MVR蒸發(fā)方案書
項目名稱：垃圾滲濾液蒸發(fā)
設備名稱：2t/h-MVR蒸發(fā)裝置
設計單位：石家莊卓新環(huán)保科技有限公司
設計日期：2020年9月7日
一、設備介紹
MVR 是蒸汽機械再壓縮技術的簡稱。MVR 是重新利用它自身產生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項節(jié)能技術。早在60 年代，國外就已成功的將該技術用于化工、食品、醫(yī)藥、海水淡化及污水處理等領域。
在 MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)中，蒸發(fā)產生的低溫二次蒸汽經壓縮機壓縮，把電能轉換成熱能，使蒸汽的溫度、壓力提高，熱焓增加，然后重新進入蒸發(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。除開車啟動外，整個生產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，理論上生蒸汽的經濟性相當于多效蒸發(fā)的30效。
二、MVR蒸發(fā)特點
MVR蒸發(fā)系統(tǒng)與多效蒸發(fā)相比具有以下優(yōu)點：
(1) 低能耗、低運行費用；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；實際使用中MVR蒸發(fā)器的運行成本只有傳統(tǒng)蒸發(fā)器的20%-50%（當物料不同時，能耗有所改變）；
(2) 蒸發(fā)設備緊湊，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) 運行平穩(wěn)，自動化程度高；通過PLC、工業(yè)計算機（FA）、組態(tài)等形式來控制系統(tǒng)溫度、壓力、馬達轉速，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) 采用單級真空蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度低，特別適合熱敏性較強的物料，不易使物料變性。采用低溫負壓蒸發(fā)，有利于防止被蒸發(fā)物料的高溫變性。
三、技術規(guī)范
規(guī)范要求：設計必須符合規(guī)范，并協助業(yè)主做好項目的竣工驗收。
所有設計參考現行的相關的規(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規(guī)程》 TSG R0004-2009
《化工工藝設計施工圖內容和深度統(tǒng)一規(guī)定》 HG/T 20519-2009
《化工裝置設備布置設計規(guī)定》 HG/T 20546-2009
《低壓成套開關設備》 GB7251-87
《固定式壓力容器安全技術規(guī)程》 TSG R0004-2009
《化工工藝設計施工圖內容和深度統(tǒng)一規(guī)定》 HG/T 20519-2009
《化工裝置設備布置設計規(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 《鋼制化工容器設計基礎規(guī)定》
HG20581-1998 《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》
HG20582-1998 《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》
HG/T21618-1998 《絲網除沫器》
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》
以及相關行業(yè)標準和規(guī)定
四、基本參數
(1)、原料液組分：垃圾滲濾液；
(2)、原料液處理量：2000kg/h；
(3)、進料溫度：80℃（預熱后）；
(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
根據現場了解并交流水質的情況，含鹽量濃度比較低，所以我們采用臥式噴膜蒸發(fā)方式，并且采用單壓縮機結構，高壓縮溫升最終出鹽可達到16°，設定蒸發(fā)出鹽時沸點升高為6°。根據水質在蒸發(fā)1800kg后沒有結晶析出 ，我們使用噴膜蒸發(fā)器的形式，蒸發(fā)器的傳熱系數高，并且具有穩(wěn)定的特點。當物料濃度達到濃縮10倍左右的濃度的時候，返回前段工序。
