MVR蒸發(fā)器

機(jī)械蒸汽再壓縮原因

■ 單位能量消耗低

■ 因溫差低使產(chǎn)品的蒸發(fā)溫和

■ 由于常用單效使產(chǎn)品停留時(shí)間短

■ 工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)

■ 部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)特性?xún)?yōu)異

■ 操作成本低

機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)-設(shè)計(jì)與功能范圍

用于氣體壓縮的機(jī)器是按照正位移原理或動(dòng)力學(xué)原理來(lái)操作的。在正位移機(jī)器中，機(jī)器活動(dòng)件將吸入室和壓力室分隔開(kāi)，操作室的體積減少而氣體壓力升高。在使用往復(fù)式壓縮機(jī)的情況下，這樣的過(guò)程通過(guò)氣缸內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在動(dòng)力式機(jī)器中，通過(guò)葉輪片高周速的旋轉(zhuǎn)供給氣體能量。氣體首先被加速然后通過(guò)位于葉輪下游的擴(kuò)散器減速。這樣，高速度轉(zhuǎn)化為壓力能。根據(jù)流體通過(guò)葉輪的方向，將相關(guān)設(shè)備稱(chēng)為軸流、混流或離心式壓縮機(jī)。最適用的壓縮機(jī)類(lèi)型取決于相關(guān)應(yīng)用的操作條件。關(guān)鍵參數(shù)是需要達(dá)到的壓升和待壓縮蒸汽的流量。Π是最終壓力p2與吸入壓力p1的比值，定義為壓縮比。由于蒸發(fā)裝置經(jīng)常是在真空范圍內(nèi)操作，加熱表面負(fù)荷中等，溫差小，所以通常采用離心式再壓縮機(jī)。

動(dòng)力式操作壓縮機(jī)

混流式離心式

離心風(fēng)機(jī)

單級(jí)離心壓縮機(jī)

多級(jí)離心壓縮機(jī)

1)低能耗、低運(yùn)行費(fèi)用;

2)占地面積小;

3)公用工程配套少，工程總投資少，

4)運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高;

5)無(wú)需原生蒸汽;

6)由于常用單效使產(chǎn)品停留時(shí)間短

7)工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)特性?xún)?yōu)異

8)操作成本低，可以在40℃以下蒸發(fā)而無(wú)需冷凍設(shè)備，特別適合于熱敏性物料。

1)蒸發(fā)濃縮

2)蒸發(fā)結(jié)晶

3)低溫蒸發(fā)

1)蒸發(fā)一噸水需要耗電為23-70度電;

2)可以實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)溫度17-40℃的低溫蒸發(fā)，無(wú)需冷凍水系統(tǒng)。

MVR蒸發(fā)器，是英文mechanical vapor recompression的簡(jiǎn)稱(chēng)。mvr是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，從而減少對(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)技術(shù)。

二次蒸汽，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的壓縮，壓力和溫度得以升高，熱焓隨之增加，被送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽即生蒸汽使用，使料液維持蒸發(fā)狀態(tài)，而加熱蒸汽本 身將熱量傳遞給物料本身冷凝成水。這樣，原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率。

早在60年代，德國(guó)和法國(guó)已經(jīng)成功的將該技術(shù)應(yīng)用于化工、制藥、造紙、污水處理、海水淡化等行業(yè)。

其工作過(guò)程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開(kāi)車(chē)啟動(dòng)外，整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)需生蒸汽。

多效蒸發(fā)過(guò)程中，蒸發(fā)器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源，只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量，使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽，而mvr蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。

溶液在一個(gè)降膜蒸發(fā)器里，通過(guò)物料循環(huán)泵在加熱管內(nèi)循環(huán)。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱，將溶液加熱沸騰產(chǎn)生二次汽，產(chǎn)生的二次汽由渦輪增壓風(fēng)機(jī)吸入，經(jīng)增壓后，二次汽溫度提高，作為加熱熱源進(jìn)入加熱室循環(huán)蒸發(fā)。正常啟動(dòng)后，渦輪壓縮機(jī)將二次蒸汽吸入，經(jīng)增壓后變?yōu)榧訜嵴羝瓦@樣源源不斷進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)出的水分最終變成冷凝水排出。

