器的下管箱侧部料液出口与一效循环泵入口连接,一效两相分离器底部料液出口与一效蒸发器下管箱的料液入口连接,一效蒸发器下管箱底出口与一效出料泵入口连接;二效预热器料液出口与二效循环泵的入口连接,一效出料泵出口连接到二效预热器出口与二效循环泵入口之间的管道上,二效循环泵的出口与二效强制循环加热体料液入口连接,二效预热器料液入口与二效三相分离器的料液循环出口连接,二效三相分离器的料液入口与二效强制循环加热体料液出口连接,二效三相分离底部的料液出口与二效出料泵的进口连接。
进一步地,所述的料液流程子系统包括:原料罐、进料泵、液-液换热器、汽-液换热器、一效预热器、一效强制循环加热体、一效循环泵、一效出料泵、一效三相分离器、二效强制循环加热体、二效循环泵、二效出料泵、二效预热器及二效三相分离器,所述原料罐、进料泵、液-液换热器冷侧、汽-液换热器冷侧依次串联连接,一效三相分离器的料液循环出口与一效预热器的料液入口连接,汽-液换热器的冷侧出口连接到一效三相分离器料液的出口与一效预热器料液入口之间的管道上,一效预热器的料液出口与一效循环泵的入口连接,一效循环泵的出口与一效强制循环加热体的料液入口连接,一效强制循环加热体的料液出口与一效三相分离器的料液循环入口连接,一效三相分离器底部的料液出口与一效出料泵的入口连接;二效预热器料液出口与二效循环泵的入口连接,二效循环泵的出口与二效强制循环加热体料液入口连接,一效出料泵出口连接到二效循环泵的出口与二效强制循环加热体料液入口之间 的管道上,二效预热器料液入口与二效三相分离器的料液循环出口连接,二效三相分离器的料液入口与二效强制循环加热体料液出口连接,二效三相分离底部的料液出口与二效出料泵的进口连接。
进一步地,所述的二效预热器下部的冷凝水出口还与余热回收子系统的冷凝水收集罐连接。
进一步地,所述一效压缩机、二效压缩机出入口两侧的连接管路上均并联连接有电动蝶阀、差压传感器,所述一效压缩机、二效压缩机出口侧管路上均安装有压力传感器。
进一步地,所述的一效压缩机、二效压缩机还连接有PLC控制器和变频器。
采用上述技术方案,由于对需要蒸发浓缩的料液进行了双效错流浓缩蒸发,即使用了一效预热器、一效蒸发器、一效循环泵、一效出料泵、一效两相分离器、二效循环泵、二效蒸发器、二效两相分离器、浓缩液出料泵、一效压缩机、二效压缩机、冷凝水收集罐、液-液换热器、汽-液换热器、汽液分离器、冷凝水泵等技术特征,使得本发明实现了对需要蒸发浓缩的料液实现了双效蒸发浓缩;实现了将料液经一效加热蒸发分离产生的二次蒸汽经一效压缩机压缩后作为二效蒸发器的热源,二效加热蒸发分离产生的二次蒸汽经二效压缩机压缩后作为一效蒸发器的热源;实现了将汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、二效蒸发器排出的高温不凝气体、高温冷凝水回收,并对刚进入MVR蒸发浓缩系统的料液分别进行加热,以提高料液在预加热器中加热的初始温度,降低料液加热时的能量消耗。本发明料液流程子系统提供了三种不同的技术方案,以满足不同料液蒸发浓缩的需求;与现有技术相比较,有效降低了一效和二效压缩机出入口的压差,从而降低了压缩机压缩的功率消耗,减少了能源消耗,有效保护了环境;同时提高了本发明的性能和市场竞争力,有效提高企业潜在的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明实施方式一结构图;
图2为本发明实施方式二结构图;
图3为本发明实施方式三结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种双效错流MVR蒸发浓缩系统,包括料液流程子系统、错流蒸汽压缩子系统、余热 回收子系统;所述料液流程子系统是指:料液进入系统后首先经余热回收子系统预热,然后在一效循环管路接入与一效循环料液混合后经预热器用外接生蒸汽继续预热至泡点后进入一效蒸发,在一效蒸发器料液蒸发并初步浓缩,产出的初步浓缩物和二次蒸汽进行一效分离,分离后的部分料液返回一效蒸发和分离循环、部分料液进行二效蒸发和二效分离得到浓缩液经出料泵排出系统;所述错流蒸汽压缩子系统是指:一效蒸发分离产出的二次蒸汽经一效压缩机压缩后作为二效蒸发的热源,二效蒸发分离产出的二次蒸汽经二效压缩机压缩后作为一效蒸发的热源;所述余热回收子系统是指:把汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、二效蒸发器排出的高温不凝气体、高温冷凝水回收到冷凝水收集罐,然后高温不凝气经余热回收系统的汽-液换热器、不凝气分离器后排出系统,而高温冷凝水经余热回收系统的液-液换热器、冷凝水泵排出系统;上述技术方案有效降低了一效和二效压缩机出入口的蒸汽压差,从而降低了压缩机压缩过程中的功耗消耗,实现了系统运行的节能降耗,提高了MVR蒸发浓缩系统的性能和市场竞争力。更为具体地,本案有以下几种事实方式。
