一、第一部分 摘要
本方案由河北卓普設(shè)計(jì)并出具，用于硫酸鋅溶液蒸發(fā)結(jié)晶。
本方案采用的工藝為MVR雙級(jí)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器蒸發(fā)，配用離心式蒸汽壓縮機(jī)組合成的壓縮機(jī)系統(tǒng)+單級(jí)結(jié)晶罐與預(yù)熱蒸發(fā)系統(tǒng)組成。
供貨范圍包括滿足MVR系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要的主要及輔助設(shè)備。其他方面，如土建、防腐等不包括在供貨范圍內(nèi)。具體的供貨范圍在下述供貨范圍章節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)描述；本案中的工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)代表著卓普最新的技術(shù)。具體工程系統(tǒng)的描述見工程描述章節(jié)。
我公司保留著修改系統(tǒng)設(shè)計(jì)及范圍的最終權(quán)利，特別當(dāng)關(guān)系到滿足技術(shù)要求的時(shí)候。
二、技術(shù)參數(shù)
物料名稱：含硫酸鋅溶液；
進(jìn)料總量：10t/h；
進(jìn)料溫度：85℃
進(jìn)料濃度：25%（不穩(wěn)定）
溶液沸點(diǎn)升高：最終按8℃計(jì)算
蒸發(fā)量：5000+1000kg/h
蒸汽壓力：0.4Pa
蒸發(fā)系統(tǒng)需沉降去除鈣鎂離子
三、蒸發(fā)方式選擇
參數(shù)表
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蒸發(fā)總量 |
噸/h |
5+1 |
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壓縮機(jī)進(jìn)口溫度 |
℃ |
85 |
|
壓縮機(jī)出口溫度 |
℃ |
100 |
|
二次蒸汽壓力 |
kPa |
57.8 |
|
壓縮后蒸汽壓力 |
kPa |
101 |
溶液沸點(diǎn)升高數(shù)據(jù)
原料計(jì)量罐在正常生產(chǎn)期間，為整個(gè)MVR系統(tǒng)提供原料，在系統(tǒng)清洗時(shí)作為稀酸、堿或清洗劑進(jìn)入系統(tǒng)的過程罐。
根據(jù)實(shí)際廢水的情況，我們采用強(qiáng)制MVR蒸發(fā)方式。根據(jù)原液的蒸發(fā)情況，濃縮到平衡飽和濃度，此時(shí)的沸點(diǎn)升高基本為8°，我們使用雙級(jí)強(qiáng)制循環(huán)的蒸發(fā)形式。蒸發(fā)能力大大增強(qiáng)，并且電機(jī)功率大大降低，保證設(shè)備長期穩(wěn)定的運(yùn)行。
溶液雜質(zhì)暫不考慮其影響，根據(jù)要求，所以我們換熱管采用TA2材質(zhì)，二次汽與冷凝水部分采用2205材質(zhì)。
通過分析，我們采用了最經(jīng)濟(jì)方法來濃縮。該方案由強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、氣液分離室，MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)、自控系統(tǒng)組成。該方案不僅能節(jié)省蒸發(fā)器的運(yùn)行成本，還能提高生產(chǎn)效率。
加熱器采用立式管殼換熱器，管程介質(zhì)為原料液，殼程介質(zhì)為壓縮后的二次蒸汽。由于蒸汽壓縮機(jī)的作用，它既是物料加熱器，同時(shí)也是二次蒸汽的冷凝器。
蒸汽壓縮機(jī)是MVR裝置的核心裝備。壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)采取了數(shù)值仿真、計(jì)算機(jī)模擬和有限元分析等先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，輔以氣動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)蒸汽壓縮機(jī)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。
壓縮機(jī)采用離心壓縮機(jī)。壓縮介質(zhì)為蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽，二次蒸汽經(jīng)離心壓縮后進(jìn)入蒸發(fā)器單元的加熱器管程，并在那里發(fā)生相變，釋放熱量后轉(zhuǎn)變?yōu)槠�，多余的部分蒸汽在�?jīng)過離心壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮進(jìn)入二級(jí)降膜蒸發(fā)器進(jìn)入二級(jí)加熱室殼程。
真空系統(tǒng)由冷卻器、水環(huán)真空泵和氣液分離器組成。
水環(huán)真空泵具有吸氣均勻、工作平穩(wěn)可靠、操作簡單、維修方便等特點(diǎn)。
四、工藝流程說明
1. 進(jìn)料：由泵打入蒸發(fā)預(yù)熱系統(tǒng)，進(jìn)入一級(jí)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)。
2、物料進(jìn)入蒸發(fā)器后，與 100℃的蒸汽換熱，蒸發(fā)掉水分，產(chǎn)生85℃的二次蒸汽，蒸發(fā)濃縮液沸點(diǎn)升高為8°，濃縮液和二次蒸汽在分離器內(nèi)進(jìn)行氣液分離，分離后溫度為 85℃的二次蒸汽進(jìn)入離心壓縮機(jī)。
3、物料在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)掉水，形成85℃二次蒸汽，濃縮液和二次蒸汽在分離器內(nèi)進(jìn)行氣液分離，分離后的二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行升溫，升溫到100℃對(duì)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行加熱。
4、為了保證其蒸發(fā)器內(nèi)不出現(xiàn)結(jié)晶堵管的情況，所以，物料循環(huán)量適當(dāng)?shù)募哟蟆?
