北京浦仁美华节能环保科技有限公司山东光大7.5吨/小时氯化钠废水蒸发浓缩结晶“零排放”解决方案地址：北京市海淀区上地信息路1号1号楼240100电话：010-82894897/82896938/8289100668网址：www.puren-tech.com目 录1项目概述32设计要求和配套设施32.1设计要求32.2配套设施33MVR蒸发浓缩结晶系统的特点及团队设计经验43.1MVR蒸发浓缩系统的特点43.2团队设计经验44实验分析55系统设计方案75.1设计思路75.2工艺设计方案75.2.1确定MVR蒸发系统工作模式75.2.2蒸汽压缩机选型75.2.3PFD图85.2.4所设计的MVR系统的热能平衡图图见附件二。85.2.5技术参数85.2.6工艺说明95.3主要设备设计方案95.3.1降膜蒸发器设计95.3.2降膜分离器设计105.3.3OSLO结晶器设计115.3.4蒸发结晶加热室设计115.4自控设计方案125.4.1蒸汽压缩系统设计方案125.4.22)自控系统设计方案说明136能源消耗和效益分析156.1能耗分析156.2效益分析156.2.1社会效益156.2.2经济效益157检验和验收标准167.1检验标准167.2自检项目167.3验收标准178质量保证和售后承诺178.1质量保证178.2售后承诺199附件199.1附件一PFD图和工艺设计符号标准199.2附件二热能平衡图221 项目概述山东光大科技发展有限公司东平县工业园区，是一家从事纤维素醚淀粉醚的研发生产销售于一体的高新技术企业，由山东光大集团全资兴建，占地450亩，总投资7.6亿元。生产过程中产生7.5t/h的含盐废水，废水中含有氯化钠9.5%、醋酸钠0.3%和醚、甲苯等微量有机杂质。 “浦仁科技”通过前期大量的资料收集和实验室研究，从物料特性以及方案可行性上对该项目做了大量的分析，将目前国际上通用的MVR高效节能蒸发技术成功应用于氯化钠废水蒸发浓缩系统。它从工艺设计上保证技术线路的可行性，从能耗分析上能证明MVR高效节能蒸发器的巨大优越性，节能效果十分显著。2 设计要求和配套设施2.1 设计要求1) 基本内容将7.5吨/小时氯化钠废水进行浓缩结晶。2) 能耗要求系统设计达到最佳节能效果，能量有效合理利用。3) 冷凝水COD400mg/L、氯根600mg/L，“山东光大”有生化处理系统，水质指标可满足排放标准。4) 系统全自动化运行。5) 设备无故障运行时间每年330天。2.2 配套设施“山东光大”可以提供的基础设施条件包括：l 蒸汽：0.3Mpa-0.5Mpa的饱和蒸汽。l 循环水：冷却循环水l 低压电源：380V/220V7交流三相四线制，频率1000HZ0.7HZl 空压机：压力0.2MPa，排气量在5mminl 场地空间：甲方拟定3 MVR蒸发浓缩结晶系统的特点及团队设计经验3.1 MVR蒸发浓缩系统的特点l 热效率高，节能环保；l 清洁能源：MVR用的是工业电源，不用冷却水，也没有CO2和SO2的排放；l 采用降膜蒸发技术，具有换热效率高，能耗低的优点；l 运行成本低：是传统多效蒸发器运行成本的40%；l 自控精度高：采用工控机和PLC控制系统以及变频技术，实现实时高度自动化精密控制，整个操作实现无人值守；l 操作简单，设计理念新，能量达到最佳利用。l 设备占用面积小，节省空间。