实施方式一:如附图1所示,双效错流MVR蒸发浓缩系统的料液流程子系统包括原料罐1、进料泵2、液-液换热器3、汽-液换热器4、一效预热器5、一效蒸发器6、一效循环泵7、一效出料泵8、一效两相分离器9、二效循环泵10、二效蒸发器11、二效两相分离器12、二效出料泵13,原料罐1、进料泵2、液-液换热器3冷侧、汽-液换热器4冷侧依次串联连接,一效循环泵7的出口与一效预热器5的料液入口连接,汽-液换热器4的冷侧出口连接到一效循环泵7出口与一效预热器5料液入口之间的管道上,一效预热器5的料液出口与一效蒸发器6上管箱连接,一效蒸发器6的下管箱侧部料液出口与一效循环泵7入口连接,一效两相分离器9底部料液出口与一效蒸发器6下管箱的料液入口连接,一效蒸发器6下管箱底出口与一效出料泵8入口连接;二效循环泵10出口与二效蒸发器11上管箱入口连接,一效出料泵8出口连接到二效循环泵10出口与二效蒸发器11入口之间的连接管上,二效循环泵10的入口与二效蒸发器11的下管箱底侧连接,二效两相分离器12液相出口与二效蒸发器11下管箱连接,二效蒸发器11下管箱底部出口与二效出料泵13入口连接;
错流蒸汽压缩子系统包括:一效两相分离器9、一效蒸发器6、二效两相分离器12、二效蒸发器11、一效压缩机14、二效压缩机15,一效蒸发器6下管箱蒸汽出口与一效两相分离器9入口连接,一效两相分离器9蒸汽出口与一效压缩机14入口连接,一效压缩机14的出口与二效蒸发器11的蒸汽入口连接,二效蒸发器11下管箱蒸汽出口与二效两相分离器12入口连接,二效两相分离器12蒸汽出口与二效压缩机15入口连接,二效压缩机15的出口与一效蒸发器6的蒸汽入口连接;该方案实现了一效加热蒸发分离产生的二次蒸汽经一效压缩机压缩后作为二效蒸发器的热源,二效加热蒸发分离产生的二次蒸汽经二效压缩机压缩后作 为一效蒸发器的热源;有效降低了一效压缩机14和二效压缩机15出入口的蒸汽压差,从而降低了压缩机压缩过程中的功耗消耗,减少了能源消耗对环境的污染,提高了双效错流MVR蒸发浓缩系统的性能和市场竞争能力。
余热回收子系统包括:一效蒸发器6、二效蒸发器11、一效预热器5、冷凝水收集罐16、液-液换热器3、汽-液换热器4、冷凝水泵18、不凝气分离器17,一效蒸发器6和二效蒸发器11冷凝水出口、一效蒸发器6和二效蒸发器11的不凝气出口、一效预热器5的冷凝水出口分别与冷凝水收集罐16连接,冷凝水收集罐16上部的不凝气出口、汽-液换热器4热侧、不凝气分离器17依次串联连接;冷凝水收集罐16底部液体出口、液-液换热器3热侧、冷凝水泵18入口依次串联连接。该方案有效利用MVR蒸发浓缩系统的料液流程子系统、错流蒸汽压缩子系统运行过程中产生的余热、对初始进入系统的料液进行了两次加热,有效提高了料液进入一效预热器5前的温度,减少了一效预热器5内加热时的能量消耗,有效实现了双效错流MVR蒸发浓缩系统整机的节能环保。
实施方式二:如附图2所示,在实施方式一的基础上,料液流程子系统的二效两相分离器12采用二效三相分离器19替换,二效蒸发器11采用二效强制循环加热体22替换;二效循环泵10的入口与二效预热器20料液出口连接,二效循环泵10的出口与二效强制循环加热体22料液入口连接,一效出料泵8出口连接到二效预热器20料液出口与二效循环泵10入口之间的管道上,二效预热器20料液入口与二效三相分离器19的料液出口连接,二效三相分离器19的料液入口与二效强制循环加热体22料液出口连接,二效三相分离19底部的料液出口与二效出料泵13的进口连接。上述技术方案实现将二效降膜蒸发方式更换为强制循环蒸发方式。