5、蒸發(fā)完成液進(jìn)入稠厚器然后進(jìn)行離心除鹽。
6、冷凝水收集后用泵排出系統(tǒng)外。
7、 原料液進(jìn)入蒸發(fā)器后，和壓縮后升高的二次蒸汽進(jìn)行換熱，MVR 系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，此時(shí)僅需要少量外部的鮮蒸汽進(jìn)行加熱，壓縮機(jī)來維持 MVR 系統(tǒng)的熱平衡。
8、壓縮機(jī)：根據(jù)熱力學(xué)原理，多變壓縮時(shí)介質(zhì)的出口溫度將有很大的提高。本壓縮機(jī)在對(duì)蒸汽進(jìn)行壓縮后，理論上蒸汽的溫度將達(dá)到200℃。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，本壓縮機(jī)設(shè)置有噴淋冷卻裝置，以保證壓縮機(jī)內(nèi)部任何地方溫度均不超過120℃。
五、控制描述
大規(guī)模蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)，單憑經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)典的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來控制生產(chǎn)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)時(shí)代需要，對(duì)自動(dòng)化的要求，已不再是要求接近給定值，而是要求尋找目標(biāo)值，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程系統(tǒng)化控制。要求整個(gè)過程時(shí)間最短、能耗最省、產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，可以使生產(chǎn)達(dá)到最理想的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗水平從而可以獲得的投入產(chǎn)出效益。
應(yīng)用計(jì)算機(jī)的原理：通過傳感器測定各種狀態(tài)變量，取得蒸發(fā)器內(nèi)各個(gè)時(shí)間內(nèi)狀態(tài)變化的情況，經(jīng)計(jì)算及綜合分析，再將其中結(jié)果作為反饋調(diào)節(jié)的信號(hào)，通過自動(dòng)控制裝置把溫度、濃度等條件控制在生產(chǎn)要求范圍內(nèi)，使得生產(chǎn)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行。
本次設(shè)計(jì)中DCS具有的功能
1.1控制功能
提供了連續(xù)控制、順序控制、邏輯控制、數(shù)據(jù)采集和通訊等功能。
連續(xù)控制功能包括回路調(diào)節(jié)、設(shè)定程序、處方、梯形邏輯、算術(shù)運(yùn)算、常用計(jì)算、報(bào)警信號(hào)、輔助功能和記錄等模塊，每個(gè)模塊完成一定的控制與計(jì)算功能。
集成在回路處理器的還有順序控制功能，它特別適用于批量控制處理，它的執(zhí)行像一個(gè)邏輯圖形，當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，就執(zhí)行一步操作，可根據(jù)時(shí)間和事件觸發(fā)來改變回路和邏輯參數(shù)或狀態(tài)。
1.2網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集功能
高性能、模塊化的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)能大大降低生產(chǎn)成本，并提高生產(chǎn)效率。系統(tǒng)規(guī)模配置靈活可靠，可選用服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)冗余等功能。采用冗余數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和雙局域網(wǎng)的高性能結(jié)構(gòu)可大大地提高系統(tǒng)的安全性。
1.3報(bào)警管理功能
系統(tǒng)具有綜合報(bào)警管理功能，可及時(shí)地將生產(chǎn)過程的非正常情況和系統(tǒng)運(yùn)行的異常情況及時(shí)地通知操作員，在操作站的顯示器上有專用報(bào)警及顯示欄和報(bào)警匯總顯示各種報(bào)警情況，并采用聲光報(bào)警形式輸出。
1.4 處方管理功能
