一、第一部分 摘要
本方案由河北卓普設計并出具，用于硫酸鋅溶液蒸發結晶。
本方案采用的工藝為MVR雙級強制循環蒸發器蒸發，配用離心式蒸汽壓縮機組合成的壓縮機系統+單級結晶罐與預熱蒸發系統組成。
供貨范圍包括滿足MVR系統穩定運行的必要的主要及輔助設備。其他方面，如土建、防腐等不包括在供貨范圍內。具體的供貨范圍在下述供貨范圍章節進行了詳細描述；本案中的工程系統設計代表著卓普最新的技術。具體工程系統的描述見工程描述章節。
我公司保留著修改系統設計及范圍的最終權利，特別當關系到滿足技術要求的時候。
二、技術參數
物料名稱：含硫酸鋅溶液；
進料總量：10t/h；
進料溫度：85℃
進料濃度：25%（不穩定）
溶液沸點升高：最終按8℃計算
蒸發量：5000+1000kg/h
蒸汽壓力：0.4Pa
蒸發系統需沉降去除鈣鎂離子
三、蒸發方式選擇
參數表
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蒸發總量 |
噸/h |
5+1 |
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壓縮機進口溫度 |
℃ |
85 |
|
壓縮機出口溫度 |
℃ |
100 |
|
二次蒸汽壓力 |
kPa |
57.8 |
|
壓縮后蒸汽壓力 |
kPa |
101 |
溶液沸點升高數據
原料計量罐在正常生產期間，為整個MVR系統提供原料，在系統清洗時作為稀酸、堿或清洗劑進入系統的過程罐。
根據實際廢水的情況，我們采用強制MVR蒸發方式。根據原液的蒸發情況，濃縮到平衡飽和濃度，此時的沸點升高基本為8°，我們使用雙級強制循環的蒸發形式。蒸發能力大大增強，并且電機功率大大降低，保證設備長期穩定的運行。
溶液雜質暫不考慮其影響，根據要求，所以我們換熱管采用TA2材質，二次汽與冷凝水部分采用2205材質。
通過分析，我們采用了最經濟方法來濃縮。該方案由強制循環蒸發器、氣液分離室，MVR壓縮機系統、自控系統組成。該方案不僅能節省蒸發器的運行成本，還能提高生產效率。
加熱器采用立式管殼換熱器，管程介質為原料液，殼程介質為壓縮后的二次蒸汽。由于蒸汽壓縮機的作用，它既是物料加熱器，同時也是二次蒸汽的冷凝器。
蒸汽壓縮機是MVR裝置的核心裝備。壓縮機的設計采取了數值仿真、計算機模擬和有限元分析等先進設計理念，輔以氣動模型實驗蒸汽壓縮機能夠長期穩定運行。
壓縮機采用離心壓縮機。壓縮介質為蒸發器內產生的二次蒸汽，二次蒸汽經離心壓縮后進入蒸發器單元的加熱器管程，并在那里發生相變，釋放熱量后轉變為汽凝水，多余的部分蒸汽在經過離心壓縮機進行壓縮進入二級降膜蒸發器進入二級加熱室殼程。
真空系統由冷卻器、水環真空泵和氣液分離器組成。
水環真空泵具有吸氣均勻、工作平穩可靠、操作簡單、維修方便等特點。
四、工藝流程說明
1. 進料：由泵打入蒸發預熱系統，進入一級強制循環蒸發器進行蒸發。
2、物料進入蒸發器后，與 100℃的蒸汽換熱，蒸發掉水分，產生85℃的二次蒸汽，蒸發濃縮液沸點升高為8°，濃縮液和二次蒸汽在分離器內進行氣液分離，分離后溫度為 85℃的二次蒸汽進入離心壓縮機。
3、物料在蒸發器內蒸發掉水，形成85℃二次蒸汽，濃縮液和二次蒸汽在分離器內進行氣液分離，分離后的二次蒸汽進入壓縮機進行升溫，升溫到100℃對強制循環蒸發器進行加熱。
4、為了保證其蒸發器內不出現結晶堵管的情況，所以，物料循環量適當的加大。
5、蒸發完成液進入稠厚器然后進行離心除鹽。
6、冷凝水收集后用泵排出系統外。
7、 原料液進入蒸發器后，和壓縮后升高的二次蒸汽進行換熱，MVR 系統達到熱平衡，此時僅需要少量外部的鮮蒸汽進行加熱，壓縮機來維持 MVR 系統的熱平衡。
8、壓縮機：根據熱力學原理，多變壓縮時介質的出口溫度將有很大的提高。本壓縮機在對蒸汽進行壓縮后，理論上蒸汽的溫度將達到200℃。為了避免這一現象的發生，本壓縮機設置有噴淋冷卻裝置，以保證壓縮機內部任何地方溫度均不超過120℃。
五、控制描述
大規模蒸發濃縮生產，單憑經驗和經典的試驗數據來控制生產，已遠遠不能適應時代需要，對自動化的要求，已不再是要求接近給定值，而是要求尋找目標值，從而實現整個工程系統化控制。要求整個過程時間最短、能耗最省、產量，實現這樣的目標，可以使生產達到最理想的優質、高產、低耗水平從而可以獲得的投入產出效益。
應用計算機的原理：通過傳感器測定各種狀態變量，取得蒸發器內各個時間內狀態變化的情況，經計算及綜合分析，再將其中結果作為反饋調節的信號，通過自動控制裝置把溫度、濃度等條件控制在生產要求范圍內，使得生產穩定可靠地進行。
本次設計中DCS具有的功能
1.1控制功能
提供了連續控制、順序控制、邏輯控制、數據采集和通訊等功能。
