热泵蒸发装置简报

    热泵蒸发技术是指将蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机进行压缩，提高压力的同时二次蒸汽的沸点相应上升，然后将加压后的蒸汽送回蒸发器加热室作为蒸发过程的热源，形成完整的热量交换和能量循环过程。热泵蒸发以消耗一定量的机械功为代价，将低温热能提高到能够被利用的较高温度，在实现蒸发分离的同时又充分利用一次蒸汽的潜热，从而节省大量蒸汽的消耗。下图1简要表示了 LOFT 热泵蒸发装置内部工艺流程，主要由预热器、蒸发器、旋风分离器、蒸汽压缩机等几个设备构成。

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图1 LOFT 蒸发装置工艺流程简图

    本文利用 gPROMS 自带的基础模型库搭建了与热泵蒸发装置同样工作原理的流程图，如图2 所示。其中图2 中的“ HX_1”模型是放射性废液与二次蒸汽进行换热的换热器，对放射性废液进行预热。 图 3 中的“ Mixer”模型、“ HX_2”模型、“ Vaule_1”模型和“ Separator”模型共同组成了 LOFT 装置工艺流程中的蒸发器和分离器。其中，“ Mixer”模型的作用是将分离器出口中液相循环到蒸发器中； 图 3 中的“ HX_2”模型的作用是使加压蒸汽去作为蒸发室的热源。 图 2中的“ Value_1”模型的作用是使蒸发室装置中的压力降低，使水分蒸发；图 1 中的“ Seperator图 2 中的“ Seperator”模型的作用是使气液两相分离，其顶部蒸发出的气相，底部是浓度较高的液相废液；“ Pump”模型是对从蒸发室中出来的蒸汽进行加压，将加压后的蒸汽送回蒸发室，再有蒸发室出来去预热原废液。

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图2 gPROMS 中搭建的热泵淡化装置工作原理流程图

    本文作用验证前期技术路线是否可行，对于废液的组成，本文选择丙烯腈聚合物和水的废液。