處方管理具有“處方”和下裝到的過程控制單元的功能，并可按要求將不同的處方鏈接成更大的處方，可使用處方項(xiàng)來設(shè)置配料值，設(shè)置報(bào)警極限，設(shè)置定時(shí)器或?qū)⒃O(shè)備投入正常的操作狀態(tài)，根據(jù)不同的工部，可分別激活各個(gè)處方項(xiàng)。
控制方案
2.1進(jìn)料量的控制：采用差壓變送器測液位的變化來控制進(jìn)料閥，設(shè)定液位平衡來自動(dòng)控制進(jìn)料量。有流量計(jì)記錄。
2.2液位的控制：液位高度是隨著出料、進(jìn)料以及蒸發(fā)量的變化而變化的，由進(jìn)料閥保證液位的恒定。
2.3壓縮機(jī)過載保護(hù)：壓縮機(jī)電流與變頻器連鎖，電流過載時(shí)變頻器調(diào)低轉(zhuǎn)速予以保護(hù)。
2.4真空度的控制：由壓力傳感器、調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制。
六、設(shè)備清單及報(bào)價(jià)
|
序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
規(guī)格 |
材質(zhì) |
單位 |
數(shù)量 |
單價(jià)（元） |
總價(jià) （元） |
|
1 |
強(qiáng)制蒸發(fā)器 |
面積700m2 |
TA2/2205 |
臺(tái) |
1 |
1400000 |
1400000 |
|
2 |
分離室 |
1800*4000 |
TA2 |
臺(tái) |
1 |
180000 |
180000 |
|
3 |
冷凝器 |
30m2 |
TA1 |
臺(tái) |
1 |
60000 |
60000 |
|
4 |
預(yù)熱器A |
15m2 |
TA1 |
臺(tái) |
1 |
30000 |
30000 |
|
5 |
預(yù)熱器B |
15m2 |
TA1 |
臺(tái) |
1 |
30000 |
30000 |
|
6 |
進(jìn)料泵 |
Q=15m3/h，H=32m，N=4kw |
TA2 |
臺(tái) |
1 |
15000 |
15000 |
|
7 |
強(qiáng)制循環(huán)泵 |
Q=2000m3/h，H=4m，N=55kw |
TA2 |
臺(tái) |
1 |
110000 |
110000 |
|
8 |
出料泵 |
Q=5m3/h，H=3m，N=3kw |
TA2 |
臺(tái) |
1 |
15000 |
15000 |
|
9 |
真空泵機(jī)組 |
4KW |
316L |
臺(tái) |
1 |
13000 |
13000 |
|
10 |
冷凝水泵 |
Q=8m3/h，H=25m，N=3kw |
316L |
臺(tái) |
1 |
8000 |
8000 |
|
11 |
蒸汽壓縮機(jī) |
Q=5t/h, N=220kw |
316L/TC4 |
臺(tái) |
1 |
600000 |
600000 |
|
12 |
一水結(jié)晶罐 |
22立方 結(jié)晶面積24m2 |
2205/CS |
臺(tái) |
4 |
300000 |
1200000 |
|
13 |
自控 |
河北金控-浙大優(yōu)穩(wěn)DCS |
|
套 |
1 |
160000 |
160000 |
|
14 |
強(qiáng)電柜 |
河北金控-變頻 |
|
套 |
1 |
50000 |
50000 |
|
15 |
儀表自控閥門 |
|
TA2 |
套 |
1 |
80000 |
80000 |
|
16 |
管道閥門 |
物料TA2二次蒸汽與冷凝水2205材質(zhì) |
TA2 |
套 |
1 |
200000 |
200000 |
|
17 |
電線電纜橋架 |
|
|
套 |
1 |
70000 |
70000 |
|
18 |
鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái) |
|
碳鋼 |
套 |
1 |
330000 |
330000 |
|
19 |
安裝費(fèi) |
|
|
套 |
1 |
290000 |
290000 |
|
20 |
運(yùn)費(fèi) |
|
|
套 |
1 |
15000 |
15000 |
|
21 |
設(shè)備保溫 |
|
|
套 |
1 |
130000 |
130000 |
|
|
總計(jì) |
|
|
|
|
|
4986000 |
七、 能耗表：
壓縮機(jī)裝機(jī)功率：220kw,噸水裝機(jī)功率：60kwh/t水,實(shí)際電耗：53kwh/t水（不含輔助機(jī)泵離心機(jī)等）
冷卻循環(huán)水耗量：50t/h
蒸汽補(bǔ)充量：150kg/h