实施方式三:如附图3所示,在实施方式二的基础上,料液流程子系统的一效蒸发器6采用一效强制循环加热体23替换,一效两相分离器9采用一效三相分离器21替换;一效三相分离器21的料液循环出口与一效预热器5的料液入口连接,汽-液换热器3的冷侧出口连接到一效三相分离器21料液循环出口与一效预热器5料液入口之间的管道上,一效预热器5的料液出口与一效循环泵7的入口连接,一效循环泵7的出口与一效强制循环加热体23的料液入口连接,一效强制循环加热体23的料液出口与一效三相分离器21的料液循环入口连接,一效三相分离器21底部的料液出口与一效出料泵8的入口连接;一效出料泵8出口连接到二效循环泵10的出口与二效强制循环加热体22料液入口之间的管道上。上述技术方案实现将一效降膜蒸发方式更换为强制循环蒸发方式。
更为具体地、所述的二效预热器20下部的蒸汽出口还与余热回收子系统的冷凝水收集罐16连接,充分地将系统运行过程中加热余热收集利用。一效压缩机14、二效压缩机15出入 口两侧的连接管路上均并联连接有电动蝶阀、差压传感器,出口侧管路上安装有压力传感器,一、二效料液的温度达到沸点时,一效压缩机14、二效压缩机15启动,一效压缩机14、二效压缩机15的运行工况受对应的差压传感器信号经PLC和变频器控制,当一效压缩机14、二效压缩机15出口压力超过设定值时,一效蒸发器6、二效蒸发器11与冷凝水收集罐16联通的气动阀将打开排出不凝气体或超压的蒸汽,排出的蒸汽在汽-液换热器4内与进料进行热交换实现对进料的加热实现热量回收;当原料的预热温度未能达到泡点时,需通入生蒸汽给系统补充热能。冷凝水收集罐16上安装有上液位传感器、下液位传感器,以及温度传感器;冷凝水泵18与进料泵2联动,冷凝水罐16的上液位传感器、下液位传感器控制冷凝水电动阀的开度,实现对热量回收气体冷凝水的控制。以上监测和控制有效提高了系统运行的可靠性和安全性。
本系统运行时,预热阶段:在料液冷启动初期,系统通过生蒸汽或电加热棒预热,少量料液在蒸发系统的加热器内被加热至沸点温度(预计为102℃)。沸点温度到达后停止加热,系统自动切换到蒸汽再压缩模式。
蒸发阶段:当启动压缩机,蒸发分离器产生负压,料液在管程开始蒸发;二次蒸汽和初步浓缩的料液一同进入蒸发分离器并在蒸发分离器内分离,二次蒸汽进入蒸汽压缩机随后被压缩,一效压缩机把二次蒸汽压力提升送入第二效蒸发器;在第二效蒸发器的壳程与循环料液发生换热,蒸汽被冷凝变成冷凝水进入冷凝水收集罐。在一效初步浓缩的料液部分进入二效,部分在一效内循环。在二效蒸发分离器料液在加热器内被来自第一效的压缩蒸汽加热,在换热管内水分继续被蒸发;与第一效工作原理相同,在蒸发分离器内蒸发的水蒸汽被二效压缩机抽出同时压缩送回一效蒸发器加以利用;来自双效蒸发器的冷凝水温度高达100℃左右,这部分能量与进料换热实现回收利用。进料换热后,料液可被加热至80~90℃,连续工作时可保持稳定;冷凝水经板式换热器与进料换热后,温度降至比进料高5~7℃左右,也就是说假如进料温度为25℃,则冷凝水排出温度为30至32℃;经过二效蒸发的浓缩液或结晶物间歇地排出系统。
停机时首先关闭压缩机、打开旁通阀、排出高浓度料液;然后继续投加低浓度料液,防止在蒸发器内产生结晶,料液在蒸发器内循环数分钟后可关闭系统、切断蒸发装置电源。
本系统在蒸发过程中,可利用的热量已全部回收,大幅度减少生蒸汽的消耗;同时有效降低了蒸发过程中压缩机出、入口的压差,降低了压缩机压缩功耗,实现了节能环保。
更为具体地,例如某物料的水溶液初始浓度为5%,在100℃时饱和浓度为50%,为了持续产出结晶物采用强制循环蒸发。该溶液在100℃时不同浓度的蒸汽压如下:
当物料的浓度为5%,饱和蒸汽压为90kPa,
当物料的浓度为9%,饱和蒸汽压为85kPa,
当物料的浓度为50%,饱和蒸汽压为60kPa;
如果采用单效MVR的强制循环蒸发系统,由于必须采取大流量循环方式,进料流量相对很小,加权平均的物料浓度非常接近饱和浓度。假设系统设计的蒸发过程对数平均温差为6℃,系统的循环物料浓度50%,物料蒸汽压为60kPa,蒸发温度为100℃,则加热侧的饱和蒸汽温度必须达到108℃蒸汽压为133.9kPa。选用的压缩机升压需达到133.9-60=73.9kPa,相当于饱和蒸汽温升约22℃。
那么采用透平压缩机的单效MVR强制循环蒸发系统压缩机功耗计算是:
Figure PCTCN2016071168-appb-000002
每小时蒸发2000kg的单效MVR压缩机的轴功率计算如下
W0=173.27×2000÷(3600×0.85)=133.25kW