3.2 团队设计经验北京浦仁美华节能环保科技有限公司是一家专业从事MVR（Mechanical Vapor Recompression）高效节能蒸发器的设计和制造的专业供应商，公司集聚了中国在节能环保蒸发器领域的专家和科技人才，组成了设计和制造的精英团队，其技术团队为国内外的众多企业直接参与设计了多套MVR系统，产品主要应用于众多行业中含盐工业废水的处理，在MVR的设计和制造领域积累了丰富的实际经验，其“解决方案”运行稳定、节能环保、经济实用。“浦仁科技”公司的技术团队近年完成的和正在设计工程的主要客户如表1所示：表1用户名称和地址蒸发量数量山东济宁信和化工有限公司2.7吨/小时1套北京琉璃河水泥厂20吨/小时1套北京首钢集团公司10吨/小时1套山西振刚化工有限公司25吨/小时1套梅花集团4吨/小时1套 图1为“浦仁科技”近期设计的一套MVR系统的示意图。（图1）4 实验分析针对“山东光大”送来的含氯化钠废水样水，“浦仁科技”做了大量的前期实验，其目的是要充分的掌握该含盐料液的理化性质，为工艺设计提供有力的数据。需要提供的主要数据如下： l 含盐样水的物料成分、浓度和pH等基础数据；l 含盐样水的沸点升高曲线、溶解度变化曲线，浓缩前后的pH值；l 含盐样水和冷凝水的水质情况；l 得到含盐样水的饱和溶解度，确定最佳蒸发量。通过实验室小试得到如下数据：1） 实验基础数据序号项目实验数据原液冷凝液1溶液PH值4.0（中和至6.5）6.52溶液密度（g/cm3）1.061.003溶液颜色及气味黄色，微气味无色，微气味4COD（mg/l）39850170585氨氮（mg/l）51.0830.346沸程/81.194.87固含量（%）7.78冷凝液体积/ml2559浓缩倍数6.672） 沸点升高曲线实测的沸点升高曲线如图2所示：（图2）3） 实验结果l 向原液（1000ml）中加入氢氧化钠0.5g将pH值调至6.5，过滤，滤掉的杂质质量约为0.35g，滤渣外观详见图3。l 此预处理后的废水固含量较低，为7.7%，经6. 67倍浓缩后，浓缩液中有大量结晶。蒸发至冷凝液体积为225ml，即浓缩倍数为4倍时开始出现结晶。l 蒸发结束后对浓缩液进行抽滤处理，得到白色结晶，详见图4。l 经测试氯化钠的纯度为94.8%。经深度处理，得到的氯化钠晶体颜色更白。(图3) (图4)5 系统设计方案5.1 设计思路针对这种含盐生产废水，“浦仁科技”将国际上先进的MVR高效节能蒸发技术应用在该项目，并将离心蒸汽压缩机和降膜蒸发器作为主要设备。在系统设计时重点考虑如下几点：l 从系统运行的效率考虑，选择MVR降膜蒸发器和OLSO结晶器的工作模式；l 从原液有11.0的沸点升高，考虑蒸汽压缩机的选型和温升；l 从系统节能的角度考虑和废水物性，选择MVR蒸发器的蒸发温度和压力；同时采用变频技术，实现效率最优化。l 从系统运行的稳定性和安全性考虑，保证主要部件的品质，全部采用进口原装或进口品牌在国内的独资或合资企业生产的产品（如蒸汽压缩机、驱动电机和变频器、PLC控制器、组态监控软件和传感器）；l 从系统运行的控制精度考虑，关键点的信号采集全部采用进口原装或国内的独资或合资企业生产的产品（如温度、压力和流量）；l 从经济效益的角度考虑，设计方案尽可能多的利用节能技术。l 从系统在防腐方面的要求考虑，MVR系统中的板式换热器、降膜换热器、汽液分离器和结晶分离器以及与原液和浓缩液相关管路的材质选用钛材料和钛复合材料，而与之对应的各种泵、传感器和仪表全部选用防腐性能较好的钛材质和衬四氟材质；5.2 工艺设计方案5.2.1 确定MVR蒸发系统工作模式根据“山东光大”提出的具体要求，本着所设计的MVR设备工作稳定、高效运行和经济适用的理念，经过能量、热量和功耗的计算，经过多次反复认真的研究，结合实际物料理化性质、进料量、沸点升高和浓缩等因素，确定了工艺系统采用降膜蒸发和OLSO结晶器的形式。