机械式蒸汽再压缩技术(MVR)蒸发零排放详解
MVR蒸发器原理、处理工艺及应用详解

MVR蒸发器原理、处理工艺及应用详解1、MVR蒸发结晶技术介绍MVR是蒸汽机械再压缩技术的简称,MVR蒸发器是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。
MVR蒸发器的原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽,提高二次蒸汽的压力和温度。
被提高热能的二次蒸汽打入加热器对原液再进行加热,受热的原液继续蒸发产生二次蒸汽,从而实现持续的蒸发状态。
MVR技术的核心是将二次蒸汽的热烩通过压缩提升其温度作为热源替代新鲜蒸汽。
即外加一部分压缩机做功来实现循环蒸发,从而可以不需要外部鲜蒸汽,依靠蒸发系统自循环来实现蒸发浓缩的目的。
这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率。
从理论上来看,使用MVR蒸发器比传蒸发器节省60%-80%以上的能源,节省90%以上的冷却水。
2、废水处理MVR工作原理工业废水处理中,MVR蒸发装置的蒸汽机通过机械压缩方法即涡轮增压的原理使空气得到有效压缩,形成机械能与动能。
在较为封闭的容器内,相关装置通过加热与蒸发,可促进热力资源与电力能源之间的转化,由此解决能源消耗。
如上图,在MVR系统中,预热阶段的热源由蒸汽发生器提供,直至物料开始蒸发产生蒸汽。
物料经过加热产生的二次蒸汽,通过压缩机压缩成为高温高压的蒸汽,在此产生的高温高压蒸汽作为加热的热源。
蒸发腔内的物料经加热不断蒸发,而经过压缩机的高温高压蒸汽通过不断的换热,冷却变成冷凝水,即处理后的水。
压缩机作为整个系统的热源,实现了电能向热能的转换,避免了整个系统对外界生蒸汽的依赖与摄取。
3、系统主要组成(1)加热室加热室为列管式换热器,管程内为物料、壳程内为蒸汽,壳程内配有多个折流板,增加扰动强化传热。
采用强制循环轴流泵做动力,使物料循环蒸发,提高物料的流速以免换热管结垢。
(2)分离室/结晶室分离室/结晶室为立式装置,在蒸发中起到汽液分离、物料沉降、晶体生长的作用。
设计时应使物料有比较大的分离空间,减少物沫夹带,并考虑晶体的生长空间。
MVR蒸发技术简介

MVR蒸发技术简介一、MVR介绍MVR是Mechanical Vapor Recompression 的英文简称,是利用机械压缩二次蒸汽实现重复使用的蒸发方法。
MVR的基本原理是通过用压缩机把蒸发时生成的二次蒸汽压缩,提高其压力和温度,并最终返回蒸发器替代源蒸汽加热,这样形成一个加热→二次汽→加热的闭环。
理论上二次蒸汽的热量和质量要低于源蒸汽,但在实际压缩过程需要补充少量水去过热,这样压缩后蒸汽量与加热蒸汽基本相同,可完全取代源蒸汽并最终实现了“0”蒸汽蒸发,蒸发连续运转仅仅消耗压缩机所用电能。
二、MVR的优缺点(一)优点:1、非常节能当蒸发系统运行平稳后,MVR可以百分百利用二次汽热能,这一点和多效蒸发不同。
多效蒸发最后一效的二次汽通常利用率很低甚至无法利用,既然得不到100%利用,那么不被利用的二次汽通常需要冷却和真空除不凝气,这样又会有一部分能耗。
MVR不存在这类缺点,蒸发产生的二次汽百分百会被自身冷凝成水,如果预热流程设计得好,通常冷凝水的温度会比进料温度稍高一些,即二次汽冷凝水的余热都会被利用,因此MVR的能耗比多效蒸发低很多。
2、无蒸汽硬性需求MVR运行过程不需要蒸汽,可以解决一个蒸汽供应有困难企业的蒸发问题,而在环保要求越来越严格的今天,这类企业越来越多,因此非常适合国情。
3、蒸发温度可控对于热敏性物质蒸发而言,MVR与之是天作之合,例如奶类、果汁类、糖类、氧化胺、制药等等一系列物质,MVR可在蒸发过程很好地保护这些物质不变质变色,这些是多效蒸发所不能给予的。
(二)缺点1、电能需求MVR适用于有电能优势的企业,虽然MVR耗能要比多效低很多,但是由于所消耗的能量是电,多效蒸发消耗的是汽,电价和汽价以及投资等等综合起来,会有一部分企业生产成本不一定合算。
