處理高濃度含鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度含鹽廢水,有些廢水中所含無(wú)機(jī)鹽還具有回收利用的價(jià)值,直接排放將導(dǎo)致水環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。常規(guī)的多效蒸發(fā)可以對(duì)該類廢水進(jìn)行處理和回收,卻存在著能量消耗高、配套設(shè)備多、運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。因此,研究一種能耗少、運(yùn)行費(fèi)用低且結(jié)構(gòu)緊湊的高濃度含鹽廢水處理方法具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
　　為此,本文以降低能耗為目標(biāo),提出了處理高濃度含鹽廢水的兩級(jí)機(jī)械蒸汽再壓縮(Mechanical Vap

2、or Re-compression,MVR)的方法,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)流程,建立了系統(tǒng)熱力分析平臺(tái);設(shè)計(jì)了系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu),構(gòu)建了工程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置并實(shí)施了工程化的實(shí)驗(yàn)研究;最后,對(duì)系統(tǒng)開(kāi)展了綜合性能評(píng)價(jià)分析。
　　首先,對(duì)現(xiàn)有含鹽廢水處理技術(shù)及高濃度含鹽廢水特征進(jìn)行了分析,提出了適合處理高濃度含鹽廢水的兩級(jí) MVR方法并設(shè)計(jì)了具體的工藝流程,構(gòu)建了系統(tǒng)中主要設(shè)備的模型及系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)并用已公開(kāi)的數(shù)據(jù)加以了驗(yàn)證;借助該平臺(tái)對(duì)兩級(jí)MVR系統(tǒng)及

3、其參比的單級(jí)MVR和三效蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行了分析,獲得了兩級(jí) 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(biāo)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(shí)分析了一級(jí)排出濃度、蒸發(fā)溫度、傳熱溫差等重要參量對(duì)兩級(jí)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(duì)加熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基于綜合成本目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了深入內(nèi)部的軸向進(jìn)料閃蒸器及其結(jié)構(gòu);建立了針對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用的兩級(jí)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(guò)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(shí)際運(yùn)行性能,并與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。研究表明,系統(tǒng)實(shí)際單位能耗為53.8kWh/t實(shí)現(xiàn)了能量消耗低的目標(biāo);實(shí)際運(yùn)行結(jié)果與模擬結(jié)果基本相符,這說(shuō)明本文建立的模擬和設(shè)計(jì)模型是可靠的。實(shí)驗(yàn)效果表明,系統(tǒng)回收了硫酸銨,排放出了凈水,達(dá)到了對(duì)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(jí) MVR系統(tǒng)的火用分析模型,采用上述實(shí)驗(yàn)得到的

5、數(shù)據(jù),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)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(jí)排出濃度對(duì)系統(tǒng)火用效率的影響規(guī)律,并依據(jù)分析給出了改進(jìn)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(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論,構(gòu)建了兩級(jí) MVR系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)模型,分析了系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本及其分布,并研究了系統(tǒng)內(nèi)、外部參量對(duì)系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明,較之單級(jí)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(jí)