Tööstusliku reovee nullheitmise valdkonnas kasutatakse üldiselt protsessi "mitmeetapiline keemiline pehmendamine + mitmeastmeline membraani kontsentreerimine ja eraldamine + aurustamise kristalliseerimine". Aurustumiskristallisatsioon jaguneb mitmetoimeliseks aurustusprotsessiks (MED), auru termiliseks rekompressiooniprotsessiks (TVR), auru mehaaniliseks rekompressiooniprotsessiks (MVR) jne. Nende hulgas on MED-protsess vaja suures koguses primaarset auru, mille viibimisaeg aurustusprodukt on pikk, töötlemise efektiivsus ei ole kõrge ja kolmetoimelise aurustamise peamine auru tarbimine on 0,40~0,50 kg/kgH2O. TVR-protsess kasutab aurustamisel tekkivat sekundaarset auru, kuid aurustamine tarbib siiski kõrge temperatuuriga auru ja primaarne auru tarbimine on 0,10–0,30 kg/kgH2O ning energiasäästuefekt on piiratud. MVR-protsess on sama, mis TVR-protsess, mis kasutab täielikult ära aurustamisel ja kristalliseerumisel tekkivat sekundaarset auru, et parandada majanduslikku efektiivsust, kuid erinevus seisneb selles, et MVR-protsess tarbib aurustamise ajal elektrit, mistõttu kasutatakse seda laialdaselt stsenaariumides, kus puudub esmane auruvarustus või primaarse auru hind on kõrge.
MVR-protsessi põhiseade on aurukompressor, mis on MVR-i töötlemisvõimsuse tagamise võti. Kuid paljudes projektides ei ole projekteerimisüksus või EPC-üksus aurukompressori valikut kontrollinud ja aurukompressori põhiparameetrite arvutus on ebatäpne, mistõttu MVR-i töötlemisvõimsus ei saavuta töötamise ajal oodatud väärtust. See artikkel lähtub MVR-i põhimõttest ja annab veepuhastusspetsialistidele viitamiseks aurukompressorite klassifikatsiooni ja valiku ning lihtsa konstruktsiooni- ja arvutusmeetodi.
MVR põhimõte
MVR-seade koosneb tavaliselt eelsoojendist, küttekehast, aurustist, kondensaatorist, sundtsirkulatsioonipumbast, aurukompressorist, paksendajast, tsentrifuugist jne. Kõrge kontsentratsiooniga soolvesi siseneb eelsoojendisse läbi toitepumba, et soojendada. (vahetab soojust aurukondensaadiga) ja pärast teatud temperatuuri saavutamist siseneb see kütteseadmesse (vahetab soojust kokkusurutud sekundaarauruga) ja pärast keemistemperatuurini kuumutamist siseneb see aurustisse. Sundtsirkulatsioonipump paneb materjali aurusti ja küttekeha vahel pidevalt ringlema. Aurusti tekitatud sekundaarne aur siseneb aurukompressorisse. Pärast temperatuuri ja rõhu tõstmist siseneb see kütteseadmesse edasi-tagasi kasutamiseks ja nii edasi, et saavutada kõrge efektiivsuse ja energiasäästu eesmärk.
Aurukompressorite klassifikatsioon ja valik
Tööstuses on mitut tüüpi kompressoreid.
MVR-i jaoks on kaks tavaliselt kasutatavat aurukompressorit, üks on Rootsi pöörleva tüüpi aurukompressor ja teine turbiini tüüpi tsentrifugaalaurukompressor. Neid kahte kompressorit saab kasutada erinevates töötingimustes, peamiselt heitgaaside mahu, heitgaasirõhu, adiabaatilise efektiivsuse jms osas.
Roots aurukompressorid sobivad väikese ja keskmise gaasimahu jaoks, vastasel juhul on seadmed liiga suured, mille tulemuseks on suurem põrandapind ja investeeringud; tsentrifugaalaurukompressorid sobivad suurte ja keskmiste gaasimahtude jaoks, seega on aurukompressorite valimisel sekundaarse auru kogus MVR-i aurustamiseks ja kristalliseerimiseks.
Näiteks reovee nullheite projektis on MVR aurustuskristallimise seadme etteande maht 10 t/h, sekundaarne aururõhk on 0.08 MPa ja temperatuur on 93,51 kraadi. Sekundaarne aurutihedus on 0,48 kg/m³. Eeldusel, et kogu 10 t/h sööta on aurustunud, on kompressori sisselaske maht 20833,33 m³/h (347,22 m³/min), aurukompressori väljalasketemperatuur on 105 kraadi ja väljalaskerõhk 0,15 MPa. Kompressori väljalaske maht on 207,94 m³/min. Sel ajal tuleks valida tsentrifugaalaurukompressor. Arvutusprotsess on järgmine.