2、投资成本MVR是一个需要设备优良、控制系统完善的蒸发系统,都对于小型装置而言,MVR投资会比多效蒸发高很多,对于蒸发量达到每小时上百吨的大型装置,MVR会和多效蒸发相近。
MVR-机械式再压缩蒸发器知识汇总情况

MVR——机械式蒸汽再压缩技术第一章 MVR概述MVR:〔mechanical vapor repression 〕的简称。
MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术.1、原理利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统产生的二次蒸汽,提高二次蒸汽的焓,提高热焓的二次蒸汽进入蒸发系统作为热源循环使用,替代绝大局部生蒸汽,生蒸汽仅用于系统初启动用、补充热损失和补充进出料温差所需热焓,从而大幅度降低蒸发器的生蒸汽消耗,达到节能目的。
MVR的理论根底是波义耳定律推导而出,即PV/T = K,其含义是一定质量的气体的压强*体积/温度为常数,也就意味着当气体的体积减小,压强增大时,气体的温度也会随即升高;根据此原理,当稀薄的二次蒸汽在经体积压缩后其温度会随之升高,从而实现将低温、低压的蒸汽变成高温高压的蒸汽,进而可以作为热源再次加热需要被蒸发的原液,从而达到可以循环回收利用蒸汽的目的。
2、工艺流程图1 机械式蒸汽再压缩技术原理图 图2机械式蒸汽再压缩工艺流程图热损失 物料 浓缩液 蒸汽 电能原料压缩机 二次蒸汽 成品冷凝第二章压缩机详解一、压缩机用来压缩气体借以提高气体压力或输送气体的机械称为压缩机。
也有把压缩机称为“压气机〞和“气泵〞的。
提升的压力小于0.2MPa时,称为鼓风机。
提升压力小于0.02MPa时称为通风机。
1、压缩机分类〔1〕容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进展压缩,使该局部气体容积缩小、压力提高。
其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。
〔2〕动力式压缩机它首先使气体流动速度提高,即增加气体分子的动能;然后使气流速度有序降低,使动能转化为压力能,与此同时气体容积也相应减小。
其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。
动力式压缩机也称为速度式压缩机。
单级压缩机气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩两级压缩机气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩多级压缩机气体顺次通过屡次工作腔或叶轮压缩,相应通过几次便是几级压缩机名称容积流量/(m3/min)微型压缩机<1小型压缩机1~10中型压缩机10~100大型压缩机≥100活塞式转子式滑片式涡旋式单螺杆几种特殊的压缩机二、离心压缩机离心压缩机是产生压力的机械,是透平压缩机的一种。
机械蒸汽再压缩式蒸发器(MVR)

机械蒸汽再压缩式蒸发器(MVR),是将二次蒸汽经压缩机压缩后,使加热热量得到循环利用。
该系统能耗低,结构简单,运行稳定,无需冷凝器、冷却塔等设备,也无需生蒸汽、冷却水等公用工程。
该技术也适用于企业原有的多效蒸发系统的改造。
以每年蒸发量为10吨/小时的蒸发器为例,MVR运行费用比三效蒸发器的节省367.2万元。
技术特点:1)低能耗、低运行费用;2)占地面积小;3)公用工程配套少,工程总投资少,4)运行平稳,自动化程度高;5)无需原生蒸汽;6)可以在40℃以下蒸发而无需冷冻设备,特别适合于热敏性物料。
技术参数:1)蒸发一吨水需要耗电为23-70度电;2)可以实现蒸发温度17-40℃的低温蒸发(无需冷冻水系统);3)无需生蒸汽;4)无需冷凝器以及冷却水。
应用推广情况:■ 蒸发浓缩■ 蒸发结晶■ 低温蒸发从蒸发器出来的二次蒸汽,经压缩机压缩,压力、温度升高,热焓增加,然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。