由于成本原因，單級(jí)離心壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)被普遍用于機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)。因此下述說(shuō)明是針對(duì)此類(lèi)設(shè)計(jì)。離心壓縮機(jī)是體積控制機(jī)器，即無(wú)論吸入壓力多大，體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與絕對(duì)吸入壓力成比例。

單級(jí)離心壓縮機(jī)的壓縮循環(huán)描繪在焓熵圖中。單級(jí)離心壓縮機(jī)需要的動(dòng)力:

例如:將來(lái)自蒸發(fā)器的飽和水蒸汽從吸入狀態(tài)p1=1.9 bar, t1=119 ℃壓縮到p2= 2.7 bar, t2=161℃(壓縮比 Π= 1.4)。壓縮循環(huán)沿著多變曲線1-2，蒸汽的比焓增加量Δhp。對(duì)于蒸汽的比焓h2，通過(guò)壓縮機(jī)內(nèi)效率(等熵效率)的等式:在此溫度下，它進(jìn)入到蒸發(fā)器的加熱器。基于被吸入蒸汽的量，kg/hr。hp 單位多變(有效)壓縮功，kJ/kg。hs 單位等熵壓縮功，kJ/kg。

壓縮機(jī)的等熵效率(內(nèi)效率)除其他因素之外，單位多變壓縮功 hp取決于多方指數(shù)κ和吸入氣體的摩爾質(zhì)量M，以及吸入溫度和要求的壓升。對(duì)于原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、渦輪機(jī)等)的實(shí)際耦合功率，考慮了更大的機(jī)械損耗余量。葉輪由標(biāo)準(zhǔn)材料制造的單級(jí)離心壓縮機(jī)能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升，如果采用鈦等更高質(zhì)量的材料，壓縮因子可高達(dá)2.5。這樣一來(lái)，最終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍，或最大2.5倍，這對(duì)應(yīng)于飽和蒸汽溫度升高約12-18K，最大溫升可到30K，這取決于吸入壓力。就蒸發(fā)技術(shù)而言，通常的做法是根據(jù)相應(yīng)的水沸點(diǎn)溫度來(lái)表示其壓力。這樣，有效溫差就被直接表示出來(lái)。

機(jī)械蒸汽再壓縮的原理

蒸發(fā)設(shè)備緊湊，占地面積小、所需空間也小。又可省去冷卻系統(tǒng)。對(duì)于需要擴(kuò)建蒸發(fā)設(shè)備而供汽，供水能力不足，場(chǎng)地不夠的現(xiàn)有工廠，特別是低溫蒸發(fā)需要冷凍水冷凝的場(chǎng)合，可以收到既節(jié)省投資又取得較好的節(jié)能效果。

MVR蒸發(fā)器不同于普通單效降膜或多效降膜蒸發(fā)器，MVR為單體蒸發(fā)器，集多效降膜蒸發(fā)器于一身，根據(jù)所需產(chǎn)品濃度不同采取分段式蒸發(fā)，即產(chǎn)品在第一次經(jīng)過(guò)效體后不能達(dá)到所需濃度時(shí)，產(chǎn)品在離開(kāi)效體后通過(guò)效體下部的真空泵將產(chǎn)品通過(guò)效體外部管路抽到效體上部再次通過(guò)效體，然后通過(guò)這種反復(fù)通過(guò)效體以達(dá)到所需濃度。

