MVR蒸发方案书

项目名称：垃圾渗滤液蒸发

设备名称：2t/h-MVR蒸发装置

设计单位：石家庄卓新环保科技有限公司

设计日期：2020年9月7日

一、设备介绍

MVR 是蒸汽机械再压缩技术的简称。MVR 是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。早在60 年代，国外就已成功的将该技术用于化工、食品、医药、海水淡化及污水处理等领域。

在 MVR 蒸发系统中，蒸发产生的低温二次蒸汽经压缩机压缩，把电能转换成热能，使蒸汽的温度、压力提高，热焓增加，然后重新进入蒸发器的加热室作为热源，充分利用蒸汽的潜热，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。除开车启动外，整个生产过程中仅需少量生蒸汽。主要利用二次蒸汽，使原来要废弃的二次蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，提高了热效率，理论上生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。

二、MVR蒸发特点

MVR蒸发系统与多效蒸发相比具有以下优点：

(1) 低能耗、低运行费用；从理论上来看，使用MVR 蒸发器比传统蒸发器节省75%以上的能源；实际使用中MVR蒸发器的运行成本只有传统蒸发器的20%-50%（当物料不同时，能耗有所改变）；

(2) 蒸发设备紧凑，占地面积小、所需空间也小。与多效蒸发相比可以减少50%以上的占地面积；

(3) 仅需少量冷却水，可以节省90%以上的冷却水，公用工程配套少。

(4) 运行平稳，自动化程度高；通过PLC、工业计算机（FA）、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速，保持系统蒸发平衡。

(5) 清洁能源，洁净环保。MVR 蒸发器以电为主，采用的是工业电源，没有二氧化碳排放的问题。

(6) 采用单级真空蒸发，蒸发温度低，特别适合热敏性较强的物料，不易使物料变性。采用低温负压蒸发，有利于防止被蒸发物料的高温变性。

三、技术规范

规范要求：设计必须符合规范，并协助业主做好项目的竣工验收。

所有设计参考现行的相关的规范、规定：

《钢制压力容器》 GB150-1998

《管壳式换热器》 GB151-1999

《固定式压力容器安全技术规程》 TSG R0004-2009

《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》 HG/T 20519-2009

《化工装置设备布置设计规定》 HG/T 20546-2009

《低压成套开关设备》 GB7251-87

《固定式压力容器安全技术规程》 TSG R0004-2009

《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》 HG/T 20519-2009

《化工装置设备布置设计规定》 HG/T 20546-2009

GB151-1999 《管壳式换热器》

JB/T4735-1997 《钢制焊接常压容器》

JB/T4731-2005 《钢制卧式容器》

HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》

HG20581-1998 《钢制化工容器材料选用规定》

HG20582-1998 《钢制化工容器强度计算规定》

HG/T21618-1998 《丝网除沫器》

GB/T8163-1999 《输送流体用无缝钢管》

GB/T14976-2002 《流体输送用不锈钢无缝钢》

以及相关行业标准和规定

四、基本参数

(1)、原料液组分：垃圾渗滤液；

(2)、原料液处理量：2000kg/h；

(3)、进料温度：80℃（预热后）；

(4)、PH值：6-7左右；

(5)、可提供的生蒸汽：饱和生蒸汽压力≥0.4MpaG，满足工艺使用量。

(6)、循环水：20t/h；

五、蒸发方式选择

根据现场了解并交流水质的情况，含盐量浓度比较低，所以我们采用卧式喷膜蒸发方式，并且采用单压缩机结构，高压缩温升最终出盐可达到16°，设定蒸发出盐时沸点升高为6°。根据水质在蒸发1800kg后没有结晶析出 ，我们使用喷膜蒸发器的形式，蒸发器的传热系数高，并且具有稳定的特点。当物料浓度达到浓缩10倍左右的浓度的时候，返回前段工序。