由于垃圾滲濾液的腐蝕性因素，考慮其影響，根據要求，所以我們主體設備采用接觸物料部分鈦材材質，進壓縮機二次蒸汽管道，由于防止鐵銹等雜質進入采用316L不銹鋼材質。
通過分析，我們采用了最經濟方法。該方案由噴膜蒸發(fā)器、MVR壓縮機系統(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)器的運行成本，還能提高生產效率。
六、工藝流程說明：
1. 進料：由泵打入預熱系統(tǒng)然后進入蒸發(fā)系統(tǒng)，進入噴膜蒸發(fā)器進行蒸發(fā)。
2、物料進入一級噴膜蒸發(fā)器后，與 106℃的蒸汽換熱，蒸發(fā)掉水分，產生90℃的二次蒸汽，一級噴膜蒸發(fā)濃縮液的沸點升高設定為3℃。二級噴膜蒸發(fā)器的廢水身高初步設定為6℃（按照較高溫度考慮），濃縮液和二次蒸汽在分離器內進液分離，分離后溫度為90℃的二次蒸汽進入壓縮機，濃縮液進入下一工段。
3、為了保證其在噴膜蒸發(fā)器內不出現結晶堵管的情況，所以，物料循環(huán)量適當的加大。
4、蒸發(fā)完成液進入下一工段。
5、冷凝水收集后用于對原料進行預熱，預熱后用泵排出系統(tǒng)外。
6、 原料液進入蒸發(fā)器后，和壓縮后升高的二次蒸汽進行換熱，MVR 系統(tǒng)達到熱平衡，此時僅需要少量外部的鮮蒸汽進行加熱，壓縮機來維持 MVR 系統(tǒng)的熱平衡。
7、壓縮機：根據熱力學原理，多變壓縮時介質的出口溫度將有很大的提高。本壓縮機在對蒸汽進行壓縮后，理論上蒸汽的溫度將達到200℃。為了避免這一現象的發(fā)生，本壓縮機設置有噴淋冷卻裝置，以保證壓縮機內部任何地方溫度均不超過120℃。
七、工藝計算表
八、控制描述
大規(guī)模蒸發(fā)濃縮生產，單憑經驗和經典的試驗數據來控制生產，已遠遠不能適應時代需要，對自動化的要求，已不再是要求接近給定值，而是要求尋找目標值，從而實現整個工程系統(tǒng)化控制。要求整個過程時間最短、能耗最省、產量，實現這樣的目標，可以使生產達到最理想的優(yōu)質、高產、低耗水平從而可以獲得的投入產出效益。
應用計算機的原理：通過傳感器測定各種狀態(tài)變量，取得蒸發(fā)器內各個時間內狀態(tài)變化的情況，經計算及綜合分析，再將其中結果作為反饋調節(jié)的信號，通過自動控制裝置把溫度、濃度等條件控制在生產要求范圍內，使得生產穩(wěn)定可靠地進行。
本次設計中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、數據采集和通訊等功能。
連續(xù)控制功能包括回路調節(jié)、設定程序、處方、梯形邏輯、算術運算、常用計算、報信號、輔助功能和記錄等模塊，每個模塊完成一定的控制與計算功能。
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)行像一個邏輯圖形，當一個事件發(fā)生時，就執(zhí)行一步操作，可根據時間和事件觸發(fā)來改變回路和邏輯參數或狀態(tài)。
1.2網絡與數據采集功能
高性能、模塊化的監(jiān)控網絡控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)能大大降低生產成本，并提高生產效率。系統(tǒng)規(guī)模配置靈活可靠，可選用服務器及網絡冗余等功能。采用冗余數據庫服務器和雙局域網的高性能結構可大大地提高系統(tǒng)的安全性。
1.3報管理功能
系統(tǒng)具有綜合報管理功能，可及時地將生產過程的非正常情況和系統(tǒng)運行的異常情況及時地通知操作員，在操作站的顯示器上有專用報及顯示欄和報匯總顯示各種報情況，并采用聲光報形式輸出。
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，可使用處方項來設置配料值，設置報極限，設置定時器或將設備投入正常的操作狀態(tài)，根據不同的工部，可分別激活各個處方項。
控制方案
2.1進料量的控制：采用差壓變送器測液位的變化來控制進料閥，設定液位平衡來自動控制進料量。有流量計記錄。
2.2液位的控制：液位高度是隨著出料、進料以及蒸發(fā)量的變化而變化的，由進料閥保證液位的恒定。
2.3壓縮機過載保護：壓縮機電流與變頻器連鎖，電流過載時變頻器調低轉速予以保護。
2.4真空度的控制：由壓力傳感器、調節(jié)閥自動控制。