一、锂电池原材料废水项目描述

　　1、含盐水质分析：原液为沉锂之后的硫酸钠溶液，含固量约为14.2%(硫酸钠含量约165.2g/L)，可能含有氯离子，无其他成分，PH为7。

　　2、客户对盐水的处理要求：达到结晶状态、母液回流继续蒸发或回到前段再处理。

　　3、硫酸钠理化指标

　　1)硫酸钠的溶解度表:

　　2)硫酸钠的沸点升高表:

　　3)物料分析：硫酸钠又叫芒硝，它的溶解度温度在 85°的情况下浓度 30%的时候达到饱和状态，沸点升高 4°(不含其它成分的情况下) PH 7。甲方提供参数：水量 120t/d,硫酸纳含量 15～20%.入口温度 40 度，蒸发温度 85 度，出料结晶。

　　4)工艺选型：如上表所示，本溶液在浓缩到要求的浓度时的沸点升约为4℃，选用16度温升的压缩机，该物料进料浓度较高，考虑到设备的运行成本和一次性投资成本，我们选择强制循环蒸发器。

　　二、MVR 技术介绍：MVR 是蒸汽机械再压缩技术的简称，MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术;早在 60 年代，国外就已成功的将该技术用于化工、食品、医药、海水淡化及污水处理等领域;在 MVR 蒸发系统中，蒸发产生的低温二次蒸汽经压缩机压缩，把电能转换成热能，使蒸汽的温度、压力提高，热焓增加，然后重新进入蒸发器的加热室作为热源，充分利用蒸汽的潜热，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水;除开车启动外，整个生产过程中仅需少量生蒸汽;主要利用二次蒸汽，使原来要废弃的二次蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，提高了热效率，理论上生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效;并通过PLC、工业计算机(FA)、组态等形式来控制系统温度、压力、电机转速，保持系统蒸发平衡;从理论上来看，使用MVR蒸发器比传统蒸发器节省80%以上的能源，节省90%以上的冷凝水，减少50%以上的占地面积。

　　三、MVR的特点

　　1、MVR蒸发系统与多效蒸发相比具有以下优点：

　　1)低能耗、低运行费用;从理论上来看，使用 MVR 蒸发器比传统蒸发器节省 75%以上的能源;实际使用中 MVR 蒸发器的运行成本只有传统蒸发器的50%(当物料不同时，能耗有所改变);

　　2)蒸发设备紧凑，占地面积小、所需空间也小;与多效蒸发设备相比可以减少 50%以上的占地面积;

　　3)仅需少量冷却水，可以节省 90%以上的冷却水公用工程配套少。

　　4)运行平稳，自动化程度高;通过PLC、工业计算机(FA)、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速，保持系统蒸发平衡。

　　5)清洁能源，洁净环保。MVR 蒸发器以电为主，采用的是工业电源，没有二氧化碳排放的问题。

　　6)采用单级真空蒸发，蒸发温度低，特别适合热敏性较强的物料，不易使物料变性。采用低温负压蒸发(60~85℃)，有利于防止被蒸发物料的高温变性。可以在 60℃下蒸发而无需冷冻设备。

　　2、MVR 蒸发器和传统多效蒸发器的比较：

　　1)能耗低：能源价格不断上升的情况下，电能的价格较平稳，采用MVR 蒸发器对企业的竞争力有极大的提升。

　　2)自动化程度高：由于设计原理上的限制，传统蒸发器自动化程度都比较低，人工操作量大，而 MVR 蒸发器可完全实现全自动运行，只有极少的人工操作量。

　　3)人力成本低：MVR蒸发器可完全实现自动化运行，仅仅需要极少数的操作工就能满足设备的正常运转。

　　四、工艺流程：

　　1、工艺流程图

　　2、工艺流程：

　　1)物料流程：原液→一级板式预热→ 降膜加热室→降膜分离室

　　→强制循环加热室→强制循环分离室→浓料罐→离心脱水。

　　2)热源流程：降膜和强制加热室→降膜和强制分离室中的二次蒸汽→离心蒸汽压缩机增加压力和温度→降膜和强制加热室→无限循环。

　　3)冷凝水流程：加热室→进板式预热器→冷凝水罐→排出系统。

　　3、工艺流程阐述：(见工艺流程图)

