[00147178]小型撬装式MVR装置研发

①课题来源与背景 节能减排是我国工业发展的重要战略之一,工业废水处理是其中的重要方向。在石化、冶金、电镀、制药等领域,存在大量的含盐废水需要进行提纯、浓缩或结晶,目前采用的多效蒸发技术,能量消耗大,且不能实现近零排放。采用机械蒸汽再压缩（MVR）系统替代多效蒸发,利用增压提质后的二次蒸汽替代外部热源,可以大幅度降低系统能耗,具有极好的节能效果。集成MVR系统与结晶系统可将污水中的盐分以晶体析出,实现含盐废水近零排放。因此,机械蒸汽再压缩（MVR）系统及其关键技术开发应用,对于提高含盐废水处理、产品浓缩、物料提纯等工艺过程的能效水平,减少污水排放,降低环境污染具有重要意义,是国内外正在发展的高新技术, 应用前景十分广阔。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》重点能源领域第一项优先主题中就明确指出“工业节能”、“重点研究开发冶金、化工等流程工业和交通运输业等主要高耗能领域的节能技术与装备,机电产品节能技术,……”。本项目所研发的小型撬装式MVR装置适用于工业系统节能减排,符合“纲要”中“工业节能”及“综合治污与废弃物循环利用”的发展方向,也符合《安徽省“十二五”科技发展规划纲要》中节能环保产业“节能技术与产品”的重点领域。 ②技术原理与性能指标 机械蒸汽再压缩系统是一种节能的蒸发浓缩装置,其基本原理是利用压缩机将蒸发器中产生的二次蒸汽增压后作为热源,循环利用高温、高压的二次蒸汽潜热加热物料,同时完成溶液蒸发和蒸汽冷凝过程,从原料液同时获得浓缩液和冷凝水。同多效蒸发相比,系统运行过程中不需要外部加热蒸汽、冷却水等,仅压缩机、泵等部件消耗少量电能即可完成溶液蒸发和蒸汽冷凝过程。由于对二次蒸汽潜热的全部循环利用,蒸发过程系统能耗大幅度降低,节能环保效果显著。 设计的小型MVR系统,试验测量最大饱和温差为9.6℃,洁净水回收率最高为98.7%;开发的水蒸气压缩机排量最大为111m3/min;集成的小型MVR装置处理量最大为1.32t/h。 ③技术的创造性与先进性 根据物料（含盐废水）性质,设计MVR系统工艺流程,构建预测流程参数的数学模型,分析工况变化对各流程参数的影响,优化压缩机、换热器、循环泵等系统关键设备的运行参数,提出主辅设备的选型参数,建立MVR系统流程设计及主辅设备选型方法,形成了适用于不同应用场合的MVR系统工艺流程设计技术。 针对MVR系统中水蒸汽压缩机的运行特点,研究水蒸汽压缩机压缩实际气体的热力过程,分析变工况下压缩机的性能变化趋势及其与系统的匹配特性,实现了水蒸汽压缩机防结垢、防腐蚀及密封技术。根据高浓度盐溶液蒸发器的运行条件,分析其内部流动特性,优化蒸发器结构参数,开发了高浓度溶液条件下蒸发器的防腐蚀、防结垢、除垢及强化传热技术。 根据压缩机、换热器、泵等关键设备结构尺寸,以设备高效、安全、可靠为基础,优化关键设备位置、关键管路走向,设计了小型MVR装置的整体撬装式方案。以流程中关键设备的运行条件、关键节点的运行参数为基础,合理选择系统监控参数和监控节点,建立了小型撬装式MVR系统高效运行调控方法。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目开发的小型撬装式MVR装置,攻克了系统流程设计、水蒸气压缩机开发、高效降膜蒸发器开发、系统集成与调控等关键技术,现场试验获得的浓缩比、水质参数等指标均较好,满足工业现场需求。项目成果形成的MVR装置设计、开发技术,能够应用于大型工业废水处理的MVR系统,且部分成果可扩展至其他蒸发浓缩领域。水蒸气压缩机设计、开发技术也可进一步应用于工业系统中低压蒸汽的增压提质,实现低压废热蒸汽的回收利用。 ⑤应用情况及存在的问题 本项目开发的“小型撬装式MVR装置已在安庆石化煤化工废水现场完成了试验。实验结果表明,所开发的装置适于煤化工废水的处理过程,对丙烯腈废水也表现了良好的适应性,装置各项指标满足石化现场对设备的要求,可扩展应用于其他废水处理现场。项目成果将可以为工业高含盐、难降解废水处理提供技术支撑,应用前景良好。