效體內(nèi)部為排列的細(xì)管，管內(nèi)部為產(chǎn)品，外部為蒸汽，在產(chǎn)品由上而下的流動(dòng)過(guò)程中由于管內(nèi)面積增大而使產(chǎn)品呈膜狀流動(dòng)，以增加受熱面積，通過(guò)真空泵在效體內(nèi)形成負(fù)壓，降低產(chǎn)品中水的沸點(diǎn)，從而達(dá)到濃縮，產(chǎn)品蒸發(fā)溫度為60℃左右。

產(chǎn)品經(jīng)效體加熱蒸發(fā)后產(chǎn)生的冷凝水、部分蒸汽和給效體加熱后殘余的蒸汽一起通過(guò)分離器進(jìn)行分離，冷凝水由分離器下部流出用于預(yù)熱進(jìn)入效體的產(chǎn)品，蒸汽通過(guò)風(fēng)扇增壓器進(jìn)行增壓(蒸汽壓力越大溫度越高)，而后經(jīng)增壓的蒸汽通過(guò)管路匯合一次蒸汽再次通過(guò)效體。

設(shè)備啟動(dòng)時(shí)需一部分蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后所需蒸汽會(huì)大幅度減少，在風(fēng)扇增壓器對(duì)二次蒸汽加壓的過(guò)程中由電能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，所以設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所需蒸汽減少，而所需電量大幅增加。

產(chǎn)品在效體流動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中溫度始終在60℃左右，加熱蒸汽與產(chǎn)品之間的溫度差也保持在5-8℃左右，產(chǎn)品與加熱介質(zhì)之間的溫度差越小越有利于保護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量、有效防止糊管。

產(chǎn)品的濃縮度在50%左右時(shí)僅MVR蒸發(fā)器就能完成，當(dāng)所需濃度為60%時(shí)則需安裝閃蒸設(shè)備。

蒸發(fā)器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源，只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量，使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽，而mvr蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。MVR蒸發(fā)器其工作過(guò)程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。

單級(jí)離心壓縮機(jī)的壓縮循環(huán)描繪在焓熵圖中。單級(jí)離心壓縮機(jī)需要的動(dòng)力:

例如:將來(lái)自蒸發(fā)器的飽和水蒸汽從吸入狀態(tài)p1=1.9 bar， t1=119 ℃壓縮到p2= 2.7 bar，t2=161℃(壓縮比 Π= 1.4)。壓縮循環(huán)沿著多變曲線1-2，蒸汽的比焓增加量Δhp。對(duì)于蒸汽的比焓h2，通過(guò)壓縮機(jī)內(nèi)效率(等熵效率)的等式:在此溫度下，它進(jìn)入到蒸發(fā)器的加熱器。基于被吸入蒸汽的量，kg/hr。hp 單位多變(有效)壓縮功，kJ/kg。hs 單位等熵壓縮功，kJ/kg。

壓縮機(jī)的等熵效率(內(nèi)效率)除其他因素之外，單位多變壓縮功 hp取決于多方指數(shù)κ和吸入氣體的摩爾質(zhì)量M，以及吸入溫度和要求的壓升。對(duì)于原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、渦輪機(jī)等)的實(shí)際耦合功率，考慮了更大的機(jī)械損耗余量。葉輪由標(biāo)準(zhǔn)材料制造的單級(jí)離心壓縮機(jī)能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升，如果采用鈦等更高質(zhì)量的材料，壓縮因子可高達(dá)2.5。這樣一來(lái)，最終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍，或最大2.5倍，這對(duì)應(yīng)于飽和蒸汽溫度升高約12-18K，最大溫升可到30K，這取決于吸入壓力。就蒸發(fā)技術(shù)而言，通常的做法是根據(jù)相應(yīng)的水沸點(diǎn)溫度來(lái)表示其壓力。這樣，有效溫差就被直接表示出來(lái)。

