钻井含盐废水机械压缩蒸发结晶设备(WVR-W-1000型).ppt

含盐钻井废水机械压缩蒸发结晶设备MVR-W-1000型无锡市明源环境有限工程公司2012年4月,2,一、机械压缩蒸发（MVR)结晶技术概述二、机械压缩蒸发(MVR)结晶技术特点三、机械压缩蒸发(MVR)结晶技术原理图四、机械压缩蒸发(MVR)结晶技术热学原理五、机械压缩蒸发(MVR)结晶设备应用实例及效果六、含盐钻井废水机械压缩蒸发结晶设备(MVR-W-1000型)设计方案,目录,3,一、MVR机械蒸发结晶技术概述,蒸发是一种热分离技术，用于浓缩或分离液体溶液、悬浮液和乳浊液。通常，终产品是一种可用泵输送的浓缩液，但有时是为了回收溶剂而将易挥发组分蒸出。在日用品、食品、制药和化工行业，蒸发的能耗仅次于蒸馏。蒸发装置是能量密集型设备，其操作成本主要取决于能源成本，因此，减少并优化能源消耗率是最重要的因素。有三种技术可以降低单位能量消耗，分别是多效蒸发、热力蒸汽再压缩、机械蒸汽再压缩,机械蒸汽再压缩（MVR）将二次蒸汽通过压缩机进行等熵压缩，提高二次蒸汽的压力和饱和温度，再重新回到蒸发器中用作加热蒸汽，充分利用水蒸汽中巨大的潜热，极大提高能源利用效率。机械蒸汽再压缩机则可压缩蒸发器中所有的蒸汽。除了少量的生蒸汽用于“开车”，几乎全部的蒸汽都能用电能进行再压缩循环利用，无需其它蒸汽热源，残留的废热也大大减少。因此，机械蒸汽再压缩蒸发器热效率高，节能效果显著。,4,二、MVR机械压缩蒸发结晶技术特点,MVR具有以下优点：1、能耗低2、效率系数高3、温差低，蒸发条件温和4、因多数是单效蒸发，产品驻留时间短5、无残余废汽，不需要安装冷却塔6、操作和维护简单MVR蒸发器能应用于传统蒸发器所占的大部分领域，包括生物、化工、石化、制药、食品制造、废水处理、海水淡化、环保、冶炼等行业。,5,目前蒸发结晶技术特点分析比较表：,二、MVR机械压缩蒸发结晶技术特点,6,二、MVR机械压缩蒸发结晶技术特点,7,三、MVR机械压缩蒸发结晶技术原理图,8,四、MVR机械压缩蒸发结晶技术热学原理,1、以压缩比为1.17的风机压缩为例说明。在蒸汽焓熵图中，蒸发产生的二次蒸汽状态位于A点。蒸汽从状态A进入压缩机，被压缩至更高的压力进入状态B。2、B为理想过程下进行的等熵压缩。实际上蒸汽通过压缩机压缩后内能会减少，产生熵增的不可逆压缩，即图中状态C。3、虽然C点的蒸汽压力符合要求，但是它是过热蒸汽，在进入蒸发器中进行蒸发之前必须先进行冷却，冷却可以在蒸发器的换热器表面进行。4、由于使过热蒸汽冷却的传热系数通常较低，通常需要在蒸汽管道上安装冷凝水喷雾器。冷凝水蒸发吸收过热蒸汽的热量，产生更多的二次蒸汽，同时使过热蒸汽进入饱和蒸汽状态D，进而进入蒸发器进行蒸发,9,蒸汽焓熵图,四、MVR机械压缩蒸发结晶技术热学原理,10,四、MVR机械压缩蒸发结晶技术热学原理,压缩比1.17时蒸汽性质变化,11,该例中，水蒸汽经压缩得到的潜热为539.0Kcals/kg，压缩机输入能量为7.8Kcals/kg,其能源利用效率提高到69倍。有时，也需要一定的额外蒸汽进行预热或者补偿热损失。考虑到蒸汽管道、分离器等压力损失，可以适当提高压缩机功率或增加换热器表面积。,四、MVR机械压缩蒸发结晶技术热学原理,12,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备结构组成,1、预热器：很多情况待蒸发的原液在进入蒸发换热器之前的温度较低，为了充分利用系统内的热能，经常采用列管式或板式换热器对源液进行预加热。2、蒸汽压缩机：它是MVR系统的核心部件，它通过对二次蒸汽进行压缩，提高系统内二次蒸汽的热焓，为系统连续提供蒸汽。根据原液的流量和沸点升高值等特性，可以选择罗茨或离心压缩机。对于沸点升高值较大的原液，压缩机可以多级串联使用。3、汽液分离器：它是蒸汽和浓缩液体进行分离的装置。对于有结晶的原液，可以将分离器和结晶器设计成一体，再加装强制循环泵，完成汽液分离，浓缩和结晶的功能。4、蒸汽换热器：预热后的源液通过进料泵将其载入蒸汽换热器与由蒸汽压缩机产生的蒸汽进行换热，使其迅速汽化蒸发。根据原液的特性（粘度，是否有结晶和结垢等）选择换热器的形式。5、控制中心：采用工控机和PLC构成MVR系列的实时监控中心。通过软件编程，实时采集各种传感器的状态信号，从而自动控制马达的转速、阀门关闭和调节、液体的流速和流量、温度和压力的控制和调节等，使系统工作达到动态平衡的状态。同时该设备还具有自动报警、自动记录参数和提供报表的各种功能。