Az ipari szennyvíz nulla kibocsátásának területén általában a "többlépcsős kémiai lágyítás + többlépcsős membránkoncentráció és elválasztás + párolgásos kristályosítás" eljárást alkalmazzák. A bepárlásos kristályosítást többhatású bepárlási eljárásra (MED), gőz termikus rekompressziós eljárásra (TVR), gőz mechanikus rekompressziós eljárásra (MVR) stb. osztják. Ezek közül a MED eljárás nagy mennyiségű primer gőzt igényel, a tartózkodási idő a párolgási termék hosszú, a feldolgozási hatékonyság nem magas, és a háromhatású bepárlás elsődleges gőzfogyasztása 0,40~0,50 kg/kgH2O. A TVR eljárás a párolgás során keletkező másodlagos gőzt hasznosítja, de a párolgás továbbra is magas hőmérsékletű gőzt fogyaszt, és az elsődleges gőzfogyasztás 0,10-0,30 kg/kgH2O, és az energiatakarékos hatás korlátozott. Az MVR-eljárás megegyezik a TVR-eljárással, amely a párolgás és a kristályosítás során keletkező másodlagos gőzt teljes mértékben kihasználja a gazdaságosság javítása érdekében, de a különbség az, hogy az MVR-eljárás a párolgás során áramot fogyaszt, ezért széles körben alkalmazzák olyan forgatókönyvekben, ahol hiányzik az elsődleges gőzellátás vagy magas az elsődleges gőz ára.
Az MVR-eljárás központi berendezése a gőzkompresszor, amely az MVR-feldolgozási kapacitás biztosításának kulcsa. Számos projektben azonban a tervezőegység vagy az EPC egység nem ellenőrizte a gőzkompresszor kiválasztását, és a gőzkompresszor főbb paramétereinek számítása pontatlan, ami azt eredményezi, hogy az MVR feldolgozási kapacitása működés közben nem éri el az elvárt értéket. Ez a cikk az MVR elvből indul ki, és megadja a gőzkompresszorok osztályozását és kiválasztását, valamint egy egyszerű tervezési és számítási módszert a vízkezelő szakemberek számára.
MVR elv
Az MVR készülék általában előmelegítőből, fűtőtestből, párologtatóból, kondenzátorból, kényszerkeringető szivattyúból, gőzkompresszorból, sűrítőből, centrifugából stb. áll. A nagy koncentrációjú sóoldat a tápszivattyún keresztül jut az előmelegítőbe, hogy felmelegedjen. (gőzkondenzátummal hőcserélik), majd egy bizonyos hőmérséklet elérése után a fűtőtestbe kerül (hőcserét sűrített szekunder gőzzel), ill. forráspontra melegítés után az elpárologtatóba kerül. A kényszerkeringető szivattyú folyamatosan keringeti az anyagot az elpárologtató és a fűtőberendezés között. Az elpárologtató által termelt másodlagos gőz a gőzkompresszorba kerül. A hőmérséklet és a nyomás növelése után a fűtőtestbe kerül, és így tovább, a nagy hatékonyság és az energiatakarékosság elérése érdekében.
Gőzkompresszorok osztályozása és kiválasztása
Az iparban sokféle kompresszor létezik.
Az MVR-hez két általánosan használt gőzkompresszor létezik, az egyik a Roots gőzkompresszor forgó típusú, a másik a centrifugális gőzkompresszor a turbinás típusban. A két kompresszor különböző munkakörülményekhez használható, elsősorban a kipufogógáz térfogata, kipufogógáz nyomása, adiabatikus hatásfoka stb.
A Roots gőzkompresszorok kis és közepes gázmennyiségekhez alkalmasak, ellenkező esetben a berendezés túl nagy, ami nagyobb alapterületet és beruházást eredményez; A centrifugális gőzkompresszorok nagy és közepes gázmennyiségekhez alkalmasak, így az MVR elpárologtatásához és kristályosításához szükséges másodlagos gőz mennyisége a fő alapja a gőzkompresszorok kiválasztásának.
Például egy szennyvíz nulla kibocsátású projektben az MVR párologtató kristályosító berendezés betáplálási térfogata 10 t/h, a másodlagos gőznyomás 0.08 MPa, ill. a hőmérséklet 93,51 fok. A másodlagos gőz sűrűsége 0,48 kg/m³. Feltételezve, hogy mind a 10 t/h betáplálás elpárolog, a kompresszor bemeneti térfogata 20833,33 m³/h (347,22 m³/perc), a gőzkompresszor kipufogógáz-hőmérséklete 105 fok, a kipufogógáz nyomása 0,15 MPa. A kompresszor kipufogógáz-mennyisége 207,94 m³/perc. Ekkor centrifugális gőzkompresszort kell választani. A számítás menete a következő.
