清道夫环保网分享合肥某化学有限责任公司三效升膜逆流式强制循环蒸发器技术方案

  清道夫环保网分享合肥某化学有限责任公司三效升膜逆流式强制循环蒸发器技术方案
  废水原始数据：由合肥**化学有限责任公司提供废水原始数据，确定废水含无机盐9.7%（以氯化钠、硫酸钠为主），COD：10000mg/L 以上（以醇类、苯类物为主） ，PH=2-3，氨氮为200-500 mg/L（以无机氨为主），具体废水指标如下：

  处理要求：合肥**化学有限责任公司日产上述废水24.6吨,以上废水分别收集。要求蒸发后冷凝水生化后回用，蒸发母液合理化处置。蒸发器按照2.5吨/小时处理量设计；MVR或者三效蒸发器；全自动化配置；材质为钛材。
  二、新乡市双诚环保设备有限公司（以下简称乙方）废水蒸发技术方案
  新乡市双诚环保设备有限公司根据**公司提供的数据及样品，制定了废水混合蒸发试验计划：各种废水按各自的占比混合后取样，进行蒸发小试，结果如下：混合液PH值2-3,蒸发小沸温度：98℃，爆沸临界温度115℃，蒸发终点液相温度升高17℃左右；冷凝液COD=1.6万，蒸发母液COD=8.48万，蒸发率达到75.6%左右，之后进行固液分离，母液可部分循环蒸发。
  表一：不同温度下氯化纳.硫酸钠在水中的溶解度

  以上实验数据、甲方提供数据，结合双诚环保以往的设计经验得出如下结论：
  1、液相沸点温升高，蒸发终点液相温度升高16-17℃；
  2、浓缩比大、盐析出多，总的蒸发比可达到75%，较粘稠；母液部分回去蒸发，总的蒸发比可以达到80%。
  3、废水中沸点低的有机溶剂较多；
  4、废水中氯离子含量较高。
  针对废水特点，我公司设计采取如下措施：
  1、选用逆流三效蒸发方式；
  2、采用强制循环升膜蒸发方式，加装在线清洗系统，定期清洗积盐。出料泵选用开式叶轮离心泵，并在出料管和稠厚器之间加循环管，同时加装清水反冲装置。出料管道加装伴热管。同时，为了保证加热器不结盐，加热器内部加分布器，尽可能使得每根加热管内流速一致。确保出料管路、加热器、结晶分离罐盐腿等位置无盐堵。
  3、废水中的有机物汽化会影响三效蒸发的运行同时降低运行效率，为此，采用逆流方式，使得有机溶剂已进入一效就从蒸发系统脱除，保证运行效率；因为冷凝水中有机物较高，为了冷凝水分别处理，加装两个冷凝水储罐，一效单独用一个收集有机物较高的冷凝水，该冷凝水可以用于溶剂回收或者作为燃料；二效、三效共用一个冷凝水储罐，收集有机物较低的冷凝水，直接去生化处理。
  4、在分离室上方加装捕沫器，杜绝气液夹带，保证冷凝水的COD.因氯离子含量高，整个系统与物料接触部分采用TA2材质。
  5、为了尽可能降低运行成本，本设计在三效加装热泵，这样可以保证每蒸发一吨水减少生蒸汽消耗20-30kg。
  蒸发器，设备的材质为钛材（TA2 ）为主。
  1.设计内容
  设计内容：处理量2.5m3/h；蒸发量1.9m3/h；三效升膜逆流式强制循环蒸发器一套；系统流程见工艺流程图（见附件）；主体设备材质：钛材（TA2）为主。详见三效蒸发器主要设备一览表（见附件）。
  2.设计制造遵循的标准规范
  《压力容器》                            GB150-2011
  《管壳式换热器》                        GB151-1999及第1号修改单
  《空冷式热交换器》                      NB/T47007-2010
  《钢结构设计规范》                      GB50017-2003
  《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》  GB50058-92
  《压力容器用钢板》                      GB713-2008
  《压力容器用爆炸焊接复合板》            NB/T47002.1-2009
  《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》    GB/T8923-1988
  《钢结构工程施工质量验收规范》          GB50205-2011
  《钢制压力容器焊接工艺评定》            JB4708-2000
  《钢制压力容器焊接规程》                JB/T4709-2007
  《压力容器涂敷与运输包装》              JB/T4711-2003
  《承压设备用碳素钢和低压合金钢用锻件》  NB/T47008-2010
  《承压设备无损检验》                    JB/T4730-2005
  《钢制常压容器制造》                    GB/T4735-1997
  《固定式压力容器安全技术监察规程》      TSG R0004-2009
  《压力容器用焊条订货技术条件》          JB/T4747-2007
  《化工钢制管法兰、垫片及紧固件》        HG/T20592~20635-2009
  《钢质塔式容器》                        JB4710-2005
  《塔器设备设计规定》                    HG20652-1998
  《耳式支座》                            JB/T4725-92
  《腿式支座》                            JB/T4713-92
  《支承式支座》                          JB/T4724-92
  《化工设备吊耳及工程技术要求》          HG/T21574-2008
  《旋转电机定额和性能》                  GB 755-2008
  3.根据甲方提供的参数乙方设计如下
  3.1.乙方提供的三效升膜逆流式强制循环蒸发器，调试完成后，达到处理量2.5m3/h蒸发水量1.9m3/h的设计标准。三效蒸发装置由以下单元、系统构成：原料预热单元，蒸发单元，真空冷凝单元，冷凝水单元、应急排污单元、在线清洗系统、自动控制系统。设备选用材质：主体设备为钛材（TA2）详见附件。
  3.2.设计操作数据：（详见工艺流程图）

