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1、对于不同领域的应用，常州干燥可根据客户的需求提供非标准设计“不仅向客户提供的产品，更提供质量的服务”是我们不变的宗旨“不断改进产品性能、提高产品质量，更好地满足客户日益增长的需求是我们永恒的追求。“急客户所急，想客户所想”是我们的服务理念。1详3细6咨1询6联1系1方2式9顾8先8生!136干燥1611煨烧2988一、高盐废水的背景:高盐废水一般指废水中含有Na+、Ca2 +、Mg2 +、K+、Cl-、SO42-. N03-、HC03-,重金属等离子，浓度大于1% ,且TDS溶解固体总量在10 00025 000 mg/L范围内的难降解的废水。高盐废水一般来自石油化工、煤化工、医药、农药等工业
2、领域。高盐废水未经处理直接排入河流或其他水域，将引起水体富营养化、含盐量上升等现象，对水生动植物以及人类健康带来危害。目前，机械 蒸汽再压缩(MVR)是较为热门且耗能较低的节能蒸发技术，在高盐废水中的应用越来越多。MVR技 术是将蒸汽压缩机压缩的二次蒸汽导入原系统的热循环中，以处理高盐废水，减少对外部加热的需求。 水蒸气再压缩零排放结晶全回收是节能环保产业的课题之一。MVR技术在高盐废水的研究现状及 关键设备，提出MVR的蒸发+冷却耦合分质结晶工艺实现高盐废水零排放结晶全回收的工艺路线, 以期为实现高盐废水零排放与资源化利用提供参考。二,高盐废水MVR蒸发处理，高盐废水三效降膜蒸发器，高盐废水
3、MVR强制循环蒸发器处理中的研究现状：2.1高盐废水处理常用方法常用的高盐废水处理方法包括5种。分质结晶工艺中3次使用结晶器，为实现工艺优化，可采用Aspen Plus软件模拟结晶器。该软 件具有很多模块：闪蒸过程模拟、物性方法选择及物性估算、换热器模拟、反应器模拟等。由于软件 中没有理想的结晶模块，结晶器又是蒸发结晶、冷却结晶中必不可少的设备，因此，需要通过组合各 模块达到目的。使用Aspen Plus软件的闪蒸器、冷凝器和反应器模块模拟高盐废水结晶器。五、高盐废水MVR蒸发处理，煤化工高盐废水MVR降膜蒸发结晶实例应用分从理论方面实现对煤化工高盐废水的蒸发结晶工艺设计后，将该工艺技术应用到
4、某 煤化工企业中，对其产生的高盐废水进行处理。该套工艺全部在微正压的工况下进行, 蒸发速度快、耗能低、浓度高且自动化程度高、生产运行稳定、高效。但是在运行过程 中本工艺技术在一定程度会出现降膜管的结垢堵塞问题。为解决以上问题，可以通过该 项技术实现组合式的蒸发结晶。从换热角度分析，采用上述选择的降膜蒸发器，利用其 没有液柱的静压优势，可有效提高纯热温差。在接近结晶浓度的情况下，废水的结晶性 结垢趋势增大，而流动缓慢的降膜蒸发器难以达到要求。针对这一问题，结合强迫式蒸 发器，使液体的流动速率加快，以此有利于进行蒸发作业。在这一过程中，采用MVR技 术的压缩机以二次蒸汽为热源，降低原蒸汽用量，可达
5、到节约电能的效果。再从蒸发效 率、结构等方面考量，可以对高含盐量的污水蒸发结晶工艺进行优化，采用一效降膜蒸 发、一效强循环蒸发和MVR蒸汽压缩技术。当高压废水浓度低于10%时，使用一次降 膜蒸发器进行蒸发和浓缩，可以有效地提高汽化效率。浓缩后的废水进入二效强循环蒸 发器，由于管道内部流动速度较高，所以不容易发生结垢。二次蒸储过程中的蒸气经过 压缩和加热后，再通过二次蒸发器进行回收，能够降低二次蒸气的消耗量，从而大大结 垢问题。进料循环泵加热器蒸发室循环泵 J刨口热室冷凝水蒸发室加热室冷凝水蒸发室浓缩液f循环泵压缩机四数芨发器工笆流程画(1)生物法。借助自然环境中微生物和植物代谢作用处理废水，但
6、在进行生物处理时需要先培 养耐盐微生物，处理高盐废水中存在的SO42-. a等有机污染物,具有局限性强的缺点。(2 )离子交换法。通过离子交换剂将水和降解的离子分离，适用于含盐量低的环境。但操作过 程中交换剂很容易达到饱和状态，后续过程需要大量的再生药剂和冲洗水，具有操作成本较高的缺点。(3 )膜处理法(又称膜分离法)。对水质和压力要求较高，以电渗析膜和反渗透膜为主。但废 水会造成膜的污染和阻塞，需要进行预处理，运行费用升高。(4 )电化学法。在电化学过程中，借助阴阳两极之间强电生的氧化还原反应，去除废水中盐分 和有机污染物。因运行成本较高，电化学法尚处于试验阶段，未得到广泛应用。(5) MV
