V oblasti nulového vypúšťania priemyselných odpadových vôd sa vo všeobecnosti používa proces „viacstupňové chemické zmäkčovanie + viacstupňová membránová koncentrácia a separácia + kryštalizácia odparovaním“. Odparovacia kryštalizácia sa delí na viacúčinkový proces odparovania (MED), parný tepelný rekompresný proces (TVR), parný mechanický rekompresný proces (MVR) atď. Medzi nimi proces MED vyžaduje veľké množstvo primárnej pary, čas zotrvania produkt odparovania je dlhý, účinnosť spracovania nie je vysoká a primárna spotreba pary pri trojstupňovom odparovaní je 0.40~0.50 kg/kgH2O. Proces TVR využíva sekundárnu paru generovanú počas odparovania, ale odparovanie stále spotrebúva vysokoteplotnú paru a spotreba primárnej pary je 0,10 ~ 0,30 kg/kg H2O a efekt úspory energie je obmedzený. Proces MVR je rovnaký ako proces TVR, ktorý plne využíva sekundárnu paru generovanú počas odparovania a kryštalizácie na zlepšenie ekonomickej efektívnosti, ale rozdiel je v tom, že proces MVR spotrebúva elektrickú energiu počas odparovania, takže je široko používaný v scenároch, kde chýba primárna dodávka pary alebo je cena primárnej pary vysoká.
Základným vybavením procesu MVR je parný kompresor, ktorý je kľúčom k zabezpečeniu kapacity spracovania MVR. V mnohých projektoch však konštrukčná jednotka alebo jednotka EPC neoverila výber parného kompresora a výpočet hlavných parametrov parného kompresora je nepresný, výsledkom čoho je, že kapacita spracovania MVR nedosahuje počas prevádzky očakávanú hodnotu. Tento článok vychádza z princípu MVR a poskytuje klasifikáciu a výber parných kompresorov a jednoduchú metódu návrhu a výpočtu pre odborníkov na úpravu vody.
princíp MVR
Zariadenie MVR sa zvyčajne skladá z predhrievača, ohrievača, výparníka, kondenzátora, čerpadla s núteným obehom, parného kompresora, zahusťovadla, odstredivky atď. Soľanka s vysokou koncentráciou vstupuje do predhrievača cez napájacie čerpadlo, aby sa zohriala (vymieňa teplo s parným kondenzátom) a po dosiahnutí určitej teploty vstupuje do ohrievača (vymieňa teplo stlačenou sekundárnou parou) a po zahriatí na bod varu vstupuje do výparník. Čerpadlo s núteným obehom zabezpečuje nepretržitú cirkuláciu materiálu medzi výparníkom a ohrievačom. Sekundárna para generovaná výparníkom vstupuje do parného kompresora. Po zvýšení teploty a tlaku vstupuje do ohrievača na vratné použitie a tak ďalej, aby sa dosiahol účel vysokej účinnosti a úspory energie.
Klasifikácia a výber parných kompresorov
V priemysle existuje veľa typov kompresorov.
Pre MVR existujú dva bežne používané parné kompresory, jeden je Rootsov parný kompresor v rotačnom type a druhý je odstredivý parný kompresor v turbínovom type. Dva kompresory sú použiteľné pre rôzne pracovné podmienky, najmä pokiaľ ide o objem výfukových plynov, tlak výfukových plynov, adiabatickú účinnosť atď.
Parné kompresory Roots sú vhodné pre malé a stredné objemy plynu, inak je zariadenie príliš veľké, čo vedie k zvýšeniu podlahovej plochy a investícií; odstredivé parné kompresory sú vhodné pre veľké a stredné objemy plynu, preto je množstvo sekundárnej pary pre MVR odparovanie a kryštalizáciu kľúčovým základom pre výber parných kompresorov.
Napríklad v projekte s nulovým vypúšťaním odpadových vôd je vstupný objem zariadenia na kryštalizáciu odparovania MVR 10 t/h, sekundárny tlak pary je 0.08 MPa a teplota je 93,51 stupňov. Hustota sekundárnej pary je 0,48 kg/m³. Za predpokladu, že sa odparí všetkých 10 t/h suroviny, nasávaný objem kompresora je 20833,33 m³/h (347,22 m³/min), teplota výfuku parného kompresora je 105 stupňov a výfukový tlak je 0,15 MPa. Objem výfukových plynov kompresora je 207,94 m³/min. V tomto čase by sa mal zvoliť odstredivý parný kompresor. Proces výpočtu je nasledovný.
