螺杆水蒸气压缩机的MVR系统在碱回收中的应用

　　在环境污染问题日趋严重以及节约能源的迫切需求下，目前许多印染企业采取浓缩丝光淡碱液加以回用的方式来达到节能减排的目的。采用高温高：2014-04-02；修改稿日期：2014-05-13.基金项目：国家自然科学基金项目（51276134）。

　　**作者：高磊（1990―）男，硕士研究生。联系人：邢子文，教授。E-mailzwxingmail.xtu.edu.cn.压蒸汽直接加热废液进行单效浓缩的方式，消耗蒸汽量大，换热过程剧烈，且浓缩过程产生的二次蒸汽得不到利用，整体能耗较大。

　　多效处理能有效利用前效二次蒸汽的能量作为下一效的加热蒸汽，但是末效产生的废汽直接冷凝排放，消耗生蒸汽的同时又损失大量低温潜热；热泵蒸发技术是将大量无法直接利用的低品位二次蒸汽通过压缩过程提升为高品位的热源来加热工质的一种蒸发方式。蒸发过程中既回收了潜热又利用了压缩功，所以具有较显著的节能效果。热泵蒸发按照原理的不同分为两类：机械压缩的沸点r呈直线关系。

　　除了以上由于碱液沸点升高导致的各效有效传热温差的损失外，还应包括液面高度造成液体内部压强高于液面导致的沸点升高值A，“，以及除**效外二次蒸汽流动至下一效过程中流动阻力引起的压降而产生的传热温差损失A，”‘。在降膜蒸发器中A/较小，A/“的值一般取0.51°C，本文计算过程中取A/+A/”= 1C，所以蒸发过程的有效传热温差为为7C，同时假设3种压缩机等熵效率为=0.75，生蒸汽的压力为0.8MPa，碱液预热后进入蒸发器时能达到沸点。

　　多效系统工况的合理性是在假定各效蒸发量以表3三效系统中各效二次蒸汽、溶液的物性项目**效第二效第三效溶液沸点纟/C加热蒸汽温度L/C二次蒸汽汽化潜热r/k溶液焓值H/k.kg-1表4四效系统中各效二次蒸汽、溶液的物性项目**效第二效第三效第四效溶液沸点/加热蒸汽温度T；/°C二次蒸汽汽化潜热溶液焓值/k.kg1 3.2.3四效蒸发热泵系统按照双效中压缩机出口压力的方法计算得到四效系统出口压力id=.274MPa，各效溶液沸点、蒸汽温度、汽化潜热值、溶液焓值归纳如表4.根据假定工况计算得到：四效处理时r3c= 2223k/kg，=501.8k/kg；第二效的二次蒸汽汽化潜热不满足假定压力下汽化潜热值，此时可以适当降低第二效的蒸发压力、提高**效的压力，以增大冷凝液闪蒸汽量，同时提高二次蒸汽的理论阈值；但二次蒸汽作为下一效加热汽，蒸汽压不可降低太多，当i1=0.165MPa，/2=.135MPa，id=0.282MPa时重=488.8k/kg，浓缩基本可以达到预期要求。

　　3.3系统热力性能的计算结果根据。蒸发系统每天工作24h，一年365天，将配置不同压缩机的多效蒸发热泵系统的成本归纳如表6.表6多效蒸发热泵系统的经济性对比单位：元/年项目固定成本运行成本总计压缩机换热器耗电量生蒸汽单效离心双效罗茨三效螺杆三效TVR四效螺杆四效TVR将表6中数据与简单处理的年运行费用进行对比，可以看出采用多效蒸发热泵系统处理技术均比简单净化处理节省年运行费用。并且，通过比较表6中双效、三效系统可以发现，螺杆水蒸气压缩机构成的三效热泵系统具有较高的经济性，与罗茨机型构成的双效系统相比虽然压缩机和换热器成本有所增加，但系统的年运行费用要少，系统运行一年即可收回增加的设备成本。当然，相关电价、设备费用等会随市场价格变化，企业的回收期也会随之变化。

　　4结论采用多效蒸发热泵系统对印染企业的碱液回收进行了模拟计算，对比分析了利用离心机、罗茨机、螺杆机、喷射器构成的单效、多效系统的性能及其经济性，得出如下结论。

　　随多效蒸发热泵系统处理效数的增加总换热量逐渐减小，但变化不大；压缩机功耗逐渐减小，系统的性能系数CQP逐渐升高。

　　系统的换热面积随处理效数的增加而增大，特别是四效处理时面积激增，其主要原因是溶液沸点的升高导致有效传热温差随蒸发过程减小较快。

　　与简单的废水净化处理方式相比，利用热泵系统蒸发处理废碱液具有较高的经济性；系统运行一年均能收回成本。在大气压下吸入二次蒸汽的喷射器的引射系数较低，导致TVR系统的经济性较MVR低，在碱回收项目中应该尽量使用MVR系统。

　　利用螺杆水蒸气压缩机构成的MVR系统的年运行费用比离心机、罗茨机构成的MVR系统要少，系统运行一年即可收回增加的设备成本，所以相较其他系统更有优势。

　　过多增加效数会带来包括中间泵、闪蒸罐、换热器等设备成本的增加。对印染企业而言压缩机耗功以及设备成本应该综合考虑，利用螺杆水蒸气压缩机采取三效处理即可达到较好的节能减排效果。

　　符号说明f完成碱液质量流量，kg/s f4初始碱液质量流量，kg/s H一一碱溶液的焓值，k/kgH4初始溶液热焓值，k/kg h水或水蒸气焓值，k/kg h一一等熵压缩出口处蒸汽的实际焓值，k/kg出口压力下饱和水的焓值，k/kg屯等熵压缩出口处蒸汽的理论焓值，k/kg K一一引射系数，量纲为1Q冷凝器的换热量，kW 51第二效闪蒸量，kg/s t碱溶液的沸点，°C W一一压缩机功率，kW一一蒸发器蒸发的水量，kg/s%压缩机出口蒸汽质量流量，kg/s 1m一一闪蒸混合后第二效加热蒸汽质量流量，kg/s―一闪蒸混合后第三效加热蒸汽质量流量，kg/s叫喷射器引射的生蒸汽量，kg/s Wn喷入压缩机的冷凝水质量流量，kg/s x完成液浓度，量纲为1 X4初始碱液浓度，量纲为1上角标下角标