MVR蒸發(fā)方案書
項(xiàng)目名稱：垃圾滲濾液蒸發(fā)
設(shè)備名稱：2t/h-MVR蒸發(fā)裝置
設(shè)計(jì)單位：石家莊卓新環(huán)�？萍加邢薰�
設(shè)計(jì)日期：2020年9月7日
一、設(shè)備介紹
MVR 是蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)的簡稱。MVR 是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，從而減少對(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。早在60 年代，國外就已成功的將該技術(shù)用于化工、食品、醫(yī)藥、海水淡化及污水處理等領(lǐng)域。
在 MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)中，蒸發(fā)產(chǎn)生的低溫二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，把電能轉(zhuǎn)換成熱能，使蒸汽的溫度、壓力提高，熱焓增加，然后重新進(jìn)入蒸發(fā)器的加熱室作為熱源，充分利用蒸汽的潛熱，使料液維持沸騰狀態(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。除開車啟動(dòng)外，整個(gè)生產(chǎn)過程中僅需少量生蒸汽。主要利用二次蒸汽，使原來要廢棄的二次蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，提高了熱效率，理論上生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的30效。
二、MVR蒸發(fā)特點(diǎn)
MVR蒸發(fā)系統(tǒng)與多效蒸發(fā)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 低能耗、低運(yùn)行費(fèi)用；從理論上來看，使用MVR 蒸發(fā)器比傳統(tǒng)蒸發(fā)器節(jié)省75%以上的能源；實(shí)際使用中MVR蒸發(fā)器的運(yùn)行成本只有傳統(tǒng)蒸發(fā)器的20%-50%（當(dāng)物料不同時(shí)，能耗有所改變）；
(2) 蒸發(fā)設(shè)備緊湊，占地面積小、所需空間也小。與多效蒸發(fā)相比可以減少50%以上的占地面積；
(3) 僅需少量冷卻水，可以節(jié)省90%以上的冷卻水，公用工程配套少。
(4) 運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高；通過PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)（FA）、組態(tài)等形式來控制系統(tǒng)溫度、壓力、馬達(dá)轉(zhuǎn)速，保持系統(tǒng)蒸發(fā)平衡。
(5) 清潔能源，潔凈環(huán)保。MVR 蒸發(fā)器以電為主，采用的是工業(yè)電源，沒有二氧化碳排放的問題。
(6) 采用單級(jí)真空蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度低，特別適合熱敏性較強(qiáng)的物料，不易使物料變性。采用低溫負(fù)壓蒸發(fā)，有利于防止被蒸發(fā)物料的高溫變性。
三、技術(shù)規(guī)范
規(guī)范要求：設(shè)計(jì)必須符合規(guī)范，并協(xié)助業(yè)主做好項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收。
所有設(shè)計(jì)參考現(xiàn)行的相關(guān)的規(guī)范、規(guī)定：
《鋼制壓力容器》 GB150-1998
《管殼式換熱器》 GB151-1999
《固定式壓力容器安全技術(shù)規(guī)程》 TSG R0004-2009
《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》 HG/T 20519-2009
《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG/T 20546-2009
《低壓成套開關(guān)設(shè)備》 GB7251-87
《固定式壓力容器安全技術(shù)規(guī)程》 TSG R0004-2009
《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》 HG/T 20519-2009
《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG/T 20546-2009
GB151-1999 《管殼式換熱器》
JB/T4735-1997 《鋼制焊接常壓容器》
JB/T4731-2005 《鋼制臥式容器》
HG20580-1998 《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》
HG20581-1998 《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》
HG20582-1998 《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》
HG/T21618-1998 《絲網(wǎng)除沫器》
GB/T8163-1999 《輸送流體用無縫鋼管》
GB/T14976-2002 《流體輸送用不銹鋼無縫鋼》
以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定
四、基本參數(shù)
(1)、原料液組分：垃圾滲濾液；
(2)、原料液處理量：2000kg/h；
(3)、進(jìn)料溫度：80℃（預(yù)熱后）；
(4)、PH值：6-7左右；
(5)、可提供的生蒸汽：飽和生蒸汽壓力≥0.4MpaG，滿足工藝使用量。
(6)、循環(huán)水：20t/h；
五、蒸發(fā)方式選擇
根據(jù)現(xiàn)場了解并交流水質(zhì)的情況，含鹽量濃度比較低，所以我們采用臥式噴膜蒸發(fā)方式，并且采用單壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，高壓縮溫升最終出鹽可達(dá)到16°，設(shè)定蒸發(fā)出鹽時(shí)沸點(diǎn)升高為6°。根據(jù)水質(zhì)在蒸發(fā)1800kg后沒有結(jié)晶析出 ，我們使用噴膜蒸發(fā)器的形式，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)高，并且具有穩(wěn)定的特點(diǎn)。當(dāng)物料濃度達(dá)到濃縮10倍左右的濃度的時(shí)候，返回前段工序。
由于垃圾滲濾液的腐蝕性因素，考慮其影響，根據(jù)要求，所以我們主體設(shè)備采用接觸物料部分鈦材材質(zhì)，進(jìn)壓縮機(jī)二次蒸汽管道，由于防止鐵銹等雜質(zhì)進(jìn)入采用316L不銹鋼材質(zhì)。
通過分析，我們采用了最經(jīng)濟(jì)方法。該方案由噴膜蒸發(fā)器、MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)、水系統(tǒng)、洗氣塔、自控系統(tǒng)組成。該方案不僅能節(jié)省蒸發(fā)器的運(yùn)行成本，還能提高生產(chǎn)效率。
六、工藝流程說明：
1. 進(jìn)料：由泵打入預(yù)熱系統(tǒng)然后進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)入噴膜蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)。
2、物料進(jìn)入一級(jí)噴膜蒸發(fā)器后，與 106℃的蒸汽換熱，蒸發(fā)掉水分，產(chǎn)生90℃的二次蒸汽，一級(jí)噴膜蒸發(fā)濃縮液的沸點(diǎn)升高設(shè)定為3℃。二級(jí)噴膜蒸發(fā)器的廢水身高初步設(shè)定為6℃（按照較高溫度考慮），濃縮液和二次蒸汽在分離器內(nèi)進(jìn)液分離，分離后溫度為90℃的二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，濃縮液進(jìn)入下一工段。
3、為了保證其在噴膜蒸發(fā)器內(nèi)不出現(xiàn)結(jié)晶堵管的情況，所以，物料循環(huán)量適當(dāng)?shù)募哟蟆?