(1) Vypočítajte objemový prietok pary vstupujúcej do kompresora
Kde: Vi je objemový prietok pary vstupujúci do kompresora, m³/h; mi je hmotnostný prietok pary vstupujúci do kompresora, kg/h; ρi je hustota pary vstupujúcej do kompresora, kg/m³.
(2) Vypočítajte objemový prietok výfukových plynov parného kompresora
Kde: Pi je tlak pary vstupujúcej do kompresora, MPa; Po je tlak pary opúšťajúcej kompresor, MPa; Vi je objemový prietok pary vstupujúcej do kompresora, m³/min; Vo je objemový prietok pary opúšťajúcej kompresor, m³/min; Ti je teplota pary vstupujúcej do kompresora, stupeň; Ti je teplota pary opúšťajúcej kompresor, stupeň .
Keďže použiteľný objem výfukových plynov Rootsovho parného kompresora je 3~150 m³/min a použiteľný objem výfukových plynov odstredivého parného kompresora je 25~3000 m³/min, zvolí sa odstredivý parný kompresor.
Návrh hlavných parametrov kompresora
Ako je zrejmé z vyššie uvedeného, MVR je proces zvyšovania teploty a tlaku sekundárnej pary poháňaním parného kompresora elektrickou energiou. Preto je výkon motora parného kompresora základom pre zabezpečenie výkonu kompresora. Stále používame odparovacie kryštalizačné zariadenie MVR s rýchlosťou podávania 10 t/h, sekundárnym tlakom pary 0,08 MPa, teplotou 93,51 stupňa, výstupnou teplotou parného kompresora 105 stupňov a výfukový tlak 0,15 MPa ako príklad, výkon motora možno vypočítať podľa nasledujúcich krokov.
(1) Vypočítajte adiabatický index pary
Kde: k je adiabatický index pary; CP je špecifická tepelná kapacita pary pri konštantnom tlaku pri {{0}},08 MPa a 93,51 stupňa, kJ/(kg· stupeň); CV je konštantná objemová merná tepelná kapacita pary pri 0,08 MPa a 93,51 stupňoch, kJ/(kg· st.).
(2) Vypočítajte polytropický index parného kompresora
Kde: m je polytropický index parného kompresora; ηp je polytropická účinnosť kompresora.
(3) Vypočítajte tlakový pomer kompresora
Kde: ε je pomer tlaku kompresora.
Parné kompresory s tlakovým pomerom menším ako 3,5 môžu všetky využívať jednostupňovú kompresiu.
(4) Vypočítajte teoretický výkon parného kompresora
Kde N je teoretický výkon parného kompresora, kW.
Niektoré konštrukčné jednotky alebo jednotky EPC používajú teoretický výkon ako základ na určenie výkonu motora kompresora, čo vedie k menšiemu výkonu kompresora.
(5) Vypočítajte výkon hriadeľa parného kompresora
kde Na je výkon hriadeľa parného kompresora, kW; účinnosť kompresora nemôže dosiahnuť 100% z dôvodu trenia a iných dôvodov. ηm sa nazýva mechanická účinnosť. Keď je teoretický výkon N menší ako 1000 kW, možno ho považovať za 0,94~0,96. Keď 1000 Menšie alebo rovné 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.
Niektoré konštrukčné jednotky alebo jednotky EPC určujú výkon motora kompresora na základe výkonu hriadeľa, ale kvôli zaťaženiu motora je nemožné, aby motor dosiahol 100% výkon, takže to stále vedie k nedostatočnému výkonu kompresora.
(6) Výpočet výkonu motora parného kompresora
Vyššie uvedený vzorec ukazuje, že výkon motora parného kompresora je 1,1~1,2-násobok výkonu hriadeľa. Podľa výsledkov výpočtu je možné uvažovať štandardnú sériovú hodnotu výkonu motora 280 kW.
Zhrnutie
Parný kompresor je základným vybavením na zabezpečenie toho, aby MVR dosiahol projektovanú spracovateľskú kapacitu. Presný výpočet výkonu pohonu kompresora je základom pre zabezpečenie výkonu kompresora. Ak sa výkon pohonu vyberie podľa teoretického vypočítaného výkonu, bude o 20 %~30 % nižší ako skutočný výkon pohonu; ak je výkon pohonu zvolený podľa výkonu hriadeľa, bude o 10 ~ 20 % nižší ako skutočný výkon pohonu.