罗茨压缩机驱动MVR热泵系统的节点分析

通过温熵图和焓熵图结合工艺流程图对MVR系统进行了深度剖析,在Aspen Plus软件的辅助计算下,以水为蒸发工质,忽略系统的一切热量损失,对系统中的各个操作单元进行了理论上的分析,并结合工艺要求给出了最佳的操作条件:原料进入蒸发室前需要预热到蒸发压强下的饱和温度或者处于微过热状态;在设备条件允许的条件下,尽量控制在较高的真空度下蒸发;罗茨压缩机对二次蒸汽压缩时,压缩比控制在2左右最佳,既能保证有效的传热温差,又能拥有很高的能效比;冷凝液可以作为补充水源来消除压缩蒸汽的过热度,使过热蒸汽饱和化或处于微过热状态;蒸汽冷凝液应在饱和液体状态下引出,然后去预热原料和充当补充水;真空系统的处理应由真空泵抽吸不凝性气体和少量的二次蒸汽,为了维持MVR系统的能量平衡,应适时的补充少量新鲜蒸汽。     

三效MVR系统的流程模拟及性能研究

基于多效蒸发与MVR技术的优点,将2种工艺进行结合,提出多效MVR节能工艺的新思路,介绍了三效MVR蒸发系统的工作原理。通过Aspen Plus模拟了整个系统的工艺流程,并对三效MVR进行了性能分析。为了减少换热强度,应该尽量降低蒸发压强,这样原料需要预热的温度也会减小;压缩机的蒸汽压缩比维持在1. 6～2. 0比较合适;进料浓度不宜过大,高浓度进料液需适当稀释后再进行蒸发;为了提高此蒸发系统的制热能效比,需适当地减小压缩比;考虑到整个系统的节能效果,此系统在低温低压下运行较为合适。     

罗茨压缩机驱动MVR热泵系统的实验研究

机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发系统是一种高效节能的蒸发体系。本文采用降膜蒸发器为蒸发主体、罗茨压缩机为蒸汽压缩机, 并以水为实验原料研究了一套MVR蒸发装置。实验中以总蒸发水量和单位能耗蒸发水量(SMER)作为MVR蒸发系统的性能指标, 分别研究了进料温度、蒸发压强、压缩机频率对其影响。结果表明:最佳进料温度是蒸发压强下的饱和液体温度;最适蒸发压强与具体系统的蒸发能力和压缩机效率密切有关, 在压缩机效率保持较高水平的前提下, 适当降低蒸发压强有利于系统的节能;压缩机的频率直接影响系统的蒸发量和压缩机的功耗, 在压缩机允许的范围内增大压缩机频率, 单位能耗蒸发量是增加的。     

机械蒸汽再压缩式热泵用于降膜蒸发系统的研究

介绍了一种机械蒸汽再压缩式(MVR)降膜蒸发系统的工艺流程,以水为介质,自主开发并搭建实验平台,采用罗茨风机驱动。使用理论分析和实验相结合的研究方法,探究了本系统在不同的蒸发压力及压缩比下合适的操作域,继而研究了二次蒸汽量、补充水量与压缩比及蒸发压力之间的关系,最后探讨了供热系数COP与压缩比的关系。结果显示,补充水量约占二次蒸汽量的3%~9%,且补充水的量随着压缩比的提高而提高;蒸发压力不变,蒸汽冷却冷凝放热量随着压缩比的增大而增大;压缩比不变,蒸汽冷却冷凝放热量随着蒸发压力的提高而提高;本系统最佳操作压缩比为1.9。     

两效机械蒸汽再压缩蒸发系统性能分析

基于自回热理论设计出适合于沸点升高较小的含盐溶液的两效机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发系统,分析表明,相同工况下该系统与单效MVR蒸发系统相比平均节约50.6%的能量消耗。同时,考察了物料沸点升、压缩机压缩比、进料温度对系统COP、总换热面积的影响。研究表明,根据物料沸点升高的不同,选择合适的压缩比有助于合理安排设备投资和操作费用;同时得出设计条件下的最佳进料温度为72.5℃。     