为了达到降低蒸发能耗,本发明的双效错流MVR蒸发浓缩系统把蒸发过程分成两段双效,每段的蒸发量均为1000kg。则第一效是把5%的料液浓缩到9%,第二效由9%浓缩到产出结晶物(完成料液浓度同样是50%)。假设本发明的系统完成液排出量与上述的单效MVR相同,其热能损失一样的前提下进行计算。
第一效蒸发过程物料完成液浓度9%,蒸发温度为95℃的情况下,蒸汽压p1′=85kPa,平均温差依然是6℃,加热蒸汽温度为103℃,加热蒸汽压力p2=112.7kPa;
第二效蒸发过程物料浓度为50%,蒸发温度为100℃,蒸汽压p1=60kPa平均加热温差依然是6℃,加热蒸汽温度为108℃,加热蒸汽压力p2=133.9kPa。
本发明假设同样采用透平压缩机,那么一效压缩机的工作差压133.9-85=48.9kPa;二效压缩机的工作差压112.7-60=52.7kPa。计算双效错流MVR的蒸发功耗分别是:
一效压缩机功耗    W1=96.8kJ/kg
一效压缩机轴功率  Wa=31.6kW
二效压缩机功耗    W2=134.4kJ/kg
二效压缩机轴功率  Wb=43.9kW
本发明的双效错流MVR两台压缩机的总功率为Wa+Wb=75.5kW。与单效MVR蒸发浓缩系统比较:总轴功率减少=133.25-75.5=57.75kW;相当于节省能耗:
节能百分比=57.75÷133.25×100%=43.34%。
与单效MVR蒸发浓缩系统比较,在总蒸发量相同的条件下,本发明的双效错流MVR蒸 发浓缩系统之第二效,匹配的强制循环泵流量仅为单效MVR系统的一半,循环泵功耗也是单效MVR系统的一半,因此总能耗将大幅度降低。
本发明与现有各类蒸发方式单位吨水蒸发能耗与运行费用比较如表1和表2所示:
表1不同蒸发方式的单位吨水蒸发能耗
Figure PCTCN2016071168-appb-000003
表2不同蒸发方式的单位吨水蒸发运行费用
Figure PCTCN2016071168-appb-000004
表2计算依据:物料浓度≤5%,0.8MPa蒸汽价格:300元/吨;工业电价:0.8元/kWh。从表2数据中我们可以看到,MVR蒸发技术节能效果是非常明显的,按照年蒸发处理36000吨废水计算,单效MVR蒸发费用是308.45万元,本发明MVR蒸发器的费用仅为210.38万元,一年可节省98.07万元运行费用。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

  1. 一种双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,包括料液流程子系统、错流蒸汽压缩子系统、余热回收子系统;
    所述料液流程子系统是指:料液进入系统后首先经余热回收子系统预热,然后在一效循环管路接入与一效循环料液混合后经预热器用外接生蒸汽继续预热至泡点后进入一效蒸发,在一效蒸发器料液蒸发并初步浓缩,产出的初步浓缩物和二次蒸汽进行一效分离,分离后的部分料液返回一效蒸发和分离循环、部分料液进行二效蒸发和二效分离得到浓缩液经出料泵排出系统;
    所述错流蒸汽压缩子系统是指:一效蒸发分离产出的二次蒸汽经一效压缩机压缩后作为二效蒸发的热源,二效蒸发分离产出的二次蒸汽经二效压缩机压缩后作为一效蒸发的热源;
    所述余热回收子系统是指:把汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、二效蒸发器排出的高温不凝气体、高温冷凝水回收到冷凝水收集罐,然后高温不凝气经余热回收子系统的汽-液换热器、不凝气分离器后排出系统,而高温冷凝水经余热回收子系统的液-液换热器、冷凝水泵排出系统。
  2. 根据权利要求1所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的料液流程子系统包括:原料罐、进料泵、液-液换热器、汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、一效循环泵、一效出料泵、一效两相分离器、二效蒸发器、二效循环泵、二效出料泵及二效两相分离器,所述原料罐、进料泵、液-液换热器冷侧、汽-液换热器冷侧依次串联连接,一效循环泵的出口与一效预热器的入口连接,汽-液换热器的冷侧出口连接到一效循环泵出口与一效预热器连接的管道上,一效预热器的出口与一效蒸发器上管箱连接,一效蒸发器的下管箱侧部料液出口与一效循环泵入口连接,一效两相分离器底部料液出口与一效蒸发器下管箱的料液入口连接,一效蒸发器下管箱底出口与一效出料泵入口连接;所述二效循环泵的出口与二效蒸发器上管箱入口连接,一效出料泵出口连接到二效循环泵出口与二效蒸发器上管箱入口之间的连接管上,所述二效循环泵的入口与二效蒸发器的下管箱底侧连接,二效两相分离器液相出口与二效蒸发器下管箱连接,二效蒸发器下管箱底部出口与二效出料泵入口连接。