,13,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备应用实例及效果,1、环保行业（1）工业废水：电镀和表面处理行业的废水钻井含盐废水：浓缩无机盐和有机盐，使废水达标排放或回用造纸废水：从废水中回收氯化钠和硫酸钠等无机盐，使废水达标排放或回用炼金废水：从废水中回收无机盐，使废水达标排放或回用橡胶废水：从废水中回收无机盐，使废水达标排放或回用水泥废水：从废水中分离重金属，使废水达标排放或回用（2）垃圾渗滤液：处理垃圾填埋场的渗透液2、化工行业（1）化工产品生产：亚氯酸钠和过硫酸钠等化工原料（2）海水淡化（3）有机添加剂的浓缩和结晶（4）香料的提纯3、食品行业浓缩玉米浆和提取葡萄糖、氨基酸等从玉米中提取“味精”、“鸡精”和“玉米淀粉”等产品从果胶中提取的异丙醇的浓缩芳香物的浓缩和提取食品与发酵香料的分馏沉淀物、溶剂的精炼等4、制药行业生产中西药工艺过程中的蒸发、浓缩、结晶和干燥低温蒸发那些高温时容易变性的西药。如维生素C等5、制糖行业：制糖工艺中的糖液脱水、浓缩和干燥6、饮料行业：番茄酱、桃浆、苹果浆、杏浆、胡萝卜浆、猕猴桃浆等,14,1、产品特点：热效率高，节省能源，功耗低，运行成本低，清洁能源，没有污染，物料适应范围广，一体多效，节省制作成本，工业废水“零排放”，符合国家排放指标，可连续和间歇出料，低温蒸发，不使物料变性，自动化程度高，体积小，移动性强2、产品基本参数：蒸发能力：50升/小时-50吨/小时蒸发每吨水耗电：18千瓦-70千瓦（由物料特性决定）蒸发形式：降膜，升膜、强制循环和内循环蒸发3、温度范围：40-100,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备应用实例及效果,15,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备应用实例及效果,内循环蒸发结晶罐（FPPR),16,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备应用实例及效果,离心压缩机三元流动闭式金叶轮,17,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备应用实例及效果,MVR蒸发结晶机组,18,五、MVR机械压缩蒸发结晶设备应用实例及效果,MVR蒸发结晶机组,19,六、钻井含盐废水蒸发结晶方案,（一）技术参数及处理后出水控制指标1、设计条件,基本成分为氯化钠10%，总量约1500kg/h，原料温度为常温，PH值为78，要求蒸发量在1000kg/h，结晶分离出氯化钠，离心母液回前道回收系统。本工艺过程中会产生氯化钠的结晶，故在蒸发器结晶时极易发生堵管现象，为避免堵管，本方案拟采用内循环，换热器采用U型管束。,20,（二）物料基本流程物料首先从原料罐经预热器回收冷凝液预热，再由原料泵泵入结晶蒸发器，经换热器升温后进入结晶器蒸发，使溶液产生过饱和度，并与参与循环的晶浆一起下降至结晶器底部，晶体得到生长，清液返回结晶系统，底流去离心分离，晶体取出、包装，母液回前道回收系统。,六、钻井含盐废水蒸发结晶方案,（三）蒸汽流程结晶器中的二次蒸汽经汽液分离后向上运动进压缩机，压缩升温后进加热器壳程释放潜热加热物料，二次蒸汽冷凝液由凝液泵泵出，经换热器与原料换热回收显热后排出浓缩体系。,21,六、钻井含盐废水蒸发结晶方案,（四）机械蒸汽压缩（MVR）系统在汽-水体系中，饱和蒸汽的焓值远高于饱和水，也就是说饱和蒸汽所蕴含的能量远高于饱和水的。MVR的基本原理是将蒸发器中原本需要用冷却水冷凝的二次蒸汽，经压缩机压缩后提高其压力和温度，与料液有了一定的传热温差后，再送入蒸发系统加热器作为热源来加热料液。由于二次蒸汽的潜热得到了充分的利用，从而达到了节能的目的。在MVR系统中，加热器在加热物料的同时又是二次蒸汽的冷凝器，所以不但不需要另外的冷凝器，且无需循环冷却水，从而省去传统蒸发系统中的外界能耗。蒸汽机械压缩机选用离心式压缩机，离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机（即透平式压缩机）。在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予蒸汽的离心力作用，以及在扩压通道中给予蒸汽的扩压作用，使蒸汽压力得到提高。优点是：（1）、离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。（2）、运转平稳，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因而备件需用量少，维护费用少。（3）、在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。（4）、蒸发结晶器使用FRPP材质，抗腐蚀、耐老化。,22,六、钻井含盐废水蒸发结晶方案,（五）加热器采用U型管换热器，两管程，管外介质为含盐母液，管程介质为压缩后的二次蒸汽。由于MVR的作用，既是物料加热器，同时也是二次蒸汽的冷凝器。加热器的材质为TA2。,（六）、真空系统真空系统选用水环真空泵，具有吸气均匀、工作平稳可靠、操作简单、维修方便等特点,23,六、钻井含盐废水蒸发结晶方案,（七）、装置主要设备的技术参数（设计处理能力）处理量：Q=800-1200kg/h加热面积：A=80m