MVR工作原理: 从蒸发室出来的二次蒸汽经过蒸汽压缩机的压缩,压力和温度随之升高,热焓随之增加,然后被送至加热室当作加热蒸汽热源使用,使含盐废水维持蒸发状态,而加热蒸汽本身将热量传递给含盐废水后其本身冷凝成水。这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率。其工作过程是低温蒸汽经压缩机压缩,温度、压力提高,热焓增加,然后进入换热器( 加热室) 冷凝,以充分利用蒸汽的潜热。
为加深对MVR系统的理解,用Aspen模拟40kPa下蒸发结晶含氯化钠10%的盐水,进料流量取10t/h。
1. 工况下闪蒸模拟
MVR运行中大量的液体循环,循环液夹杂晶体,因此视其浓度为饱和液体。采用Aspen模拟计算闪蒸的温度和气液相的组成,建立闪蒸模拟流程,模拟27%的盐水40kPa下闪蒸,闪蒸罐气化率0.2,模拟结果如下,从LIQ组成数据可以计算出工况下氯化钠的饱和浓度。水0.674,固体氯化钠0.068,剩余的0.102+0.157为溶解的氯化钠,除去固体组分,(0.102+0.157)/(1-0.068)计算可得此时氯化钠的饱和浓度为0.2776。此工况下的沸点为82.8℃,对应的蒸汽温度82.8℃,压力0.4bar,此蒸汽为过热蒸汽,下面可以对比纯水闪蒸的数据看出。
继续采用Aspen模拟计算,将上述模拟工程中的氯化钠组分去掉,在相同的工况下闪蒸纯水,得到纯水闪蒸的数据,相同工况下,水的沸点为75.8℃,与前述饱和盐水的沸点82.8℃,二者相减此工况下,氯化钠饱和盐水沸点升为7℃。蒸汽为此工况下的饱和蒸汽,温度为75.8℃,压力40kPa。饱和盐水闪蒸出来的蒸汽也过热7℃。
沸点升高是溶液含有不挥发性溶质的特性,其原因是因溶质不挥发,气相中溶剂的分压降低,要达到与环境相同的压力而沸腾,需要的温度更高了。
2. MVR循环量的确定,
处理任务为10000kg/h,含盐10%的盐水,其它组分忽略不计。根据物料衡算,蒸发量为9000kg/h。假定工况:闪蒸罐绝压40Kpa,循环液经过加热器被加热到85℃,组成为1中计算的饱和盐水,进行绝热闪蒸计算,可得汽化分率,蒸发量除以汽化分率可计算出循环量。这里假定循环料液为单相,没有结晶。以Aspen计算:汽化分率为0.0033,所以循环量计算为9000/0.0033=2727272kg/h。
通过上述模拟确定了循环液和二次蒸汽的条件如下:
流股
温度(℃)
压力(Kpa)
流量(kg/h)
组成(氯化钠含量)
循环液
82.8
40
2727272
0.2776
二次汽
82.8
40
9000
0
3. 二次汽压缩、冷凝
采用等熵压缩,压比1.8,压缩后的蒸汽用冷凝器冷凝成同等压力下的饱和水,用Aspen模拟二次汽压缩,流程及模拟结果如下:
压缩后的二次汽压力0.72kpa,温度158.5℃,同等压力下该蒸汽的饱和温度为90.6℃,明显过热。高于加热温度5.6℃
冷凝器热负荷-6048.34kw。
4. 循环液体加热
循环液体经过循环泵后进入加热器,经过加热后达到85度。模拟计算加热区的热负荷
加热所需的热负荷为5199.87kw。
蒸发器面积模拟,建立流程如下:
计算结果:
换热面积1150平米。
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