高沸点升溶液蒸发系统的设计与分析

针对高沸点升溶液蒸发过程的特点,结合蒸汽压缩机提升二次蒸汽压力和温度的实际能力,提出一种分级压缩的机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发系统,建立了分级压缩和多级压缩MVR蒸发系统的数学模型,考察了溶液沸点升高、压缩机压缩比和一级排出液浓度等运行参数对蒸发系统能耗、蒸发器换热面积、设备成本和系统总费用的综合影响.结果表明,分级压缩MVR蒸发系统适用于沸点升在15℃以上的物料,NaOH溶液浓缩的最优操作工况为压缩机压缩比2.0、一级排出液浓度23%(w).相同蒸发水量下,分级压缩MVR蒸发系统可节约47.83%的系统能耗和28.75%的设备成本,比多级压缩MVR蒸发系统节能效果好.     

机械蒸汽再压缩技术在石化废水处理系统中的应用研究

针对某石化废水的水质特点,提出了采用板式蒸发强制循环机械蒸汽再压缩工艺回收废水资源。在考虑浓缩液沸点升高及强制循环对系统影响的条件下,建立了MVR系统工艺计算数学模型,分析了蒸发温度、废水温度及压缩比对MVR系统的影响。模型求解结果表明:该废水采用常压蒸发,可降低系统能耗,同时高温进料有利于降低系统的总比传热面积;随着压缩比的增加,压缩机比电耗增加,而系统总比传热面积减小,且其减少的速率减缓,压缩比是控制系统传热温差、压缩机比电耗和总比传热面积的主要因素,压缩比对MVR系统的投资和运行成本的控制起关键性作用,在废水进料温度45℃、浓缩液循环10 m3/h的情况下,废水常压蒸发的适宜操作压缩比为1.4~1.6。     

基于蒸汽机械再压缩的硫酸铵蒸发结晶实验

以硫酸铵溶液为原料,实验研究了一套MVR蒸发结晶系统.其中,蒸发结晶器采用FC结晶器.结果表明:MVR可以实现高效节能蒸发结晶.由于MVR回收利用了二次蒸汽,无乏汽排出冷凝,因此相对于传统的多效蒸发器,MVR可以节约大量的能量.以少量电功的输入代替大量蒸汽的输入,MVR减少了操作成本.由于蒸发结晶时无需蒸汽,也无需冷却水,故也节省了配套公用工程的支出.每蒸发出1 t水蒸气,相对于四效蒸发器,MVR可以节省53.48%的标准煤.     

蒸汽夹带液滴净化过程的设备选型研究

针对蒸发处理核电废水工艺中的雾沫夹带问题,分析提出了选用筛板塔作为洗涤净化设备,利用蒸汽冷凝液部分回流在塔板上与蒸汽逆流接触,降低蒸汽再次夹带液滴的盐分浓度,从而使蒸馏液中含盐量大大减少。并模拟核电站硼回收系统蒸发单元进行中试试验,结果表明筛板塔作为蒸发净化设备,可有效提高蒸发单元的净化效率。     

浓海水提钾MVR蒸发工艺的研究

用NaCl-KCl-H_2O溶液模拟浓海水,采用MVR蒸发工艺进行浓海水提钾的研究,从过料液浓度和压缩比两方面探究其对蒸发系统的影响。结果表明,随着过料液浓度的增加,生蒸汽用量决定系统的经济性,且压缩比为1.8、过料液浓度为0.15时,经济性最佳。二效MVR系统在一效排出氯化钾质量分数为0.15、压缩比为1.8时,经济性最好。     