(1) Számítsa ki a kompresszorba belépő gőz térfogatáramát
ahol: Vi a kompresszorba belépő gőz térfogatárama, m³/h; mi a kompresszorba belépő gőz tömegáram, kg/h; ρi a kompresszorba belépő gőz sűrűsége, kg/m³.
(2) Számítsa ki a gőzkompresszor kipufogógáz térfogatáramát
Ahol: Pi a kompresszorba belépő gőz nyomása, MPa; Po a kompresszorból kilépő gőz nyomása, MPa; Vi a kompresszorba belépő gőz térfogatárama, m³/perc; Vo a kompresszorból kilépő gőz térfogatárama, m³/perc; Ti a kompresszorba belépő gőz hőmérséklete, fok ; Ti a kompresszorból kilépő gőz hőmérséklete, fok.
Mivel a Roots gőzkompresszor alkalmazható kipufogógáz-mennyisége 3-150 m³/perc, a centrifugális gőzkompresszor pedig 25-3000 m³/perc, a centrifugális gőzkompresszort kell kiválasztani.
A kompresszor főbb paramétereinek tervezése
Amint az a fentiekből látható, az MVR a másodlagos gőz hőmérsékletének és nyomásának növelése a gőzkompresszor elektromos energiával történő meghajtásával. Ezért a gőzkompresszor motorteljesítménye az alapja a kompresszor kapacitásának biztosításának. Továbbra is az MVR párologtató kristályosító berendezést vesszük 10 t/h előtolási sebességgel, 0,08 MPa másodlagos gőznyomással, 93,51 fokos hőmérséklettel, gőzkompresszor kipufogógázának hőmérséklete 105 fok , és például 0,15 MPa kipufogónyomás esetén a motor teljesítménye a következő lépések szerint számítható ki.
(1) Számítsa ki a gőz adiabatikus indexét!
ahol: k a gőz adiabatikus indexe; CP a gőz állandó nyomású fajlagos hőkapacitása {{0}},08 MPa és 93,51 fok, kJ/(kg· fok ); CV a gőz állandó térfogatú fajlagos hőkapacitása 0,08 MPa és 93,51 fok mellett, kJ/(kg· fok ).
(2) Számítsa ki a gőzkompresszor politropikus indexét!
ahol: m a gőzkompresszor politropikus indexe; ηp a kompresszor politróp hatásfoka.
(3) Számítsa ki a kompresszor nyomásviszonyát
Ahol: ε a kompresszor nyomásviszonya.
A 3,5-nél kisebb nyomásarányú gőzkompresszorok mindegyike képes egyfokozatú kompressziót használni.
(4) Számítsa ki a gőzkompresszor elméleti teljesítményét!
Ahol N a gőzkompresszor elméleti teljesítménye, kW.
Egyes tervezési egységek vagy EPC egységek az elméleti teljesítményt veszik alapul a kompresszormotor teljesítményének meghatározásához, ami kisebb kompresszorteljesítményt eredményez.
(5) Számítsa ki a gőzkompresszor tengelyteljesítményét
ahol Na a gőzkompresszor tengelyteljesítménye, kW; a kompresszor hatásfoka súrlódás és egyéb okok miatt nem érheti el az 100%-ot. ηm-t mechanikai hatásfoknak nevezzük. Ha az elméleti N teljesítmény kisebb, mint 1000 kW, akkor ez 0,94-0,96-nak tekinthető. Amikor 1000 kisebb vagy egyenlő, mint N<2000 kW, it can be taken as 0.96~0.98. ηt is called the transmission efficiency. For motors and compressors directly connected by a coupling or a shaft, it is taken as 1. For gear transmission, ηt is between 0.93~0.98. For accurate calculation, the gear manual can be consulted to select the transmission efficiency of the gear pair.
Egyes tervezési egységek vagy EPC egységek a kompresszor motorteljesítményét a tengelyteljesítmény alapján határozzák meg, de a motor terhelése miatt lehetetlen, hogy a motor 100%-os teljesítményt érjen el, így ez továbbra is elégtelen kompresszorteljesítményhez vezet.
(6) A gőzkompresszor motorteljesítményének kiszámítása
A fenti képlet azt mutatja, hogy a gőzkompresszor motor teljesítménye 1,1-1,2-szerese a tengely teljesítményének. A számítási eredmények alapján a motorteljesítmény standard soros értéke 280 kW-nak tekinthető.
Összegzés
A gőzkompresszor az alapvető berendezés, amely biztosítja, hogy az MVR elérje a tervezett feldolgozási kapacitást. A kompresszor teljesítményének pontos kiszámítása az alapja a kompresszor teljesítményének biztosításának. Ha a hajtási teljesítményt az elméleti számított teljesítménynek megfelelően választják meg, az 20-30%-kal alacsonyabb lesz, mint a tényleges hajtási teljesítmény; ha a hajtóteljesítményt a tengelyteljesítménynek megfelelően választják meg, az 10-20%-kal alacsonyabb lesz, mint a tényleges hajtásteljesítmény.