印染丝光工艺碱液处理的MVR系统热力性能分析

第35卷第6期2016年6月建筑热能通风空调BuildingEnergy＆EnvironmentVo1．35No．6Jun．2016．62～66文章编号：1003—0344(2016)06—062．6印染丝光工艺碱液处理的MVR系统热力性能分析王思周亚素彭泰铭东华大学环境科学与工程学院摘要：对印染丝光工艺碱液处理的机械蒸汽再压缩系统热力性能进行了研究，基于热力学第一定律建立了机械蒸汽再压缩系统的热分析模型，设计和建造了一套小型的机械蒸汽再压缩系统，对不同传热温差、不同蒸发温度以及不同出料浓度下的溶液蒸发量以及压缩机比功耗进行了理论计算及实验探究。关键词：机械蒸汽再压缩印染丝光工艺废碱液蒸馏热力学性质ThermalPerformanceofMechanicalVaporRecompressionSystemforWasteAlkaliLiquidProducedbyPolishProcessinPrintingandDyeingWANGSi，ZHOUYa—SU，PENGTai—mingCollegeofEnvironmentalScienceEngineering，DonghuaUniversityAbstract：Theresearchisfocusonthethermalperformanceofmechanicalvaporrecompression(MVR)systemforwastealkaliliquidproducedbypolishprocessinprintinganddyeingindustry．AthermalperformanceanalysismodelisestablishedbasedonthefirstlawofthermodynamicsandasmallMVRsystemisdesignedandbuilt．Theinfluenceoftemperaturediference，evaporatingtemperatureandconcentrationofdistillateonevaporationandcompressorpowerconsumptionofunitevaporationisstudiedbytheestablishedmodelandexperimentalstudy．Keywords：MechanicalVaporRecompression(MVR)，polishprocessinprintinganddyeingindustry，wastealkaliliquid，distillation，thermodynamicprocess本文采用机械蒸汽再压缩技术对印染丝光工序中产生的废碱液进行处理，一方面回收利用废碱液中的有效碱成分，节省加酸中和的额外酸用量，节约资源，降低印染布匹的生产成本。另一方面，回收利用废碱液后，可以避免废碱液排放造成的污水处理站水质的变化和对生物处理造成的不利影响。机械蒸汽再压缩技术引入蒸汽压缩机，将系统的二次蒸汽有效回收进行再压缩后作为加热蒸汽循环使用，有效利用二次蒸汽剩余潜热并可节省大量二次蒸汽用冷却水，本文主要分析负压条件下处理印染丝光工艺中废碱液的机械蒸汽再压缩系统的热力性能，为推广应用提供指导1MVR发展及工艺流程机械蒸汽再压缩(MvR)技术基于热泵的T作原理，经过少量电能的输入，将二次蒸汽的低位热能转换为加热蒸汽的高位热能，具有无需冷凝器、料液要求低、操作简单、能耗低、无需冷凝水、成本低等优点【1．2]。理论上使用机械蒸汽再压缩技术比传统的蒸发设备可节省80％以上的能源，实际上该技术蒸发1000kg的水所需的能量仅为传统蒸发器的1／6～1／5，其运行成本也显著降低口]。印染丝光工艺过程中排放的废碱液经预处理后进入机械蒸汽再压缩系统，其系统原理如图1所示。机收稿日期：2015-6．8作者简介：王思(1991-)，女，硕士研究生；上海市松江区人民北路2999号东华大学(201600)；E—mail：18801622982@163com第35卷第6期王思等：印染丝光工艺碱液处理的MVR系统热力性能分析·63·械蒸汽再压缩系统主要包括以下主要几大部件：蒸汽压缩机、蒸发冷凝器、预热器以及为进料、出料提供动力的各类水泵，其中蒸发冷凝器采用水平管降膜蒸发器，预热器为板式换热器的形式，预热器用于回收系统排出的冷凝水和浓缩液的显热，提高系统能量利用率。图1机械蒸汽再压缩系统流程图2数学模型建立丝光工艺中的废碱液主要成分是NaOH。在建数学模型之前，为方便理论分析及计算，做出如下假设：1)冷凝水和蒸汽不含有NaOH；2)忽略蒸发器、预热器、管道和泵系统的能量损失以及流体质量损失；3)忽略不凝性气体、结垢等因素对换热器换热性能的影响；4)假设系统在稳定、平衡