　　1)原料预热：物料储存在平衡罐中，由进料泵送入一级预热(板式换热器)，在板式换热器内物料与冷凝水进行热交换，(回收冷凝水余热，使冷凝水温度降至50℃以下)，然后再进入降膜加热室内加热至蒸发温度蒸发。

　　2)物料蒸发浓缩：物料进入降膜加热室蒸发至接近饱和状态后进入强制循环加热室继续蒸发，当物料过饱和达达到一定结晶状态时，排出系统离心脱水。因混合废水中含有少量不能蒸发的杂质，循环蒸发过程中积累越来越多，影响系统正常蒸发，所以要根据蒸发情况定期排空系统。

　　3)蒸汽：加热室至分离室(降膜、强制)排出的二次蒸汽(温度在 85℃)送至离心蒸汽压缩机压缩，温度可升高到 97℃，风机温升 12℃，压缩后的蒸汽再送入加热室加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水由冷凝水泵输送到板式换热器，与物料热交换。

　　4、材质选择：因为该物料可能含有氯离子，且PH为酸性，所以关键部位采用TA2材质。

　　备注

　　1)此参数的提出是根据我公司使用经验数据，考虑到国内不锈钢品质，参照《材料的耐蚀性和腐蚀数据》和《腐蚀数据与选材手册》。)

　　2)客户可以根据以上条件选择蒸发器材质;加热管及蒸发器：2205、316L，其他部分：316L、304(所有材质均客户指定)

　　五、技术设计要点

　　1、技术、结构特点

　　1)雾沫夹带问题：原理是改变分离器内的二次蒸汽流速度与方向，使带液汽流作螺旋上升运动，液滴撞击到出沫器上，集积后在重力作用下回流至分离器，除沫效率可高达99.5%，本装置有效解决了泡沫夹带料液的现象，同时也大大降低了蒸发出冷凝水中含低沸点有机物(COD)的量，以延长了设备的使用寿命，确保设备正常运行，蒸馏水上含盐量小于500ppm。

　　2)蒸发器结垢问题：原理是在汽-液-固三相流入分离结晶器后得以体现，在分离结晶器中，二次蒸汽通过二次蒸汽管排出，过饱和溶液进行热结晶，在重力的作用下，使固-液相得到快速地分离，浊液及晶体不进入加热器换热，有效避免了加热器结垢和晶体与加热管壁产生摩擦及堵管等问题。

　　3)传热问题：原理是通过加设一套强制循环装置，使加热管中物料流速达到2m/s以上，达到强化传热的目的，同时使得传热效率得到较大提高，由于保持了管束中料液的高速流动，也防止了物料在加热管内壁富集，进而最大限度地阻止了污垢的产生。

　　4)设备稳定连续运行问题：原理是通过蒸汽控制装置，控制蒸汽流量及压力，同时配置了高低液位自控装置，防止人工操作失误，导致设备压力过高，或干烧，从而实现了设备稳定、安全易操作的特点。

　　5)能耗问题：换热面积的截面积与下降管截面积成正比，当下降管截面积越大(静压头就越大)，溶液在换热管中的流速越快，我公司能保证足够流速(2m/s以上)的情况下，将泵的功率降低了1/3(流速与结垢时间成正比，流速越快，其结垢时间延长，清洗频率降低，流速与换热管截面积与流量成正比)。

　　6)蒸发器板结问题：在结晶器下部装置一套大孔径的过滤板及人孔，蒸发器内有板结现象时，可打开人孔，将团状、板状的无机盐取出即可。有效防止块状、团状等大固体掉入泵内，避免了泵的堵塞。