(1) Arvutage kompressorisse siseneva auru mahu voolukiirus
Kus: Vi on kompressorisse siseneva auru mahu voolukiirus, m³/h; mi on kompressorisse siseneva auru massivoolukiirus, kg/h; ρi on kompressorisse siseneva auru tihedus, kg/m³.
(2) Arvutage välja aurukompressori heitgaasi voolukiirus
Kus: Pi on kompressorisse siseneva auru rõhk, MPa; Po on kompressorist väljuva auru rõhk, MPa; Vi on kompressorisse siseneva auru maht, m³/min; Vo on kompressorist väljuva auru maht, m³/min; Ti on kompressorisse siseneva auru temperatuur, kraad ; Ti on kompressorist väljuva auru temperatuur, kraad.
Kuna Rootsi aurukompressori rakendatav heitgaasi maht on 3–150 m³/min ja tsentrifugaalaurukompressori puhul 25–3000 m³/min, valitakse tsentrifugaalaurukompressor.
Kompressori põhiparameetrite disain
Nagu ülaltoodust nähtub, on MVR protsess sekundaarauru temperatuuri ja rõhu tõstmiseks, kasutades aurukompressorit elektrienergiaga. Seetõttu on kompressori võimsuse tagamise aluseks aurukompressori mootori võimsus. MVR-i aurustuskristallimise seade toitekiirusega 10 t/h, sekundaarne aururõhk 0,08 MPa, temperatuur 93,51 kraadi ja aurukompressori heitgaasi temperatuur 105 kraadi , ja näiteks väljalaskerõhku 0,15 MPa, saab mootori võimsust arvutada järgmiste sammude järgi.
(1) Arvutage auru adiabaatiline indeks
Kus: k on auru adiabaatiline indeks; CP on auru konstantse rõhu erisoojusmaht {{0}},08 MPa ja 93,51 kraadi juures, kJ/(kg· kraad ); CV on auru konstantse mahu erisoojusmahtuvus 0,08 MPa ja 93,51 kraadi juures, kJ/(kg· kraad).
(2) Arvutage aurukompressori polütroopne indeks
kus: m on aurukompressori polütroopne indeks; ηp on kompressori polütroopne kasutegur.
(3) Arvutage kompressori rõhu suhe
Kus: ε on kompressori rõhu suhe.
Aurukompressorid rõhusuhtega alla 3,5 võivad kõik kasutada üheastmelist kompressiooni.
(4) Arvutage aurukompressori teoreetiline võimsus
Kus N on aurukompressori teoreetiline võimsus, kW.
Mõned konstruktsiooniüksused või EPC-seadmed kasutavad kompressori mootori võimsuse määramisel aluseks teoreetilist võimsust, mille tulemuseks on väiksem kompressori väljund.
(5) Arvutage aurukompressori võlli võimsus
kus Na on aurukompressori võlli võimsus, kW; hõõrdumise ja muude põhjuste tõttu ei saa kompressori kasutegur ulatuda 100%-ni. ηm nimetatakse mehaaniliseks efektiivsuseks. Kui teoreetiline võimsus N on alla 1000 kW, võib selle võtta kui 0,94–0,96. Kui 1000 on väiksem või võrdne N<2000 kW, it can be taken as 0.96~0.98. ηt is called the transmission efficiency. For motors and compressors directly connected by a coupling or a shaft, it is taken as 1. For gear transmission, ηt is between 0.93~0.98. For accurate calculation, the gear manual can be consulted to select the transmission efficiency of the gear pair.
Mõned konstruktsiooniüksused või EPC-üksused määravad kompressori mootori võimsuse võlli võimsuse alusel, kuid mootori koormuse tõttu on mootoril võimatu saavutada 100% võimsust, mistõttu see põhjustab siiski kompressori ebapiisava võimsuse.
(6) Aurukompressori mootori võimsuse arvutamine
Ülaltoodud valem näitab, et aurukompressori mootori võimsus on võlli võimsusest 1,1–1,2 korda suurem. Vastavalt arvutustulemustele võib mootori võimsuse standardseks jadaväärtuseks võtta 280 kW.
Kokkuvõte
Aurukompressor on põhiseade, mis tagab, et MVR saavutab kavandatud töötlemisvõimsuse. Kompressori ajami võimsuse täpne arvutamine on kompressori jõudluse tagamise aluseks. Kui ajami võimsus valitakse vastavalt teoreetilisele arvutatud võimsusele, on see 20% ~ 30% madalam tegelikust ajami võimsusest; kui ajami võimsus valitakse vastavalt võlli võimsusele, on see 10–20% väiksem tegelikust ajami võimsusest.