“浦仁科技”采用的MVR蒸发技术已在国外成熟地使用了超过30年，实践证明它是一种高效节能蒸发器，而且具有运行成本低，节能高效的显著特点。5.2.2 蒸汽压缩机选型蒸汽压缩机是MVR蒸发器的核心部件，它将MVR系统内的二次蒸汽进行再压缩，提升二次蒸汽的压力和温度，然后再进入蒸发器壳程加热物料，达到循环利用二次蒸汽的目的。本设计采用德国PILLER公司进口的离心蒸汽压缩机，它是较早进入中国市场的提供蒸汽压缩机全套技术支持的国外企业，而且在国际上，其全球市场占有率也较高。目前在中国市场有近百套蒸汽压缩机在很多领域正在稳定的运行之中。根据计算，要完成将每小时7.5吨浓度为9%的氯化钠废水浓缩至过饱和结晶，而且废水有11沸点升高，需要流量为每小时23241立方米的蒸汽，因此选择两级级联离心蒸汽压缩机，能提供23300立方米/小时的蒸汽流量，完全适合该系统设计的需要。图5为德国PILLER公司提供的两级级联的蒸汽压缩机的实例图：（图5）5.2.3 PFD图所设计的MVR系统的PFD图见附件一。5.2.4 所设计的MVR系统的热能平衡图图见附件二。5.2.5 技术参数进料流量：7500kg/h总蒸发量：6825kg/h压缩机：两级级联离心蒸汽压缩机提供温差：17蒸发温度：80加热温度：97压缩机入口压力：474mmbar压缩机出口压力：910mmbar降膜蒸发器换热面积：560结晶器加热室换热面积：280蒸发每吨水耗电：45.1度电5.2.6 工艺说明本设计的进料液进入主换热器的温度即可达到设定的蒸发温度，“浦仁科技”设计的系统总工艺流程，分两个阶段：即蒸发浓缩结晶阶段和排空清洗阶段。 蒸发浓缩结晶阶段蒸发浓缩结晶阶段系统处于热平衡状态，系统本身产生的二次蒸汽经压缩机压缩增温后的热焓能够满足系统进料、出料和出冷凝水等的换热平衡。其具体工艺设计说明如下：原液通过带有流量控制的进料泵直接打入到降膜蒸发器顶部，经精密设计的布液器将料液均匀分布到每一根列管，原液自上而下沿着列管内壁流动，与壳程中压缩后的二次蒸汽进行换热，料液在换热管内以膜状蒸发，蒸发量为5200kg/h，料液浓度由9%被浓缩到29%，在降膜分离器和循环泵吸入口相连的管道上安装有在线密度测试仪，当浓度达到29%时，浓缩液被打入结晶器。在蒸发结晶加热室内开始对物料进行加热蒸发，蒸发量为1625kg/h。料液在结晶器内通过强制循环泵完成深度蒸发，从而逐步产生晶核，在结晶器内不断生长，当循环管道上设定的密度计检测到物料浓度达到设定值时，启动结晶出料阀向稠厚器出料，继而开始向离心机出料，离心后的母液通过母液泵再打入结晶器加热室的循环管道中，继续去蒸发浓缩结晶。 排空清洗阶段：MVR系统停止工作后，打开所有排空线路上的排空阀门，通入压力为0.2MPa（空压线路上设置了减压调节阀门），排气量为5立方米分的压缩空气对系统进行排空，确保没有料液残留在容器和管道中。之后，将清洗液罐中配置好的清洗液（酸性除垢剂等成分）通过泵P0102进入系统，启动启车预热程序，在蒸发系统自动启动前停止，再将清洗液排回清洗液罐中。一般情况下，遵循清水清洗液-清水的原则，确保换热器换热管内壁、外壁和所有管道无残留物，同时保证压缩机组腔体的干燥，以保证换热器的换