7、R技术。二次蒸汽重复循环利用，减少外界能源需求。与其他高盐废水处理技术相比, MVR技术占地小、结构简单，节能。具体工艺流程为：料液由进料泵进入换热器，升温后进入蒸发 器，产生的二次蒸汽经分离器，通向压缩机升温升压，再回到蒸发器作为加热蒸汽后，冷凝液经换 热器降温排出。MVR技术装置简易流程如图1所示。蒸发I图1 MVR技术装置简易流程高盐废水处理流程为：预处理。将废水中的悬浮物、有机物、油类及部分离子去除，降低废 水硬度；浓缩除盐。脱除废水盐分或将盐分浓缩到一定的浓度；结晶固化。将废水中的盐分以 固体盐的形式析出。2.2 MVR技术在高盐废水处理的应用现状处理量为1 t/d的海水淡化MVR蒸
8、发试用系统，采用双效垂直蒸发器海水脱盐,蒸发过程中 海水温度稳定在103 ,整体蒸发效果较为理想。可处理高盐废水的单效MVR系统综合模型, 优化有效传热温差，蒸发速率和比功耗随着温差的增加呈线性增加，蒸发器的传热面积随着温差的 增加而减小。并联双效MVR蒸发结晶系统处理含盐废水，其整体的热力性能比传统三效蒸发系统 提高，效能系数远超传统三效系统,同时单位能耗是传统方案的17.6%。可见，单效、多效MVR 蒸发系统已受到广泛关注。国内部分学者针对不同类型的废水进行研究。】建立两级MVR蒸发系统的工业试验装置，并成 功应用于硫酸镀废水处理回收中，其热力性能比单级MVR系统高12%、节能率高12.3
9、% ,系统蒸 发出水蒸气消耗的能耗53.8 kWh/t ,远低于工程应用能量消耗80.0 kWh/t ,实现低能耗目标。对 丙烯睛废水，使用Aspen Plus软件模拟单效、两双 三双 四效蒸发和MVR工艺，发现蒸汽消耗 量从单效10 202 kg/h、两效4 709 kg/h降低至三效3 206 kg/h、四效2 618 kg/h ,蒸发节能; 同等条件下,Aspen Plus软件模拟MVR技术相比四效蒸发节省69.3%的标准煤。针对光伏行业的 高含盐废水，设计前处理+膜处理+MVR蒸发结晶工艺路线,采用降膜蒸发器+MVR强制循 环蒸发器双效蒸发，将蒸发器中85 二次蒸汽提升为103 C的饱
10、和蒸汽重新参与系统循环，保 证溶液含盐量在10%以上，产物纯度均在93%以上，实现相对上的零排放。2.3 MVR技术在高盐废水结晶固化中的应用预处理和浓缩除盐是将废水中的盐分浓度得到提高，若再深入处理，可将废水中的盐分以固体盐 形式析出。蒸发结晶产混盐和分质结晶产纯盐是两种常用的结晶固化技术。机械蒸汽压缩再循环蒸发 结晶，借助MVR工艺，省去外部热源，无二次蒸汽冷却水系统，使得不同纯盐组分结晶析出，相对 更为节能，是一种很有应用前景的高盐废水蒸发结晶技术。蒸发/冷却-耦合分质结晶法利用多元水盐 体系相图、蒸发浓缩、冷却降温等手段，使得不同纯盐组分从溶液中分批、分阶段结晶析出。结合以 上两种结晶
11、固化技术，借助MVR回用二次蒸汽的节能优势,采用MVR (热浓缩技术)的蒸发+ 冷却耦合分质结晶工艺制备纯盐。根据盐分溶解度随温度的变化情况，选择蒸发和冷却结晶方式，实 现高盐废水的零排放与资源化利用。三、高盐废水MVR蒸发处理，高盐废水三效降膜蒸发器，高盐废水MVR强 制循环蒸发器技术：3.1 MVR蒸发器MVR蒸发器是MVR系统的核心设备,运行中需供给少量新鲜蒸汽,其有效利用率接近(约 510效蒸发器热效率)，污染程度大幅降低。但MVR蒸发器存在生产能力不足、蒸发参数不稳定、 出料浓度的干物质含量不稳定、结垢结焦严重、蒸发效果不佳等问题。MVR蒸发器包括：强制循环蒸发器、升膜式蒸发器、板式
12、蒸发器、降膜式蒸发器等。(1 )强制循环蒸发器：动力消耗大，适用于浓度高、黏度大、易结晶结垢物料。其结构占地面 积大、处理量小，蒸发末期温度高，需要考虑泵的汽蚀、耐温和密封问题。(2 )升膜式蒸发器：结构占地面积小、适用于热敏性、黏度不大、易起沫物料。其进料温度不 可小于蒸发温度，出料系统及加热器底部密封要求高。(3 )板式蒸发器：体积较小，占用空间较小，适用于热敏性、黏度不大、不易结晶的物料。但 其不易清洗，结垢结焦程度大，处理量小。(4 )降膜式蒸发器：通常是在低温真空减压条件下进行，蒸发速度快、传热效率高、占地面积 较小、处理量大，适用于热敏性、黏度较大、浓度较高的物料。实际应用中，可以