  3. 根据权利要求1所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的错流蒸汽压缩子系统包括:一效两相分离器、一效蒸发器、二效两相分离器、二效蒸发器、一效压缩机、二效压缩机,所述一效蒸发器下管箱蒸汽出口与一效两相分离器入口连接,所述一效两相分离器蒸汽出口与一效压缩机入口连接,所述一效压缩机的出口与二效蒸发器的蒸汽入口连接,所述二效蒸发器下管箱蒸汽出口与二效两相分离器入口连接,二效两相分离器蒸汽出口与二效压缩机入口连接,所述二效压缩机的出口与一效蒸发器的蒸汽入口连接。
  4. 根据权利要求1所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的余热回收 子系统包括:一效蒸发器、二效蒸发器、一效预热器、冷凝水收集罐、液-液换热器、汽-液换热器、冷凝水泵、不凝气分离器,所述一效蒸发器和二效蒸发器冷凝水出口、一效蒸发器和二效蒸发器的不凝气出口、一效预热器的冷凝水出口分别与冷凝水收集罐连接,冷凝水收集罐上部的不凝气出口、汽-液换热器热侧、不凝气分离器依次串联连接;冷凝水收集罐底部液体出口、液-液换热器热侧、冷凝水泵入口依次串联连接。
  5. 根据权利要求1所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的料液流程子系统包括:原料罐、进料泵、液-液换热器、汽-液换热器、一效预热器、一效蒸发器、一效循环泵、一效出料泵、一效两相分离器、二效强制循环加热体、二效循环泵、二效出料泵、二效预热器及二效三相分离器,所述原料罐、进料泵、液-液换热器冷侧、汽-液换热器冷侧依次串联连接,一效循环泵的出口与一效预热器的入口连接,汽-液换热器的冷侧出口连接到一效循环泵出口与一效预热器连接的管道上,一效预热器的出口与一效蒸发器上管箱连接,一效蒸发器的下管箱侧部料液出口与一效循环泵入口连接,一效两相分离器底部料液出口与一效蒸发器下管箱的料液入口连接,一效蒸发器下管箱底出口与一效出料泵入口连接;二效预热器料液出口与二效循环泵的入口连接,一效出料泵出口连接到二效预热器出口与二效循环泵入口之间的管道上,二效循环泵的出口与二效强制循环加热体料液入口连接,二效预热器料液入口与二效三相分离器的料液循环出口连接,二效三相分离器的料液入口与二效强制循环加热体料液出口连接,二效三相分离底部的料液出口与二效出料泵的进口连接。
  6. 根据权利要求1所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的料液流程子系统包括:原料罐、进料泵、液-液换热器、汽-液换热器、一效预热器、一效强制循环加热体、一效循环泵、一效出料泵、一效三相分离器、二效强制循环加热体、二效循环泵、二效出料泵、二效预热器及二效三相分离器,所述原料罐、进料泵、液-液换热器冷侧、汽-液换热器冷侧依次串联连接,一效三相分离器的料液循环出口与一效预热器的料液入口连接,汽-液换热器的冷侧出口连接到一效三相分离器料液的出口与一效预热器料液入口之间的管道上,一效预热器的料液出口与一效循环泵的入口连接,一效循环泵的出口与一效强制循环加热体的料液入口连接,一效强制循环加热体的料液出口与一效三相分离器的料液循环入口连接,一效三相分离器底部的料液出口与一效出料泵的入口连接;二效预热器料液出口与二效循环泵的入口连接,二效循环泵的出口与二效强制循环加热体料液入口连接,一效出料泵出口连接到二效循环泵的出口与二效强制循环加热体料液入口之间的管道上,二效预热器料液入口与二效三相分离器的料液循环出口连接,二效三相分离器的料液入口与二效强制循环加热体料液出口连接,二效三相分离底部的料液出口与二效出料泵的进口连接。
  7. 根据权利要求5或6所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的二效 预热器下部的冷凝水出口还与余热回收子系统的冷凝水收集罐连接。