这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率,生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。
为使蒸发装置的制造尽可能简单和操作方便,经常使用单效离心再压缩器,也可以是高压风机或透平压缩器。
这些机器在1:1.2到1:2压缩比范围内其体积流量较高。
对于低的蒸发速率,也可用活塞式压缩机、滑片压缩机或是螺杆压缩机。
蒸发设备紧凑,占地面积小、所需空间也小。
又可省去冷却系统。
对于需要扩建蒸发设备而供汽,供水能力不足,场地不够的现有工厂,特别是低温蒸发需要冷冻水冷凝的场合,可以收到既节省投资又取得较好的节能效果。
工艺流程的优化设计是投资节省的关键所在,例如,优化设计液柱静压,使冷凝水不回流,不倒灌,这样通常的多台冷凝水罐,只需设计一台就可以。
就蒸发器形式而言,要优先选择降膜蒸发器,因为降膜没有液柱静压力,纯热温差显著高于其它形式。
如果出于物料特性的原因选择其它形式的蒸发器,那么也应强化管内循环流速的设定,实验证明,提高流速可以使所需蒸发面积明显减少。
零排放水处理技术--4种核心工艺

零排放水处理技术--4种核心工艺所属行业: 水处理关键词:零排放工业废水膜技术所谓“零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动:即利用清洁生产,3R(Reduce,Reuse,Recycle) 及生态产业等技术,实现对自然资源的完全循环利用,从而不给大气,水体和土壤遗留任何废弃物。
一 RCC技术RCC的核心技术为“机械蒸汽再压缩循环蒸发技术”及“晶种法技术”、“混合盐结晶技术”(一)机械蒸汽再压缩循环蒸发技术1、机械蒸汽再压缩循环蒸发技术的基本原理所谓的机械蒸汽再压缩循环蒸发技术,是根据物理学的原理,等量的物质,从液态转变为气态的过程中,需要吸收定量的热能。
当物质再由气态转为液态时,会放出等量的热能。
根据这种原理,用这种蒸发器处理废水时,蒸发废水所需的热能,再蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放热能所提供。
在运作过程中,没有潜热的流失。
运作过程中所消耗的,仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵和控制系统所消耗的电能。
为了抵抗废水对蒸发器的腐蚀,保证设备的使用寿命蒸发器的主体和内部的换热管,通常用高级钛合金制造。
其使用寿命30年或以上。
蒸发器单机废水处理量由27吨/天起至3800吨/天。
如果需要处理的废水量大于单机最大处理量,可以按装多台蒸发器处理。
蒸发器在用晶种法技术运行时,也称为卤水浓缩器(Brine Concentrator)。
2、卤水浓缩器构造及工艺流程(1)待处理卤水进入贮存箱,在箱里把卤水的PH值调整到5.5-6.0之间,为除气和除碳作准备。
卤水进入换热器把温度升至沸点。
(2)加热后的卤水经过除气器,清除水里的不溶所体,如氧气和二氧化碳。
所属行业: 水处理关键词:零排放工业废水膜技术(3)新进卤水进入深缩器底槽,与在浓缩器内部循环的卤水混合,然后被泵输送到换热器管束顶部水箱。
(4)卤水通过装置,在换热管顶部的卤水分布件流入管内,均匀地分布在管子的内壁上,呈薄膜状,受地引力下降至底槽。
机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)技术详解

一、机械式蒸汽再压缩技术(以下简称MVR)是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽及其能量,将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。