MVR分质提盐蒸发结晶系统设计及性能分析

利用分质提盐蒸发结晶方法处理多组分高含盐废水,可实现废水的资源化利用。本文根据废水中硫酸钠和氯化钠的溶解度随温度的变化关系,提出了机械蒸汽再压缩（MVR）分质提盐蒸发结晶系统,以降膜蒸发器作为系统的预蒸发器,与两效强制循环蒸发器联用,同时对冷凝水加以回收,使废水中硫酸钠和氯化钠分别结晶。首先设计了系统的具体工艺流程,依据质量和能量平衡关系建立系统及其设备的数学模型并进行模型验证。随后对常压下硫酸钠质量分数为5%、氯化钠质量分数为8%的混合溶液蒸发结晶过程进行实例计算,并将其与传统五效蒸发分盐系统进行性能对比。综合能量分析与?分析结果表明,MVR分质提盐蒸发结晶系统的节能程度更高,同一工况下相较于传统五效蒸发分盐系统,效能系数（COP）提高了93.5%,单位能耗则降低了77.6%;?效率提高了70.4%,?损失则降低了33.6%,表明MVR分质提盐蒸发结晶系统在实现废水中硫酸钠和氯化钠结晶回收利用的同时系统热力学完善度和节能性更大。     

MVR并联双效蒸发结晶系统设计及研究

利用蒸发法处理工业废水,能够实现废水的资源化利用。本文针对不同类型蒸发器适用范围受限问题,将降膜式蒸发器与强制循环蒸发器联用,提出了机械蒸汽再压缩（MVR）并联双效蒸发结晶系统。首先设计了系统的工艺循环流程并建立数学模型,对该系统及其设备进行质量和能量衡算,并对模型的可行性进行核算。随后建立系统性能的?分析模型,对常压下质量分数为5%的硫酸钠溶液蒸发结晶进行实例计算,并将其与传统三效蒸发结晶系统进行比较。通过综合能量分析与?分析,MVR并联双效蒸发结晶系统的节能程度更大,其效能系数（COP）值为21.4,相同工况下高于传统三效蒸发结晶系统82.2%,而单位能耗仅为传统三效蒸发结晶系统的17.6%;其?效率高于传统三效蒸发结晶系统51.5%,?损失则低于传统三效蒸发结晶系统24.7%,这表明MVR并联双效蒸发结晶系统热力学完善程度更高,在节能方面有较大的推广应用潜力。     

机械蒸汽再压缩硫酸铵废水处理系统的分析

为全面反应机械蒸汽再压缩硫酸铵废水处理系统的用能情况,提高系统的效率,采用以热力学第二定律为基础的分析方法,对系统进行了分析。将硫酸铵废水视为实际溶液,建立了实际物流的分析模型,运用工厂实测数据对系统进行了分析计算,研究了参量:压缩比、蒸发温度和一效排出浓度对系统效率的影响并根据测算结果提出了改进建议。分析结果表明,该系统总的效率约为12.04%;各设备分析表明,换热器及压缩机是主要的损失部位,二者的损失约占总数的79.5%;参量分析表明,系统的效率随着压缩比的增大而减小,随着蒸发温度的升高而增大,在其他条件允许的情况下,应尽量采用压缩比小的压缩机和维持高的蒸发温度;在文中条件下,当一效排出质量分数为32%时系统的效率最大,应尽可能地维持在该质量分数下排料;消除进入加热器蒸汽的过热可以提高系统的效率。     

机械蒸汽压缩浓缩渗滤液热力过程数值模拟

介绍了我国渗滤液的基本成分及处理方法,着重分析机械蒸汽压缩浓缩渗滤液的热力过程,以质量、能量方程建立相应的数学模型.阐述了渗滤液入口温度与换热器面积的关系、蒸发倍数与蒸发器面积、压缩比的关系.结果表明:环境温度的提高有利于降低机械蒸汽压缩系统的投资成本.提高蒸发倍数,需要增加相应的压缩机功耗,提高整个系统的运行费用.     

Analysis of a mechanical vapor compression desalination system

The mechanical vapor compression (MVC) desalination system is based on distillation of seawater. The system is basically a heat exchanger that is an evaporator/condenser. The heat required to evaporate water which flows on one side of a heat transfer surface is supplied through the simultaneous condensation of the distillate-producing vapor on the other side of the surface. That is, the latent heat is exchanged in the evaporation—condensation process within the system. A compressor is the driving force for this heat transfer and provides the energy required separating the solution and overcoming dynamic pressure losses and other irreversibilities. In this study, the operation characteristics of a low-temperature MVC desalination system are investigated. In the modeling, the overall energy balance and mass balance equations and LMTD method for heat transfer are used. The tube diameter and the tube length were taken at 0.025 m and 9 m, respectively. The main dependent parameters, the compressor work and the mass flow rate of the distilled water, were investigated against the independent parameters, the evaporation side pressure, the condensation side pressure, and the water inlet temperature.     