  8. 根据权利要求3所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述一效压缩机、二效压缩机出入口两侧的连接管路上均并联连接有电动蝶阀、差压传感器,所述一效压缩机、二效压缩机出口侧管路上均安装有压力传感器。
  9. 根据权利要求8所述的双效错流MVR蒸发浓缩系统,其特征在于,所述的一效压缩机、二效压缩机还连接有PLC控制器和变频器。
PCT/CN2016/071168 2016-01-18 2016-01-18 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统 WO2017124215A1 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2016/071168 WO2017124215A1 (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680000756.3A CN106068149B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统
PCT/CN2016/071168 WO2017124215A1 (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017124215A1 true WO2017124215A1 (zh) 2017-07-27

Family

ID=57207446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2016/071168 WO2017124215A1 (zh) 2016-01-18 2016-01-18 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN106068149B (zh)
WO (1) WO2017124215A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108379858B (zh) * 2018-03-01 2020-11-27 青岛海湾精细化工有限公司 一种蒸发系统及其控制方法
CN108837543A (zh) * 2018-07-02 2018-11-20 上海脉慧能源科技有限公司 双效浓缩蒸汽热压浓缩设备
CN109846068A (zh) * 2018-12-13 2019-06-07 云南中烟工业有限责任公司 一种提升旋转蒸发效率的方法及在制备再造烟叶中的应用
CN110193211B (zh) * 2019-07-10 2021-08-03 山东理工大学 Mvr耦合热泵蒸发浓缩系统及蒸发浓缩方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006029464A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-23 Aqua Dyne, Inc. Water distillation system
CN103768808A (zh) * 2014-01-23 2014-05-07 南京航空航天大学 部分蒸汽再压缩蒸发浓缩系统及方法
CN203741072U (zh) * 2014-03-28 2014-07-30 北京浦仁美华节能环保科技有限公司 一种双效mvr蒸发系统
CN104162283A (zh) * 2014-08-22 2014-11-26 天津市红特顺科技有限公司 一种双效罗茨式mvr降膜蒸发系统
CN205360637U (zh) * 2016-01-18 2016-07-06 江门市佰川环境科技有限公司 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4437316A (en) * 1981-01-23 1984-03-20 Technology Marketing Inc. Method and apparatus for recovering waste energy