連續控制功能包括回路調節、設定程序、處方、梯形邏輯、算術運算、常用計算、報警信號、輔助功能和記錄等模塊，每個模塊完成一定的控制與計算功能。
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，它的執行像一個邏輯圖形，當一個事件發生時，就執行一步操作，可根據時間和事件觸發來改變回路和邏輯參數或狀態。
1.2網絡與數據采集功能
高性能、模塊化的監控網絡控制系統。采用該系統能大大降低生產成本，并提高生產效率。系統規模配置靈活可靠，可選用服務器及網絡冗余等功能。采用冗余數據庫服務器和雙局域網的高性能結構可大大地提高系統的安全性。
1.3報警管理功能
系統具有綜合報警管理功能，可及時地將生產過程的非正常情況和系統運行的異常情況及時地通知操作員，在操作站的顯示器上有專用報警及顯示欄和報警匯總顯示各種報警情況，并采用聲光報警形式輸出。
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，可使用處方項來設置配料值，設置報警極限，設置定時器或將設備投入正常的操作狀態，根據不同的工部，可分別激活各個處方項。
控制方案
2.1進料量的控制：采用差壓變送器測液位的變化來控制進料閥，設定液位平衡來自動控制進料量。有流量計記錄。
2.2液位的控制：液位高度是隨著出料、進料以及蒸發量的變化而變化的，由進料閥保證液位的恒定。
2.3壓縮機過載保護：壓縮機電流與變頻器連鎖，電流過載時變頻器調低轉速予以保護。
2.4真空度的控制：由壓力傳感器、調節閥自動控制。
六、設備清單及報價
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序號 |
設備名稱 |
規格 |
材質 |
單位 |
數量 |
單價（元） |
總價 （元） |
|
1 |
強制蒸發器 |
面積700m2 |
TA2/2205 |
臺 |
1 |
1400000 |
1400000 |
|
2 |
分離室 |
1800*4000 |
TA2 |
臺 |
1 |
180000 |
180000 |
|
3 |
冷凝器 |
30m2 |
TA1 |
臺 |
1 |
60000 |
60000 |
|
4 |
預熱器A |
15m2 |
TA1 |
臺 |
1 |
30000 |
30000 |
|
5 |
預熱器B |
15m2 |
TA1 |
臺 |
1 |
30000 |
30000 |
|
6 |
進料泵 |
Q=15m3/h，H=32m，N=4kw |
TA2 |
臺 |
1 |
15000 |
15000 |
|
7 |
強制循環泵 |
Q=2000m3/h，H=4m，N=55kw |
TA2 |
臺 |
1 |
110000 |
110000 |
|
8 |
出料泵 |
Q=5m3/h，H=3m，N=3kw |
TA2 |
臺 |
1 |
15000 |
15000 |
|
9 |
真空泵機組 |
4KW |
316L |
臺 |
1 |
13000 |
13000 |
|
10 |
冷凝水泵 |
Q=8m3/h，H=25m，N=3kw |
316L |
臺 |
1 |
8000 |
8000 |
|
11 |
蒸汽壓縮機 |
Q=5t/h, N=220kw |
316L/TC4 |
臺 |
1 |
600000 |
600000 |
|
12 |
一水結晶罐 |
22立方 結晶面積24m2 |
2205/CS |
臺 |
4 |
300000 |
1200000 |
|
13 |
自控 |
河北金控-浙大優穩DCS |
|
套 |
1 |
160000 |
160000 |
|
14 |
強電柜 |
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 |
TA2 |
套 |
1 |
200000 |
200000 |
|
17 |
電線電纜橋架 |
|
|
套 |
1 |
70000 |
70000 |
|
18 |
鋼結構平臺 |
|
碳鋼 |
套 |
1 |
330000 |
330000 |
|
19 |
安裝費 |
|
|
套 |
1 |
290000 |
290000 |
|
20 |
運費 |
|
|
套 |
1 |
15000 |
15000 |
|
21 |
設備保溫 |
|
|
套 |
1 |
130000 |
130000 |
|
|
總計 |
|
|
|
|
|
4986000 |
七、 能耗表：
壓縮機裝機功率：220kw,噸水裝機功率：60kwh/t水,實際電耗：53kwh/t水（不含輔助機泵離心機等）
冷卻循環水耗量：50t/h
蒸汽補充量：150kg/h