工业经济快速发展,工业废水的排放量也与日俱增,其中化工、食品及医药等生产过程会排放大量的高浓度含盐废水,直接排放势必会造成淡水污染,此外有些废水中所含的无机盐具有较大的回收利用价值,对高浓度含盐废水进行处理并对其中的无机盐加以回收利用,能够带来环境与经济的双重效益,对高效且节能、运行费用低的含盐废水处理方法进行研究和开发非常有必要。因此本文采用机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression,MVR)技术,提出了并联双效MVR蒸发结晶处理系统。首先,通过分析无机盐溶液的特殊性质对系统的影响机理,提出了并联双效MVR蒸发结晶系统的设计思想,进而设计出系统的工艺流程,分析循环过程中的热力学原理;以高效且节能为目的,确定了系统中各主要设备类型,然后在必要的简化和假设的基础上建立起各主要设备的数学模型及系统的计算平台,借助已公开发表的实验数据加以验证。其次,基于上述数学模型,建立了考虑溶液中盐分影响的系统(?)分析模型,与传统的能量分析相结合作为系统性能评价手段;以常压下初始浓度为5%的硫酸钠溶液蒸发结晶为实例,对系统循环过程进行模拟计算,得到各管段工作介质的温度、流量、焓值及(?)等,同时获得系统中主要设备的换热面积、(?)损失及(?)效率等重要参数;引入传统三效蒸发结晶系统,采用与所提系统相同的计算实例数据,对两个系统进行对比分析,结果表明MVR系统整体的热力性能及节能性与传统系统相比显著提高,MVR系统的效能系数(COP)远超传统三效蒸发方案82.2%,同时单位能耗是传统三效系统的17.6%;从(?)分析角度出发,MVR系统的热力学完善程度更高,能量利用效果更好,MVR系统的(?)效率在高于传统三效蒸发系统51.5%的同时,(?)损失比传统三效蒸发系统低24.7%。之后,采用控制变量法,展开对并联双效MVR系统设计相关的理论研究,对设计过程中影响因素进行分析,重点分析蒸发温度、压缩机饱和温升及进料浓度对系统运行能耗及初始投资的影响。结果表明,系统中原料液的进料浓度对总换热面积和系统总功耗的影响均相对较小,较高的蒸发温度会使系统功耗降低但换热面积有所增加,而压缩机饱和温升提高则会使系统功耗增大、换热面积明显减小,在系统设计任务参数确定的条件下,蒸发温度对系统总功耗和总换热面积的影响规律与压缩机饱和温升对两者的影响规律相反,所以两者存在相对最佳组合值,由此引出了对系统进行参数优化的方向。最后,以系统总功耗和总换热面积均最小为优化目标,蒸发温度和压缩机饱和温升为优化变量,此外所有的其他影响因素都按照约束条件考虑在内,包括原料液进料质量流量、温度及浓度等,建立系统多目标优化计算模型;通过强度Pareto进化算法2(Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2,SPEA2)对优化变量取值进行搜索计算,借助模糊集合理论得到最优解。将优化前后系统的性能参数进行对比,系统总功耗降低了22.1kW,总换热面积减少了 31.2m2;优化后的工况下,系统COP值和(?)效率分别较优化前提高了 7.94%和5.91%,(?)损失减小了 38.4kW,证明优化后的操作条件下,系统热力学完善程度更高,能量利用率更大。