文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123355
机械压缩式热泵蒸发系统在碱液浓缩回收
中的实验研究
赵庆霞,陶乐仁
(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093)
(Tel:**********,Email:zhaoqingxia1988@)
摘要热泵蒸发系统是一种将二次蒸汽进行压缩,提高其温度和压力后,重新作为一次蒸汽来使用,以此来提高能源利用率的蒸发方式。本文针对NaOH碱液的浓缩回收过程对机械压缩式热泵蒸发系统进行实验研究,将6%%,,基本达到了设计要求。
关键词 NaOH溶液浓缩;热泵蒸发;板式升膜蒸发
0引言
蒸发技术广泛应用于化工、食品和医药等工业领域,蒸发操作是需要消耗大量的热量,在蒸发过程中,高品位的蒸汽转化为低品位的二次蒸汽,因此,低品位的二次蒸汽的利用在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。
热泵蒸发与多效蒸发是提高蒸发操作能量利用经济性的两条最主要的途径[1]。多效蒸发是将多个蒸发器串联起来,前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽,以此来利用二次蒸汽,提高经济性。但是多效蒸发装置体积庞大、系统和操作复杂从而使得其运行的稳定性很差,并且这种多效蒸发系统蒸汽最后仍然是直接排放进入环境,没有从根本上充分利用蒸汽热量,其热效率没有得到切实的提高。热泵蒸发系统是将二次蒸汽进行压缩,提高其温度和压力后,重新作为一次蒸汽来使用,大大提高了二次蒸汽的能源利用率。西安交通大学的冯霄[2]等人从节能效果和经济效益两个方面对多效蒸发和热泵蒸发进行比较基金项目:国家高科技研究发展计划(2008AA05Z204)
,得出机械压缩式热泵蒸发的节能效果非常显著,一次能源利用系数高于八效蒸发系统,经济效益介于三效与四效之间的结论。
1 热泵蒸发浓缩碱液回收系统
实验系统流程如图1所示,系统采用双效逆流板式升膜蒸发工艺。主要包括二次蒸汽以及碱液循环,稀碱经冷凝蒸馏水和浓碱预热后,先进入二效蒸发器蒸发,经二效气液分离后碱液再进入一效蒸发器蒸发,二效气液分离出来的二次蒸汽经压气机压缩后进入到一效蒸发器中加热碱液,一效气液分离出来的二次蒸汽进二效蒸发器中加热碱液。为了提高换热性能,采用升膜蒸发工艺(图中预热器及蒸发器皆为板式换热器
),利用被蒸发溶液在受热沸腾汽化产生的蒸汽带动料液上升,在壁面形成一个稳定的液膜,从而加快蒸发,提高了换热系数[3]。实验的数据由专门的数据采集存储系统进行采集和存储。
图1 实验系统图
实验系统的设计要求是将废液中质量浓度为x0=6%的NaOH稀碱液,蒸发浓缩到25%。实验采用双效热泵蒸发系统,通过改变泵和压缩机的频率来改变系统流量和蒸汽温度压力,改变系统性能。在压气机频率为36Hz,稀碱液的质量流量为m=, kg/h时,中间浓度为16%,%,实验中测得的各效参数如表1所示。
表 1一效、二效蒸发器参数
一效蒸发器
二效蒸发器
蒸汽侧压力Pvi(MPa)
碱液侧压力PLi(MPa)
冷凝水流量mwi(kg/s)
碱液质量浓度xi(%)
碱液进口温度Ti