南方水泵厂研究机械蒸汽再压缩蒸发系统热力性能的阶段性成果
将丝光工艺废碱液的回收与机械蒸汽再压缩蒸发技术结合起来，建立了用于丝光工艺淡碱回收的机械蒸汽再压缩蒸发系统的热力学第一、第二定律数学模型，编制了相应的热力性能计算软件，研究了系统的能量利用和烟利用，南方水泵厂主要分析了传热温差、蒸发温度、出料浓度对蒸发量、压缩机比耗功及拥效率的影响。此外，作者设计和建造了一套机械蒸汽再压缩技术的实验系统实验平台，对系统的主要影响参数进行了测试，主要结论包括：
1、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可知：随着传热温差增大，系统蒸发量增加，但压缩机的比耗功也增大。为了使水泵更高效运行，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，因此，仅从热力学第一定律未能确定出合适的传热温差；随着蒸发温度的升高，比功耗有所下降，蒸发量基本保持不变。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；出料碱液浓度的变化对压缩机比功耗基本没有影响，但对蒸发量有一定影响，随着出料碱液浓度的增加，蒸发量呈下降趋势。因此，在满足回用工艺要求的条件下，建议选用最低出料浓度。
2、项目组利用热力学第二定律分析了丝光工艺淡碱回收的机械蒸汽再压缩蒸发系统的有用能利用情况。以进料碱液的初始状态为参考状态，建立了完整的烟分析模型。畑分析中，压缩机、蒸发器、南方水泵及排放的畑损失占主要部分，分别占总损失的36.9%，31.2%，19.0%和9.2%,本系统烟效率为4.8%。这说明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，但畑效率仍然很低。而且可用能损失主要来自压缩机及蒸发器，占总数的68%。因此系统在设计及改进时，应该着重减少压缩机和蒸发器的不可逆损失。提高蒸发-冷凝器的性能是增大整个系统用能效率的关键所在。换热器蒸汽侧冷却放热的换热系数要小于冷凝放热时的换热系数，因此，应尽量消除蒸汽进入换热器时的过热度；采用换热效率高的板式换热器等。压缩机是系统中另一个畑损失较大的部件，采用符合水蒸气特性的压缩机以及使压缩机运行工况接近设计值，可以减小烟损失的。而冷凝水和出料浓碱液因为温度和压力较接近环境状态，从能量的角度而言，“量”大“质”低，基本没有利用价值。
3、根据热力学第二定律，分析了传热温差、蒸发温度、出料浓度畑效率的影响。结果表明：随着传热温差的增加，系统的烟效率先增加，后下降。当传热温差为6℃时，畑效率达到最大值，所以传热温差5~7℃最好；蒸发温度提高会使系统畑效率升高，但幅度很小；由于碱液与水的分离是不可逆过程，出料碱液浓度越高，不可逆程度越高，相应的畑效率越低，在满足回用工艺要求的条件下，建议选用最低出料浓度；随着回收浓碱液温度的升高，浓碱液和冷凝水的温度不能被完全回收，造成排放烟和预热器畑损失增大，系统的畑效率下降。因此应该选用性能较好的预热器，充分回收废热。
4、实验测试了蒸发温度、传热温差和出料浓度等热力学参数对蒸发量、压缩机比耗功及烟效率的影响。结果表明：蒸发温度为81℃，碱液的出料浓度为20%时，传热温差从4.8℃上升到12.1℃，系统比功耗从31.75kW«h/m3上升到80.56kW*h/m3，上升1.5倍，蒸发量从18.9kg/h上升至Ij36kg/h，下降近一倍，传热温差6℃度左右时，烟效率最高。南方水泵厂发现，在传热温差为6℃度左右时，能大大降低能耗，提高系统性能；当换热管内外传热温差维持在KTC，碱液的出料质量浓度为20%时，蒸发温度从65.2℃上升到84.2℃，产水率从31.8ks/h上升到32.7ks/h，上升了2.8%，压缩机的比耗功从66.0kW«h/m3下降到55.0kW*h/m3,下降了16.7%。且随着蒸发温度升高，畑效率有升高的趋势，幅度很小，在综合考虑的情况下选较高的蒸发温度；碱液出料浓度从24.5%降到18.7%，蒸发量从20.5kg/h提高到21.3kg/h,上升约3.9%，压缩机比耗功基本不变，维持在33.5kW*h/m3，烟效率从2.13%提高到3.13%,碱液浓度越低，越有利于碱液与水的分离，相应的烟效率越高。综上，由于较低的出料浓度对应着较高的系统蒸发量和畑效率，因此，在满足生产工艺的条件下，建议选择较低的出料浓度，即18%。
5、通过实验测试和理论分析认为实验系统有待改进。优化蒸发冷凝器的设计，降低换热温差，降低蒸发一一冷凝器的烟损。南方管道泵是机械蒸汽再压缩技术的关键设备，其性能直接影响实验系统效率。提高蒸发温度可提高蒸发-冷凝器的性能，但同时也提高了散热损失，合理地设计蒸发温度，以提高蒸发冷凝器的性能。模型有待改进，使得计算结果跟接近实验结果，为实验提供理论依据。
项目组对机械蒸汽再压缩蒸发技术处理含废碱液的系统进行了理论模拟分析和实验研究，由于时间方面的限制，在以下几方面仍可以做进一步深入研究。
1、在机械蒸汽再压缩蒸发系统的实验研究中，由于在系统搭建时，未在系统各个环节设置同时测试温度和浓度的装置，造成无法计算得到试验中每个环节的烟损失。这在将来的实验中可以加以改进。
2、系统运行成本是废碱液回收技术能否得到认可的决定性因素，因此以后需对用于废碱液回收的机械蒸汽再压缩技术进行经济性分析，并与其它废碱液回收技术进行比较。
3、与新能源（如风能、太阳能）利用相结合，或与其它废碱液回收方式或能量利用过程相结合构成集成系统，是提高该机械蒸汽再压缩蒸发系统性能、降低回收成本的有效途径，这是以后南方水泵厂研究的重要内容。
