MVR系统非稳态热力学模拟

第46卷第5期石油与天然气化工CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS93MVR系统非稳态热力学模拟王远李永胜姜杰肖泽仪四川大学化学工程学院摘要建立了机械蒸汽再压缩系统的热力学模型，并对换热器无相变瞬态传热分析的模型进行了简化。在此基础上，以加热后的料液显热作为启动热源，以稳态计算数据为基础，利用迭代法对系统非稳态运行过程进行了模拟。结果表明：在闪蒸阶段，系统内蒸汽流量增长较快，当换热量达到蒸发器换热的最大值时，蒸汽流量出现明显拐点，并呈下降趋势直至稳态；系统约在2500s后达到稳态运行。压缩机最大功率及最大进气量均出现在非稳态运行过程中，与稳态值相比，分别高出41.89%和32.56%。关键词机械蒸汽再压缩非稳态热力学模型页岩气压裂返排液模拟中图分类号：X741文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-3426.2017.05.019UnsteadythermodynamicsimulationofMVRsystemWangYuan，LiYongsheng，JiangJie，XiaoZeyiSchoolofChemicalEngineering,SichuanUniversity，Chengdu，Sichuan，ChinaAbstract:Inthisstudy，athermodynamicmodelofamechanicalvaporrecompressionsystemwasestablished，andthenophasechangetransientheattransfermodelofheatexchangerwassimplified.Furtherunsteadyrunningprogressusingsensibleheatofheatedfeedliquidasstartingheatsourcewassimulatedbyusingterativemethodbasedonsteadystatecalculationdata.Theresultsshowedthatthevaporflowratewouldgrowrapidlyatthebeginning，forminganapparentinflectionpointwhentheheatexchangereachesthemaximumstate.Thereafterthelowratewouldgraduallydecreasetothesteadystateafterslowlyincreasingtothemaximumvalue.Eventually，thisprogresswouldlastforabout2500seconds.Boththemaximalcompressorpowerandthemaximalcompressorintakeflowratewouldachieveduringtheunsteadyrunningprogress，whichare41.89%and32.56%higherthanthesteadystatevalue，respectively.Keywords：mechanicalvaporrecompression，unsteadystate，thermodynamicmodel，shalegasfracturingllow-backlluid，simulation机械蒸汽再压缩（mechanicalvaporrecompres-sion，简称MVR)技术通过引入蒸汽压缩机回收利用二次蒸汽的潜热，提高了系统能源效率，相比传统蒸发技术可显著降低运行成本M，其广泛应用于海水淡化、制盐、废水处理等领域，是国家重点推广的节能技术之一[4]。作为国内科学研究和工业应用的重点项目，MVR技术已经进入快速发展时期[5]。Zhou等[6]以2%硫基金项目：国家科技支撑计划项目（2013BAC12B01);四川大学德阳校市科技合作专项基金“页岩气钻采污水处理撬(HZYF201513)。作者简介：王远（1990—），男，硕士生，主要从事页岩气压裂返排液脱盐处理的相关研究。E-mail:1181072604@qq.com通信作者：肖泽仪（1960—），男，四川大学教授，博士生导师，主要研究方向为过滤与分离。E-mail:mgch@scu.edu.cn王远等MVR系统非稳态热力学模拟2017酸钠溶液为处理对象，建立起单效MVR稳态运行热力学模型，探讨了不同操作条件对系统运行参数的影响；李清方等[7]将MVR系统用于油田污水处理；Uang等[8]则对双效MVR系统进行了相关计算分析。目前，国内对稳态运行时MVR系统的性能分析已有大量研究，而鲜有对于非稳态，即系统启动阶段的研究。MVR系统在热力学