如此循环向蒸发系统提供热能,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。
在该系统中,预热阶段的热源由蒸汽发生器提供,直至物料开始蒸发产生蒸汽。
物料经过加热产生的二次蒸汽,通过压缩机压缩成为高温高压的蒸汽,在此产生的高温高压蒸汽作为加热的热源,蒸发腔内的物料经加热不断蒸发,而经过压缩机的高温高压蒸汽通过不断的换热,冷却变成冷凝水,即处理后的水。
压缩机作为整个系统的热源,实现了电能向热能的转换,避免了整个系统对外界生蒸汽的依赖与摄取。
二、MVR系统设备组成从MVR蒸发工艺流程不难看出,MVR蒸发系统是由各个设备串联在一起所组成,各设备之间要在热力学和传热学方面巧妙地匹配,以使整个系统达到最佳效果。
系统中的主要设备有以下4个:1、压缩机。
MVR压缩机的选型主要有罗茨压缩机和离心压缩机两种。
罗茨鼓风机常被用来压缩小流量的蒸汽,属于是容积型压缩机,其提供风量小,温升大,适用于蒸发量小,沸点升高大的物料。
离心式压缩机为压差式风机,提供的压差小,流量大,温升小,排气均匀,气流无脉冲,适合蒸发量较大,沸点升高较小的物料。
综合来看,离心式压缩机的稳定性要优于罗茨压缩机,但离心式压缩机有时会发生喘振现象,会导致压缩机不稳定。
2、蒸发器。
蒸发处理装置的型式一般分为升膜蒸发和降膜蒸发两种。
其主要根据处理物的特性、能耗进行选择。
目前,国内主要采用降膜蒸发方式。
3、热交换器。
在MVR热泵蒸发工艺过程中,所使用的换热器多为间壁式换热器。
在这类换热器内,冷热流体不直接接触,而是通过间壁进行换热。
生产中常用的间壁式换热器类型有:列管式换热器、波纹式换热器和螺旋式换热器。
4、气液分离器。
气液分离器是提供物料和二次蒸汽分离的场所。
其作用主要为将雾沫中的溶液聚集成液滴,把液滴与二次蒸汽分离。
值得一提的是,分离器的设计要充分考虑蒸发量、蒸发温度、物料粘度、分离器液位等因素。
机械式蒸汽再压缩(MVR)蒸发器操作说明书

3.35自动化控制系统
MVR蒸发系统控制中心,通过对马达转速的调节,阀门、流量计、温度、压力的控制,以达到自动蒸发、清洗、停机等操作。自动报警保护系统不受损坏,保持系统动态平衡。
本套设备拥有触摸屏和上位机两套操作系统,操作更方便,观察更直接,容错性能更强。
机械蒸汽再压缩蒸发器的操作原理类似于热泵。蒸汽冷凝液的能量常用来预热产品进料,因此浪费的热量就大大减少。根据设备的操作条件,有时需要少量的额外蒸汽补充,有时又需剩余的蒸汽冷凝来保持蒸发器总体的热平衡和保证操作条件的稳定。
2.1 产品优势
节能:热效率高,节省能源,比能耗低,蒸发1t水的能耗大约是传统蒸发器的1/6到1/5。
天然有机产品工业
发酵液
谷氨酸、赖氨酸、甜菜碱
胶与明胶
技术明胶、食用明胶、皮胶
提取物
橡胶提取物
粘稠水
屠宰场废水、渔业加工废水、果皮压榨水、纤维压榨水、纤维板压榨水
有机废水
洗涤水、淀粉械式蒸汽再压缩(MVR)蒸发器,其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽,把电能转换成热能,提高二次蒸汽的焓,被提高热能的二次蒸汽打入蒸发室进行加热,以达到循环利用二次蒸汽已有的热能,从而可以不需要外部鲜蒸汽,通过蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。通过PLC、工业计算机(FA)、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速,保持系统蒸发平衡。从理论上来看,使用MVR蒸发器比传蒸发器节省80%以上的能源,节省90%以上的冷凝水,减少50%以上的占地面积。设备原理意图如下:
6预热后的90℃物料进入蒸发器后,和压缩后升高到100℃的二次蒸汽进行换热,整个系统达到热平衡,此时压缩机的轴功率为30*2kw。
零排放运行过程中MVR技术的综合利用