4、蒸發(fā)完成液進(jìn)入下一工段。
5、冷凝水收集后用于對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后用泵排出系統(tǒng)外。
6、 原料液進(jìn)入蒸發(fā)器后，和壓縮后升高的二次蒸汽進(jìn)行換熱，MVR 系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，此時(shí)僅需要少量外部的鮮蒸汽進(jìn)行加熱，壓縮機(jī)來維持 MVR 系統(tǒng)的熱平衡。
7、壓縮機(jī)：根據(jù)熱力學(xué)原理，多變壓縮時(shí)介質(zhì)的出口溫度將有很大的提高。本壓縮機(jī)在對(duì)蒸汽進(jìn)行壓縮后，理論上蒸汽的溫度將達(dá)到200℃。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，本壓縮機(jī)設(shè)置有噴淋冷卻裝置，以保證壓縮機(jī)內(nèi)部任何地方溫度均不超過120℃。
七、工藝計(jì)算表
八、控制描述
大規(guī)模蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)，單憑經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)典的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來控制生產(chǎn)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)時(shí)代需要，對(duì)自動(dòng)化的要求，已不再是要求接近給定值，而是要求尋找目標(biāo)值，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程系統(tǒng)化控制。要求整個(gè)過程時(shí)間最短、能耗最省、產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，可以使生產(chǎn)達(dá)到最理想的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗水平從而可以獲得的投入產(chǎn)出效益。
應(yīng)用計(jì)算機(jī)的原理：通過傳感器測定各種狀態(tài)變量，取得蒸發(fā)器內(nèi)各個(gè)時(shí)間內(nèi)狀態(tài)變化的情況，經(jīng)計(jì)算及綜合分析，再將其中結(jié)果作為反饋調(diào)節(jié)的信號(hào)，通過自動(dòng)控制裝置把溫度、濃度等條件控制在生產(chǎn)要求范圍內(nèi)，使得生產(chǎn)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行。
本次設(shè)計(jì)中PLC具有的功能
1.1控制功能
提供了連續(xù)控制、順序控制、邏輯控制、數(shù)據(jù)采集和通訊等功能。
連續(xù)控制功能包括回路調(diào)節(jié)、設(shè)定程序、處方、梯形邏輯、算術(shù)運(yùn)算、常用計(jì)算、報(bào)信號(hào)、輔助功能和記錄等模塊，每個(gè)模塊完成一定的控制與計(jì)算功能。
集成在回路處理器的還有順序控制功能，它特別適用于批量控制處理，它的執(zhí)行像一個(gè)邏輯圖形，當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，就執(zhí)行一步操作，可根據(jù)時(shí)間和事件觸發(fā)來改變回路和邏輯參數(shù)或狀態(tài)。
1.2網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集功能
高性能、模塊化的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)能大大降低生產(chǎn)成本，并提高生產(chǎn)效率。系統(tǒng)規(guī)模配置靈活可靠，可選用服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)冗余等功能。采用冗余數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和雙局域網(wǎng)的高性能結(jié)構(gòu)可大大地提高系統(tǒng)的安全性。
1.3報(bào)管理功能
系統(tǒng)具有綜合報(bào)管理功能，可及時(shí)地將生產(chǎn)過程的非正常情況和系統(tǒng)運(yùn)行的異常情況及時(shí)地通知操作員，在操作站的顯示器上有專用報(bào)及顯示欄和報(bào)匯總顯示各種報(bào)情況，并采用聲光報(bào)形式輸出。
1.4 處方管理功能
處方管理具有“處方”和下裝到的過程控制單元的功能，并可按要求將不同的處方鏈接成更大的處方，可使用處方項(xiàng)來設(shè)置配料值，設(shè)置報(bào)極限，設(shè)置定時(shí)器或?qū)⒃O(shè)備投入正常的操作狀態(tài)，根據(jù)不同的工部，可分別激活各個(gè)處方項(xiàng)。
控制方案
2.1進(jìn)料量的控制：采用差壓變送器測液位的變化來控制進(jìn)料閥，設(shè)定液位平衡來自動(dòng)控制進(jìn)料量。有流量計(jì)記錄。
2.2液位的控制：液位高度是隨著出料、進(jìn)料以及蒸發(fā)量的變化而變化的，由進(jìn)料閥保證液位的恒定。
2.3壓縮機(jī)過載保護(hù)：壓縮機(jī)電流與變頻器連鎖，電流過載時(shí)變頻器調(diào)低轉(zhuǎn)速予以保護(hù)。
2.4真空度的控制：由壓力傳感器、調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制。