热科学与技术

作者：李帅旗,何世辉,黄冲,宋文吉,冯自平

单位：中国科学技术大学,中国科学院广州能源研究所,中国科学院广州能源研究所,中国科学技术大学,中国科学院广州能源研究所,中国科学技术大学,中国科学院广州能源研究所

关键词：蒸发浓缩,高温热泵,废水处理,节能减碳,

基金：广州市科技计划项目(201903010029),中国科学院可再生能源重点实验室基金(y807j11001)

为解决工业领域含盐废水采用机械式蒸汽再压缩(MVR)技术处理时出现的蒸汽压缩机磨损、腐蚀、堵塞等导致设备失效、维护成本大增等问题,本文提出一种基于高温热泵的HTHP-EC蒸发浓缩系统,通过采用冷媒压缩过程代替水蒸气压缩,系统具有更高的稳定性和适用性。通过建立系统各部件数学模型,利用热力学计算EES软件,分析闪蒸压力Pflash、物料循环倍率CR、物料入口浓度c0、入口温度T0和浓缩倍率n对系统各换热器UA值、单位蒸吨功耗Wper、系统COP、单位蒸吨汽耗WEF和系统减碳量MCO2的影响,并与MEE系统和MVR系统进行对比分析,结论如下：1)采用HTHP-EC系统处理含盐废水,系统COP可达10.75,Wper仅为67.9kWh,单位蒸吨碳排放量为25.75kg；2)存在最佳CR在310~320之间,使得HTHP-EC系统COP最大；3)由于NaCl溶液的沸点升特性,存在Pflash为60kPa左右,使系统COP相对较低,在设计时应尽量避免该区域；4)随着n的增加, Wper和WEF逐渐增大,系统COP和MCO2逐渐减小。5)采用HTHP-EC系统应用在蒸发浓缩领域,相比三效蒸发浓缩系统能够节约34%运行费用,减少68%的CO2排放,相比于MVR系统,在复杂废水或者高沸点升溶液的蒸发浓缩应用上,具有更好的稳定性和适应性。

来源：2025年第2期

《热科学与技术》期刊编辑部

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