零排放运行过程中MVR技术的综合利用发布时间:2022-09-12T09:04:19.467Z 来源:《建筑设计管理》2022年9期作者:蒋加瑞肖强[导读] 机械蒸汽再压缩(MVR)技术是利用自身产生的二次蒸汽的蒋加瑞肖强鲁西化工集团股份有限公司动力分公司零排放事业部山东聊城 252211 摘要:机械蒸汽再压缩(MVR)技术是利用自身产生的二次蒸汽的能量以减少对外界能源需求的一项蒸发脱盐技术,可实现含盐废水浓缩减量化甚至零排放处理?本文主要就零排放运行过程中MVR技术的综合利用展开分析,为促进能源产业的绿色发展提供一定的支持。
关键词机械蒸汽再压缩技术;含盐废水;零排放水资源是人类宝贵的自然资源,它与经济和社会发展息息相关?火力发电是用水的大户,水是电力行业重要的生产资料?因此开展火电厂废水零排放研究不仅会解决电厂用水排水问题,还会产生很好的环境经济效益?从可持续发展的观点看,随着水资源的日益匮乏以及环保要求的严格,废水零排放是电厂用水发展的一种趋势?1机械蒸汽再压缩技术(MVR)概述高含盐废水中除了含有有机污染物外,还含有大量的无机盐,如Cl-?SO42-?Na+?Ca2+等离子,这些废水若未经处理直接排放,势必会对水体生物和水环境造成极大危害?关于这类废水的处理可以采用机械蒸汽再压缩技术(MVR)?该技术有运行稳定,资源回收率高?占地面积小?清洁环保?应用范围广?不需要添加药剂等优点?国外的MVR技术起步较早,在一些难处理废水领域,如垃圾填埋场渗透液的处理方面已有成功的案例?我国对这一技术的研究起步较晚,但近年来,一些大型企业开始从国外引进MVR技术,同时,MVR技术在处理含盐废水方面的研究也陆续展开,并取得了不错的效果?张金鸿等采用MVR技术对某污水厂的废水进行了6倍浓缩的中试研究,其出水的COD不超过50mg/L,NH3-N含量不超过10mg/L,达到了城市回用水水质标准? MVR技术核心是利用系统产生蒸汽的潜热进行待蒸发料液的加热,实现热量的循环利用? MVR系统能蒸发80%的水,能耗低?与其他蒸发技术相比,MVR技术恰好能有效回收利用蒸发器中所有的二次蒸汽,避免了热能浪费和冷却水需求这两个问题,从而达到节能的目的?毛彦霞对该技术处理含盐废水进行了中试试验,结果表明MVR技术处理含盐废水基本可行,不仅可回收高品质的冷凝水,而且有较高的浓缩和水回收率,大大减少含盐废水浓缩液的终端排放量,为实现含盐废水零排放奠定基础?但蒸发罐内部会出现大量的结垢现象,因此,当原水中的硬度较高时,需要增加沉淀?过滤等软化预处理工艺,防止蒸发罐内部结垢?待处理废水先进入预处理软化系统,除去易结垢阳离子,然后进入蒸发阶段的MVR系统,再加入阻垢剂,防止换热管内结垢,随后进行结晶和离心干燥?通过对废水进行软化?蒸发?结晶?干燥包装后,无需向地面水域排放废水,废水最终以蒸汽的形式排出,或以污泥等形式封闭?填埋处理,可实现废水零排放?2机械蒸汽再压缩技术处理高盐废水的应用2.1蒸发器型式蒸发器处理装置型式通常可划分成升膜蒸发器型式?降膜蒸发器型式?强制循环发器型式,多结合处理对象的特征?能耗开展选取?现阶段,我国多采用的蒸发器处理装置型式为强制循环发器或降膜蒸发器与强制循环发器相结合的?2.1.1降膜蒸发器型式降膜蒸发器是把溶液加入至降膜蒸发器加热室的管箱中,通过布液装置分配至每一换热管内,基于重力?气流及真空诱导的作用,液体表现为均匀膜状由上而下流动?在流动期间,经由加热介质加热汽化,形成液体?蒸汽一并转入蒸发器分离室开展气液分离,蒸汽转至冷凝器冷凝或者转至下一效蒸发器用以加热介质,液相则通过分离室排出?这期间加热?分离以及冷凝步骤都在同一系统中开展?降膜蒸发器有着传统系数相对高?液体滞留量小?停留时间短以及可防止泡沫产生等特征,现阶段被广泛应用于食品?医药?化工等领域的废水处理?有机溶液蒸发浓缩,且特别为热敏性物料所适用?2.1.2强制循环发器型式强制循环蒸发器是原料液由循环泵自下而上打入,沿加热室的管内向上流动?蒸汽和液沫混合物进入蒸发室后分开,蒸气由上部排出,流体受阻落下,经圆锥形底部被循环泵吸入,再进入加热管,继续循环?