  3.3.单元工艺介绍
  3.3.1原料预热单元
  工艺描述：生产废水由进料泵经流量计计量与控制，送入乏汽预热器，在乏汽预热器内，由二效、三效蒸汽产生的冷凝水对其进行预热，温度升高到*℃左右，进入一效蒸发系统。换热后的蒸汽冷凝水送入冷凝水储罐。
  单元构成：进料泵、管式过滤器、流量计、流量控制阀组、乏汽预热器、管路、阀门等。
  3.3.2蒸发单元
  A、工艺描述：生产废水预热到设计温度后进入一效强制循环升膜加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的二次蒸汽（来自二效）进行热交换，之后进入一效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽进入下一单元（冷凝水单元）。浓缩液进入二效蒸发器。
  浓缩液经出料泵加压后进入二效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经二效强制循环泵加压，进入二效加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的二次蒸汽（来自三效）进行热交换，之后进入二效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入一效蒸发器，利用潜热给一效蒸发器内物料加热。浓缩液进入三效蒸发器。
  浓缩液经出料泵加压后进入三效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经三效强制循环泵加压，进入三效加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的混合蒸汽（生蒸汽与一定量的三效二次蒸汽）进行热交换，之后进入三效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入二效蒸发器，利用潜热给二效蒸发器内物料加热。混合蒸汽换热后生成的冷凝水，给原液预热后，进入冷凝水储罐。
  浓缩液进入稠厚装置，进行液态下固液初步分离，含固体盐分较多的部分，进入压滤分离设备，进行固液分离，分离后的母液回原液储罐进行循环蒸发。
  原料流向：

  B、单元构成：一效加热器、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器、各效气液分离器、出料泵、强制循环泵、热泵、稠厚器、管路、阀门等。
  3.3.3真空冷凝单元
  A、工艺描述：真空泵通过真空管路直接连通表面冷凝器，表面冷凝器真空体系压力维持在*MPa左右，各效通过真空管路实现三个分离器内不同的真空度。
  真空流向：

  各效加热器内的不凝气通过真空管路导出。冷凝液从冷凝器排出，送入指定工序。
  3.3.4冷凝水单元
  A、工艺描述：高温冷凝水通过视盅分离不凝气与液态水后经管路汇聚在冷凝水罐内，经冷凝水泵送入下一工序。
  冷凝水流向：