13、通过蒸发器的数量 判断蒸发器的效数。三效降膜蒸发流程如图2所示。二次蒸汽料液 加热蒸汽图2三效降膜蒸发流程MVR降膜式蒸发器具有两大特点：物料可以连续进料与连续出料，蒸发器内料液的停留时间 短，可以1次将浓度达到设计要求，并相对最大限度地保留料液中的有效成分，使得蒸发器生产能 力不足，蒸发不稳定，出料浓度的干物质含量不稳定的问题得到解决；采用MVR技术，二次蒸 汽可作为加热热源，运行成本较低，节能效果好，可在实现二次蒸汽压缩循环利用的同时，解决普 通MVR蒸发器结垢结焦严重、蒸发效果不佳等常见问题。3.2 MVR蒸汽压缩机MVR蒸汽压缩机也是MVR系统的核心设备，运行中消耗少量高品位能源,实现
14、大量的低温 热能向高温热能的转变。工作介质为水蒸气，主要驱动力为电能。水蒸气经压缩机升温升压成为高 温高压的水蒸气，并作为热源释放潜热，达到节能减排的目的。常见的压缩机包括：螺杆式压缩机、 罗茨式压缩机、离心式压缩机、轴流式压缩机、混流式压缩机等。当压缩蒸汽量小于80 mVmin 时，可选用罗茨式或螺杆式压缩机。罗茨式压缩机具有动平衡性好、振动小、对粉尘不敏感、结构 简单的优点，但其压缩比不高、单机效率低，且效率随着压缩比增大降低，不适用于高压场所，属 于容积型压缩机。压缩蒸汽量在806 000 m3/min范围内时,一般选用离心式。离心式压缩机具 有容积流量大、动平衡性好、振动小等优点，但其
15、单级压缩比小、对介质中的雾粒敏感、容易发生 喘振现象、应用范围较窄等，属于速度型压缩机。压缩蒸汽量大于6 000m3/min时，可选用轴流 式或混流式。用于溶液蒸发工艺的压缩机多采用离心式和罗茨式，二者原理差别在于：离心式压缩 机提供的压差小、流量大、排气均匀、气流无脉冲；罗茨式压缩机提供的压差大、流量小。MVR蒸汽压缩机存在的技术问题：（1）压缩机自身材质存在防腐防锈、密封、耐高温、长期 运行的安全性和可靠性问题。因工作介质为水蒸气，其分子量低、绝热指数高、比容大，以致水蒸 气压缩系统具有压差小、压比大、容积流量大、排气温度高等特点。因此，压缩机需要选择抗腐蚀、 抗生锈的材质或进行防腐防锈保
16、护。（2 ）蒸汽可能会进入压缩机内润滑油或润滑脂工作环境，使 得油脂和水的隔离密封成为压缩机运行时需要关注的问题。3.3 基于MVR的蒸发+冷却耦合分质结晶技术传统高浓盐水产生无法资源化利用的结晶杂盐，主要为NaCL Na2sO及少量NaNO3o预采用 MVR的蒸发+冷却耦合分质结晶工艺，从废水中回收工业级的NaCL Na2sO及NaNCh结晶盐。 蒸发结晶是在常压或减压条件下蒸发部分溶剂，使溶液浓缩至过饱和状态，适用于溶解度随温度降低 而增大或变化不大的物质。冷却结晶是将溶液温度降低至饱和浓度所对应的溶液温度下，使溶液达到 过饱和状态而析出结晶，适用于溶解度随温度降低而下降的物质。相同温度下
17、，NaNCh的溶解度大于Na2sO和NaCI ,且NaNCh的溶解度随着温度的上升而增 加。在蒸发过程中,先结晶析出的是Na2sO和NaCI ,因此,先分离Na2so4和NaClo在0-30 范围内，随着温度的升高，Na2so4溶解度增大;在50100 范围内，随着温度升高，NaCI溶 解度缓慢地增加，Na2so4溶解度反而减小，故先低温分离NaCI ,后高温分离Na2s0,最后降温冷 却得到NaNCh晶体。MVR技术通过温度的变化,使溶解度不同的物质得到有效结晶,实现分质结 晶的目的。高盐废水经预处理后,进入MVR系统蒸发浓缩，升温至50 T时,高盐废水进入结晶器 I中蒸发结晶获得NaCI晶体;含有Na2so4高盐废水再次浓缩，待Na2so4接近饱和浓度时，母液 导入结晶器口中,80 下蒸发结晶获得NmSO,晶体;母液进入结晶器口后温度逐渐升高，NaCI 随之变为未饱和成分；Na2sO,溶解度由于母液温度的升高而随之降低，且随着蒸发的进行，母液中 的水分不断减少，NazSC）4晶体析出；当达到某一临界值时，若再进行蒸发则析出混盐，此时将部分 母液加入结晶器I中。待循环交替使得高盐废水中Na2so4与NaCI得以分离后，导入换热器持续降 温，在结晶器HI中冷却结晶得到NaNO3o如结晶器I、结晶器口，结晶器田同样循环交替，最后可 以经母液干化得到杂盐。