硫酸锌MVR蒸发+结晶设计方案

河北卓普化工设备制造有限公司 2022-9-21

一、第一部分摘要

本方案由河北卓普设计并出具，用于硫酸锌溶液蒸发结晶。

本方案采用的工艺为MVR双级强制循环蒸发器蒸发，配用离心式蒸汽压缩机组合成的压缩机系统+单级结晶罐与预热蒸发系统组成。

供货范围包括满足MVR系统稳定运行的必要的主要及辅助设备。其他方面，如土建、防腐等不包括在供货范围内。具体的供货范围在下述供货范围章节进行了详细描述；本案中的工程系统设计代表着卓普最新的技术。具体工程系统的描述见工程描述章节。

我公司保留着修改系统设计及范围的最终权利，特别当关系到满足技术要求的时候。

二、技术参数

物料名称：含硫酸锌溶液；

进料总量：10t/h；

进料温度：85℃

进料浓度：25%（不稳定）

溶液沸点升高：最终按8℃计算

蒸发量：5000+1000kg/h

蒸汽压力：0.4Pa

蒸发系统需沉降去除钙镁离子

三、蒸发方式选择

参数表

蒸发总量	吨/h	5+1
压缩机进口温度	℃	85
压缩机出口温度	℃	100
二次蒸汽压力	kPa	57.8
压缩后蒸汽压力	kPa	101

溶液沸点升高数据

（1）、原料液计量及进料

原料计量罐在正常生产期间，为整个MVR系统提供原料，在系统清洗时作为稀酸、碱或清洗剂进入系统的过程罐。

（2）、MVR蒸发器蒸发装置

根据实际废水的情况，我们采用强制MVR蒸发方式。根据原液的蒸发情况，浓缩到平衡饱和浓度，此时的沸点升高基本为8°，我们使用双级强制循环的蒸发形式。蒸发能力大大增强，并且电机功率大大降低，保证设备长期稳定的运行。

溶液杂质暂不考虑其影响，根据要求，所以我们换热管采用TA2材质，二次汽与冷凝水部分采用2205材质。

通过分析，我们采用了最经济方法来浓缩。该方案由强制循环蒸发器、气液分离室，MVR压缩机系统、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。

加热器采用立式管壳换热器，管程介质为原料液，壳程介质为压缩后的二次蒸汽。由于蒸汽压缩机的作用，它既是物料加热器，同时也是二次蒸汽的冷凝器。

（3）、压缩机单元

蒸汽压缩机是MVR装置的核心装备。压缩机的设计采取了数值仿真、计算机模拟和有限元分析等先进设计理念，辅以气动模型实验蒸汽压缩机能够长期稳定运行。

压缩机采用离心压缩机。压缩介质为蒸发器内产生的二次蒸汽，二次蒸汽经离心压缩后进入蒸发器单元的加热器管程，并在那里发生相变，释放热量后转变为汽凝水，多余的部分蒸汽在经过离心压缩机进行压缩进入二级降膜蒸发器进入二级加热室壳程。

（5）、真空系统

真空系统由冷却器、水环真空泵和气液分离器组成。

水环真空泵具有吸气均匀、工作平稳可靠、操作简单、维修方便等特点。

四、工艺流程说明

1. 进料：由泵打入蒸发预热系统，进入一级强制循环蒸发器进行蒸发。

2、物料进入蒸发器后，与 100℃的蒸汽换热，蒸发掉水分，产生85℃的二次蒸汽，蒸发浓缩液沸点升高为8°，浓缩液和二次蒸汽在分离器内进行气液分离，分离后温度为 85℃的二次蒸汽进入离心压缩机。

3、物料在蒸发器内蒸发掉水，形成85℃二次蒸汽，浓缩液和二次蒸汽在分离器内进行气液分离，分离后的二次蒸汽进入压缩机进行升温，升温到100℃对强制循环蒸发器进行加热。

4、为了保证其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。

5、蒸发完成液进入稠厚器然后进行离心除盐。

6、冷凝水收集后用泵排出系统外。

7、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。

8、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℃。

五、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DCS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、报警信号、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报警管理功能

系统具有综合报警管理功能，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警及显示栏和报警汇总显示各种报警情况，并采用声光报警形式输出。

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，设置报警极限，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。

六、设备清单及报价

序号	设备名称	规格	材质	单位	数量	单价（元）	总价（元）
1	强制蒸发器	面积700m2	TA2/2205	台	1	1400000	1400000
2	分离室	1800*4000	TA2	台	1	180000	180000
3	冷凝器	30m2	TA1	台	1	60000	60000
4	预热器A	15m2	TA1	台	1	30000	30000
5	预热器B	15m2	TA1	台	1	30000	30000
6	进料泵	Q=15m3/h，H=32m，N=4kw	TA2	台	1	15000	15000
7	强制循环泵	Q=2000m3/h，H=4m，N=55kw	TA2	台	1	110000	110000
8	出料泵	Q=5m3/h，H=3m，N=3kw	TA2	台	1	15000	15000
9	真空泵机组	4KW	316L	台	1	13000	13000
10	冷凝水泵	Q=8m3/h，H=25m，N=3kw	316L	台	1	8000	8000
11	蒸汽压缩机	Q=5t/h, N=220kw	316L/TC4	台	1	600000	600000
12	一水结晶罐	22立方结晶面积24m2	2205/CS	台	4	300000	1200000
13	自控	河北金控-浙大优稳DCS		套	1	160000	160000
14	强电柜	河北金控-变频		套	1	50000	50000
15	仪表自控阀门		TA2	套	1	80000	80000
16	管道阀门	物料TA2二次蒸汽与冷凝水2205材质	TA2	套	1	200000	200000
17	电线电缆桥架			套	1	70000	70000
18	钢结构平台		碳钢	套	1	330000	330000
19	安装费			套	1	290000	290000
20	运费			套	1	15000	15000
21	设备保温			套	1	130000	130000
	总计						4986000

七、能耗表：

压缩机装机功率：220kw,吨水装机功率：60kwh/t水,实际电耗：53kwh/t水（不含辅助机泵离心机等）

冷却循环水耗量：50t/h

蒸汽补充量：150kg/h

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来源：河北卓普化工设备制造有限公司

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