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用于丝光工艺碱回收的机械蒸汽再压缩蒸发系统热力性能研究

用于丝光工艺碱回收的机械蒸汽再压缩蒸发系统热力性能研究

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作者：鞠婉兰东华大学

学位级别：硕士

纺织印染工业中的丝光工艺耗碱高，排放的废碱液含碱量大，若直接排放，会造成碱液的浪费，同时又增加污水处理难度和成本，严重污染环境。本文采用机械蒸汽再压缩蒸发技术处理废碱液，通过引入蒸汽压缩机，有效利用二次蒸汽剩余潜热，... 详细信息

纺织印染工业中的丝光工艺耗碱高，排放的废碱液含碱量大，若直接排放，会造成碱液的浪费，同时又增加污水处理难度和成本，严重污染环境。本文采用机械蒸汽再压缩蒸发技术处理废碱液，通过引入蒸汽压缩机，有效利用二次蒸汽剩余潜热，加热废碱液，对其蒸发浓缩，回收碱液用于丝光工艺的循环利用，冷凝水实现达标排放。首先，本文建立了废碱液处理的基本工艺流程，并根据热力学第一定律建立了丝光工艺淡碱回收的机械蒸汽再压缩蒸发系统的数学模型，采用EES编制了性能计算软件，通过理论分析及实验研究，主要分析了传热温差、蒸发温度、出料浓度对蒸发量、压缩机比耗功的影响规律，结果表明：传热温差从5℃增长到10℃时，系统蒸发量增加了一倍，但压缩机的比耗功也增大了一倍;蒸发温度对系统蒸发量基本没有影响，但对压缩机比功耗有一定影响，传热温差为7℃时，蒸发温度由65℃上升到75℃，压缩机比功耗由27.9kW h/m3下降到26.8kW h/m3，下降3.9%;出料碱液浓度变化对压缩机比功耗基本没有影响，对蒸发量有一定影响，在蒸发温度为80℃，传热温差为6℃时，出料碱液的浓度由18%增加到26%时，蒸发量由21.3kg/h下降至20.73kg/h，下降了2.7%。可见，随着出料碱液浓度，蒸发量呈下降趋势。因此，为使系统更高效运行，需要在消耗较小压缩机比功耗的情况下，得到较大的蒸发量。而较小的压缩机比功耗需要较小的传热温差，较大的蒸发量却需要较大的传热温差，仅从热力学第一定律未能确定出合适的传热温差;与传热温差相比，蒸发温度的改善显得并不重要。这意味着蒸发温度的选择有更大的灵活性，在进行系统运行时，应同时考虑真空度、压缩机吸气量以及系统散热损失等因素;在满足回用工艺要求的条件下，建议选用最低出料浓度。其次，根据热力学第二定律，建立了机械蒸汽再压缩蒸发系统的分析数学模型，并通过搭建的实验平台进行实验研究，分析系统可用能损失的主要部分。分析结果表明：压缩机、蒸发器、水泵及排放的损失占主要部分，分别占总损失的36.9%，31.2%，19.0%和9.2%，系统效率为4.8%。说明丝光工艺淡碱回收的机械蒸汽再压缩蒸发技术虽然充分回收利用了二次蒸汽的余热，具有较高的热效率，但系统的效率仍然很低。而且可用能损失主要为压缩机及蒸发器两个部件，占总数的68%。因此系统在运行时，应该着重减少压缩机和蒸发器的不可逆损失。此外，本文还分析了传热温差、蒸发温度、出料浓度对系统效率的影响，结果表明：传热温差在4～16℃范围内，效率呈先增加后减小的变化趋势，传热温差在5～7℃时系统效率最高;蒸发温度由65℃增长到75℃，效率由5.01%增加到5.13%，增加了2.3%;出料浓度从18%增加到26%时，系统效率从5.5%下降到3.65%，下降了33.6%。因此降低出料浓度、提高蒸发温度，可以增加效率，传热温差在5～7℃时系统效率最高。

关键词：机械蒸汽再压缩系统丝光工艺废碱液回收热力学第一定律分析热力学第二定律分析

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