  B、单元构成：表面冷凝器、冷凝水泵，冷凝水罐、管路、阀门等。
  3.3.5应急排污单元
  A、工艺描述：蒸发单元物料管的低点均设排污管，通过阀门与排污主管路互通，用于定期排污或应急排污。
  B、单元构成：阀门、管路。
  3.4. 盐浆处理
  本蒸发系统采用三效集中排盐，三效分离器下部设置稠厚器，用于液态下固液初步分离。之后稠厚器中的浓盐液排入板框压滤分离设备，进行固液分离，分离后的母液回原液储罐进行循环蒸发。
  3.5.系统清洗
  本工艺设计有在线清洗系统，用于临时清洗或者停车时清洗以达到保护设备和预防结垢的目的。
  4、自动控制系统
  4.1.自动控制系统说明
  为满足控制要要求，我们采用西门子s7-200SMART可编程控制器，宇电仪表、MCGS触摸屏，实现蒸发系统自动控制。
  4.2 自控系统简介
  1. PLC控制系统
  S7-200SMART 是西门子公司通过大量市场调研，为中国客户量身定做的一款高性价比PLC，可满足中小型控制系统的要求，各种新能的模块组合可以非常好的满足各种自动化控制任务。在三效蒸发器生产和使用中，经过长期的经验和积累，我们已经拥有了一套，适合三效蒸发器特点的，功能完善的PLC控制程序，程序中通过各种联锁控制及保护机制，在保证安全稳定的前提下，实现三效的自动控制。
  宇电仪表PLC组合实现液位、进料流量、温度的自动控制。
  3. MCGS触摸屏嵌入版软件是在MCGS通用版的基础上开发的，专门应用于嵌入式计算机 <https://baike.so.com/doc/6263783-6477204.html>监控系统 <https://baike.so.com/doc/5400819-5638420.html>的组态软件 <https://baike.so.com/doc/5410740-5648835.html>。适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统 <https://baike.so.com/doc/5912132-6125040.html>。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制 <https://baike.so.com/doc/6630568-6844370.html>和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。
  4.3自控系统主要功能
  系统自动进料功能，通过程序、仪表及流量传感器的反馈信号控制进料调节阀，实现系统的连续进料，持续运行。
  系统自动出料功能，通过程序、仪表及流量传感器的反馈信号控制出料调节阀，实现系统的连续进料，持续运行。
  系统自动控温功能，通过程序、仪表及温度传感器的反馈信号控制蒸汽调节阀，实现系统自动控温。
  系统自动液位控制功能，通过程序、仪表及液位传感器的反馈信号控制蒸一效 二效.三效调节阀，实现一效 二效. 三效的液位自动控制。
  系统自动清洗功能，通过控制清洗泵和一效 二效.三效电动开关阀，实现对一效 二效. 三效的清洗控制。
  其它保护功能和及具体程序，会根据不同的现场和要求优化完善。
  4.3自控系统触摸屏
  通过友好的人机交互界面可以非常形象的展现出整个设备的工业流程、电机、阀门等控制对象的状态，使操作员可以方便的操控每一个控制对象。
  软件主要功能界面
  1、监控界面
  在三效蒸发器控制系统测控界面中，通过画面中手动自动选择按钮切换，实现无扰动手动自动操作。手动状态时，每一个操作对象都有相应的启停按钮，除画面中的按钮外，控制柜上设有关键启停操作按钮，预防系统故障时，紧急停车。通过画面上方的选择按钮，可以进行参数设定，数据查询，故障查询，弹出报警。事故的保护闭锁在程序中自动完成。
  在本测控界面中，可以形象的看到系统的构成，控制对象的状态；
  并可以控制各个泵的启停、设置自动阀门的开度；
  2、曲线查询界面
  系统设有温度、压力、流量等曲线，可以查看趋势曲线，历史曲线
  软件可以设置数据保存时间，方便查询。
  3、系统报警界面
  所有关系系统运行的参数，都设有报警状态，系统运行时，过程变量如果超出系统要求，控制系统会实时弹出报警条，报警内容，也可以切换到报警画面查询已发生的报警，时间、内容。
  4.4自动控制系统主要设备表

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9	铜芯屏蔽测量电缆ZR-DJYVRP  2*0,.75	米	300	压力 流量液位等传感器用	郑州电缆三厂
10	铜芯测量屏蔽电缆 ZR-KVVRP 3*1	米	100	三相泵使用	郑州电缆三厂
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12	铜芯全塑阻燃控制电缆 ZR-KVVR 10*	米	50	装配电盘用	郑州电缆三厂
13	0.5软铜线		300	装配电盘用	郑州电缆三厂
14	桥架	米	100	走线用	旭达
15	触摸屏	台	1	监控参数 启停泵阀	MCGS
16	PLC	台	1	控制程序	西门子
17	PLC模拟量输入模块	台	2	压力 流量 液位等模拟信号输入	西门子
18	PLC模拟量输出模块	台	2	模拟量输出控制调节阀	西门子
19	PLC数字量扩展	台	1	PLC数字量输入 输出	西门子
20	数显表	台	3	一 二 三效液位自动控制	宇电
21	温控器	台	1	温度控制输入	台达
22	电动开关阀	台	6	清洗系统使用	上海巨良
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