MVR蒸發(fā)器采用壓縮機(jī)提高二次蒸汽的能量，并對(duì)提高能量的二次蒸汽加以利用，回收二次蒸汽的潛熱。具體為:將蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，通過(guò)壓縮機(jī)的絕熱壓縮，使其壓力、溫度提高后，再作為加熱蒸汽送入蒸發(fā)器的加熱室，冷凝放熱，因此蒸汽的潛熱得到了回收利用。冷料在進(jìn)入蒸發(fā)器前，通過(guò)熱交換器吸收了冷凝水的熱量，使之溫度升高，同時(shí)也冷卻了冷凝液和完成液，進(jìn)一步提高熱的利用率。

以濃縮工業(yè)廢水為例:首先將工業(yè)廢水沿著管道進(jìn)入預(yù)熱器，通過(guò)預(yù)熱器，對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)熱處理。然后將預(yù)熱過(guò)后的工業(yè)廢水引入到蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器中，工業(yè)廢水將被加熱、蒸發(fā)、濃縮，最終，加熱蒸汽冷凝形成的蒸餾水流到蒸餾水收集罐內(nèi)，而二次蒸汽和濃縮液則一起進(jìn)入汽液分離器中。在汽液分離器中，濃縮液和二次蒸汽分離，最終，濃縮液流入到濃縮液收集罐中，而分離出來(lái)的二次蒸汽則被導(dǎo)入到機(jī)械式壓縮機(jī)內(nèi)。在機(jī)械式蒸汽壓縮機(jī)內(nèi)，通過(guò)對(duì)二次蒸汽壓縮、升溫、升壓，并引入到蒸發(fā)器中，然后對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行加熱、濃縮、蒸發(fā)、蒸餾處理。最終，通過(guò)重復(fù)循環(huán)使用二次蒸汽，完成整個(gè)工業(yè)廢水的處理過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水處理和節(jié)省能源的雙重目標(biāo)。

mvr蒸發(fā)器溶液在一個(gè)降膜蒸發(fā)器里，通過(guò)物料循環(huán)泵在加熱管內(nèi)循環(huán)。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱，將溶液加熱沸騰產(chǎn)生二次汽，產(chǎn)生的二次汽由渦輪增壓風(fēng)機(jī)吸入，經(jīng)增壓后，二次汽溫度提高，作為加熱熱源進(jìn)入加熱室循環(huán)蒸發(fā)。正常啟動(dòng)后，渦輪壓縮機(jī)將二次蒸汽吸入，經(jīng)增 壓后變?yōu)榧訜嵴羝?，就這樣源源不斷進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)出的水分最終變成冷凝水排出，從蒸發(fā)器出來(lái)的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣，原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率，生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的30效。為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡(jiǎn)單和操作方便，經(jīng)常使用單效離心再壓縮器，也可以是高壓風(fēng)機(jī)或透平壓縮器。這些機(jī)器在1:1.2到1:2壓縮比范圍內(nèi)其體積流量較高。對(duì)于低的蒸發(fā)速率，也可用活塞式壓縮機(jī)、滑片壓縮機(jī)或是螺桿壓縮機(jī)。

由于成本原因，單級(jí)離心壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)被普遍用于機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)。因此下述說(shuō)明是針對(duì)此類(lèi)設(shè)計(jì)。離心壓縮機(jī)是體積控制機(jī)器，即無(wú)論吸入壓力多大，體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與絕對(duì)吸入壓力成比例。

1)開(kāi)始使用時(shí)在1個(gè)月之內(nèi)更換二次潤(rùn)滑油，以后潤(rùn)滑油3-4個(gè)月內(nèi)更換一次。

2)打開(kāi)低封頭后，擰開(kāi)轉(zhuǎn)子U 型槽底部螺栓，每四個(gè)月檢查刮板更換刮板。

3)每二個(gè)月打開(kāi)底軸承，檢查底軸承磨損情況，必要時(shí)更換底軸承。

4)根據(jù)物料性質(zhì)應(yīng)定期用溫水或溶劑浸泡、清洗內(nèi)筒體。

5)每一個(gè)月向機(jī)械密封腔加密封液一次，密封液為20#機(jī)械油。