降膜分子蒸馏过程模型研究

通过对降膜分子蒸馏器蒸发表面上液膜流动和传质传热的分析,建立了液膜的传质和传热方程;并在单组分非线性BGK方程的基础上,建立了描述多组分稀薄气体流动的非线性BGK模型方程。通过适当的边界条件将液膜方程和气体方程耦合在一起,得到了降膜分子蒸馏过程的传质与传热数学模型。该模型揭示了液膜温度和浓度在径向和轴向上的变化规律以及气相空间气体的密度、温度和速度的变化规律,适用于恒壁温和绝热壁等不同操作情况。     

燃煤烟气胺法脱碳MVR再生系统关键参数及能耗分析

针对燃烧后胺法脱碳工艺再生能耗高的问题,本文将机械蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression,MVR）节能技术与胺法再生工艺集成,建立燃煤烟气胺法脱碳MVR再生系统。采用速率基非平衡模型,以再生能耗为目标函数,对影响再生系统能耗的关键工艺参数进行考察,分析其对MVR再生系统的影响规律。结果表明,MVR技术在燃煤烟气胺法脱碳再生系统中表现出良好的节能效果,但最终节能效率应低于41.3%;在0.35～0.55mol/mol范围内增加富液CO₂担载量以及从90℃到115℃提升进塔温度,再生能耗快速降低;增加再生塔压力,MVR再生系统的再生能耗亦呈下降趋势,再生塔压力控制在2atm以下较为合适;降低闪蒸压力,压缩机能耗不断增加,再沸器能耗快速降低,闪蒸压力的合理取值区间为0.9～1.0atm;降低塔顶冷凝器温度从70℃到20℃,再生能耗略微增加,CO₂气体纯度提高。     

Brackish and seawater desalination using a 20 ft dewvaporation tower

Desalination of mild brackish water [800 ppm total dissolved solids (TDS)] has been demonstrated with a gain output ratio (GOR), also called the energy reuse factor, f, of 11 using the dewvaporation technique. Dewvaporation process uses air as a carrier gas to evaporate water from saline feeds and to form pure condensate from dew at constant atmospheric pressure. The heat needed for evaporation is supplied by the heat released by dew fall condensation on opposite sides of a heat transfer wall. The external heat source can be from waste heat, solar collectors or fuel combustion. The unit is constructed out of thin water-wettable plastics and operated at pressure drops of less than 0.1″ of water. The product of the energy reuse factor, f, and the production density, P_f (mass rate of condensate production per area of heat transfer wall), is related to the maximum vapor content of the air. The value of the constant that relates the f*P_f to absolute humidity is composed of the properties of water vapor and the gas film heat transfer coefficient.     

平流多效蒸发系统的数学模型与求解

为了充分利用能量,采用冷凝水闪蒸、引出额外蒸汽及引出各效完成液预热原料液等节能措施,考虑蒸发过程有固相析出的情况,建立了由多效蒸发和多级预热两个子系统构成的平流多效蒸发系统数学模型。将物料衡算和热量衡算方程组写成矩阵方程的形式,保留或舍弃矩阵方程中的相关块矩阵,模型就能代表有或无固相析出、有或无冷凝水闪蒸、有或无引出各效完成液预热原料液以及不同情况任意组合的平流多效蒸发过程,该模型还可以用于计算不同效数的平流多效蒸发过程,实现模型的通用。利用智能拟合法,将系统的固液相平衡数据拟合成相平衡方程,实现模型的计算机编程求解。用迭代法结合矩阵法求解模型,研究结果表明,平流多效蒸发系统常规设计的数学模型具有通用性,采用冷凝水闪蒸、引出额外蒸汽预热原料液、引出各效完成液预热原料液是有效的节能技术,对四效平流蒸发含NaCl的NaOH溶液系统,采用以上节能措施可节省加热生蒸汽30%左右,节能效果显著。求解模型的算法稳定且高效。