CN103830921A (zh) * 2013-12-03 2014-06-04 长乐恒申合纤科技有限公司 一种萃取水蒸发浓缩系统及其工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006029464A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-23 Aqua Dyne, Inc. Water distillation system
CN103768808A (zh) * 2014-01-23 2014-05-07 南京航空航天大学 部分蒸汽再压缩蒸发浓缩系统及方法
CN203741072U (zh) * 2014-03-28 2014-07-30 北京浦仁美华节能环保科技有限公司 一种双效mvr蒸发系统
CN104162283A (zh) * 2014-08-22 2014-11-26 天津市红特顺科技有限公司 一种双效罗茨式mvr降膜蒸发系统
CN205360637U (zh) * 2016-01-18 2016-07-06 江门市佰川环境科技有限公司 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106068149B (zh) 2018-03-13
CN106068149A (zh) 2016-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017124215A1 (zh) 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统
CN105923676B (zh) 高效太阳能海水淡化与空调制冷联合运行方法与系统
WO2020019922A1 (zh) 热泵溶液浓缩联产电系统及方法
CN103949074B (zh) 一种钛液浓缩的方法及其装置
CN205360637U (zh) 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统
CN203730205U (zh) 低品位热源驱动的两级渗透浓差做功装置
CN105709601B (zh) 一种热泵-两效膜蒸馏装置及蒸馏方法
CN203525336U (zh) 一种低温蒸发浓缩装置
CN204485341U (zh) 全热和潜热回收型多效真空蒸发浓缩装置
CN107213659A (zh) 一种机械蒸汽再压缩系统及控制方法
CN103726975B (zh) 低品位热源驱动的两级渗透浓差做功装置及方法
CN104771921A (zh) 大气压协同mvr节能机组及节能流程
CN205627127U (zh) 一种mvr三效蒸发器
CN204684682U (zh) 大气压协同mvr节能机组
CN205316745U (zh) 一种实现水热联产的开式复合双效吸收式热泵装置
CN204840972U (zh) 双级mvr蒸发器
CN108507219A (zh) 一种复合型两级式溴化锂吸收式热泵及工作方法
CN209237372U (zh) 一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统
CN209237375U (zh) 一种嵌入式辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统
CN107990592A (zh) 一种带热回收功能的药液浓缩热泵机组
CN103175332B (zh) 基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统及其制冷方法
CN211871444U (zh) 含盐废水的蒸发浓缩系统
CN207585132U (zh) 一种基于第一类吸收式混合热泵
CN206027109U (zh) 一种节能的蒸发浓缩设备
CN210751311U (zh) 一种溶液浓缩装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16885488

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16885488

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1