由于垃圾渗滤液的腐蚀性因素，考虑其影响，根据要求，所以我们主体设备采用接触物料部分钛材材质，进压缩机二次蒸汽管道，由于防止铁锈等杂质进入采用316L不锈钢材质。

通过分析，我们采用了最经济方法。该方案由喷膜蒸发器、MVR压缩机系统、水系统、洗气塔、自控系统组成。该方案不仅能节省蒸发器的运行成本，还能提高生产效率。

六、工艺流程说明：

1. 进料：由泵打入预热系统然后进入蒸发系统，进入喷膜蒸发器进行蒸发。

2、物料进入一级喷膜蒸发器后，与 106℃的蒸汽换热，蒸发掉水分，产生90℃的二次蒸汽，一级喷膜蒸发浓缩液的沸点升高设定为3℃。二级喷膜蒸发器的废水身高初步设定为6℃（按照较高温度考虑），浓缩液和二次蒸汽在分离器内进液分离，分离后温度为90℃的二次蒸汽进入压缩机，浓缩液进入下一工段。

3、为了保证其在喷膜蒸发器内不出现结晶堵管的情况，所以，物料循环量适当的加大。

4、蒸发完成液进入下一工段。

5、冷凝水收集后用于对原料进行预热，预热后用泵排出系统外。

6、 原料液进入蒸发器后，和压缩后升高的二次蒸汽进行换热，MVR 系统达到热平衡，此时仅需要少量外部的鲜蒸汽进行加热，压缩机来维持 MVR 系统的热平衡。

7、压缩机：根据热力学原理，多变压缩时介质的出口温度将有很大的提高。本压缩机在对蒸汽进行压缩后，理论上蒸汽的温度将达到200℃。为了避免这一现象的发生，本压缩机设置有喷淋冷却装置，以保证压缩机内部任何地方温度均不超过120℃。

七、工艺计算表

八、控制描述

大规模蒸发浓缩生产，单凭经验和经典的试验数据来控制生产，已远远不能适应时代需要，对自动化的要求，已不再是要求接近给定值，而是要求寻找目标值，从而实现整个工程系统化控制。要求整个过程时间最短、能耗最省、产量，实现这样的目标，可以使生产达到最理想的优质、高产、低耗水平从而可以获得的投入产出效益。

应用计算机的原理：通过传感器测定各种状态变量，取得蒸发器内各个时间内状态变化的情况，经计算及综合分析，再将其中结果作为反馈调节的信号，通过自动控制装置把温度、浓度等条件控制在生产要求范围内，使得生产稳定可靠地进行。

本次设计中PLC具有的功能

1.1控制功能

提供了连续控制、顺序控制、逻辑控制、数据采集和通讯等功能。

连续控制功能包括回路调节、设定程序、处方、梯形逻辑、算术运算、常用计算、报信号、辅助功能和记录等模块，每个模块完成一定的控制与计算功能。

集成在回路处理器的还有顺序控制功能，它特别适用于批量控制处理，它的执行像一个逻辑图形，当一个事件发生时，就执行一步操作，可根据时间和事件触发来改变回路和逻辑参数或状态。

1.2网络与数据采集功能

高性能、模块化的监控网络控制系统。采用该系统能大大降低生产成本，并提高生产效率。系统规模配置灵活可靠，可选用服务器及网络冗余等功能。采用冗余数据库服务器和双局域网的高性能结构可大大地提高系统的安全性。

1.3报管理功能

系统具有综合报管理功能，可及时地将生产过程的非正常情况和系统运行的异常情况及时地通知操作员，在操作站的显示器上有专用报及显示栏和报汇总显示各种报情况，并采用声光报形式输出。

1.4 处方管理功能

处方管理具有“处方”和下装到的过程控制单元的功能，并可按要求将不同的处方链接成更大的处方，可使用处方项来设置配料值，设置报极限，设置定时器或将设备投入正常的操作状态，根据不同的工部，可分别激活各个处方项。

控制方案

2.1进料量的控制：采用差压变送器测液位的变化来控制进料阀，设定液位平衡来自动控制进料量。有流量计记录。

2.2液位的控制：液位高度是随着出料、进料以及蒸发量的变化而变化的，由进料阀保证液位的恒定。

2.3压缩机过载保护：压缩机电流与变频器连锁，电流过载时变频器调低转速予以保护。

2.4真空度的控制：由压力传感器、调节阀自动控制。