强制循环蒸发器是在设备内依靠循环泵所产生的强制流动,循环速度一般可达1.5~3.5m/s,具有蒸发速率高,浓缩比重大,适用于有结垢性?结晶性?热敏性(低温)?高浓度?高粘度并且含不溶性固形物等化工?食品?制药?环保工程?废液蒸发回收等行业的蒸发浓缩?2.2蒸发器安装位置2.2.1外置型蒸发装置外置型蒸发装置的蒸发器和换热器属于一种单独设备,为系统的一个构成成分?溶液经由预热器预热之后转至蒸发器和换热器中,借助蒸汽冷凝过程产生的热量进行升温蒸发,形成的液体?蒸汽转至汽水分离器中,经分离的蒸汽经由蒸汽压缩机压缩转至蒸汽换热器,冷凝成水后排至凝水罐内,分离形成的浓缩液则经由出料泵排出?外置型蒸发装置主体设备由四个部分构成,分别为预热器?蒸汽压缩机?蒸发器?换热器及气液分离器等?外置型机械蒸汽再压缩工艺流程,见图1?2.2.2内置型蒸发装置内置型蒸发装置的换热器设置于蒸发室内部,并由减速机传动,且上部设有分离器,这些单独的设备统一设计为一体化设备?溶液经由预热器预热之后转至蒸发器中,加热器在蒸发器中旋转,借助蒸汽换热器产生的余热使溶液升温蒸发,形成的液体?蒸汽经蒸汽压缩机升温?增压后,转至换热器换热,形成的冷凝水排至冷凝水箱,外部冷却水选取原液,经由循环水泵强化循环使用?借助出料泵将浓缩液排至浓液罐,开展深入结晶处理?与外置型蒸发装置比较,内置型蒸发装置有着操作方便?结构紧凑?安装方便?成本低等优势?2.3蒸发器及换热器材质蒸发器及换热器材质多以不锈钢?双相钢?钛及钛合金为主,但钛及钛合金存在经济成本昂贵?加工要求高的不足?合理的材质能够适用于处理水质,有着成本低?能耗小等特征?蒸发器及换热器材质的选取应当结合设备的操作温度?压力以及处理物料腐蚀性等指标进行综合考虑和开展?3机械蒸汽再压缩技术在高盐废水处理的发展结合系统运行管理实践及实验研究,可得出一旦原水钙相对高,蒸发罐内便易产生结垢情况,对出水水质?水回收率及换热效果构成不利影响?又一次开启设备之前,要自人孔转至蒸发罐中开展人工除垢或化学清洗,因此,为了实现MVR技术的有效发展,务必要处理好设备防腐阻垢问题?鉴于工业含盐废水的多样性及成分的复杂性,要求工艺设计人员对物料进行检验检测并制定合理的处理方案是至关重要的? 4结语国家“十二五”规划明确提出建设资源节约型、环境友好型社会,尤其对化工、电力及钢铁等高耗水行业和大型排污企业,国家对其节水减排工作提出更为严格的要求。
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机械式蒸汽再压缩技术(MVR)蒸发零排放详解
1、MVR原理
MVR是机械式蒸汽再压缩技术(Mechanical Vapor Recompression)的简称,是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽及其能量,将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。
如此循环向蒸发系统提供热能,从而减少对外界能源需求的一项节能技术。
为使蒸发装置的制造尽可能简单和操作方便,可使用离心式压缩机、罗茨式压缩机。
这些机器在1∶1.2到1∶2压缩比范围内其体积流量较高。
2、机械蒸汽再压缩蒸发器(MVR蒸发器)
其工作过程是低温位的蒸汽经压缩机压缩,温度、压力提高,热焓增加,然后进入换热器冷凝,以充分利用蒸汽的潜热。
除开车启动外,整个蒸发过程中无需生蒸汽。
如图所示,将蒸发过程中产生的二次蒸汽进行压缩,然后返回蒸发器作为加热蒸汽。
蒸发产生的二次蒸汽温度较低,但含有大量潜热,二次蒸汽经压缩机压缩提高温度(压力)后,送回原蒸发器的换热器用作热源,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。
这样原来要废弃的蒸汽就得到充分的利用,回收潜热,提高热效率,经济性相当于多效蒸发的20效。
·MVR蒸发器主要特点:
1)无需生蒸汽
2)低能耗、低运行费用
3)可与结晶器组合,做成MVR形式的连续结晶器
·MVR蒸发器与多效蒸发器蒸发每吨水的费用比较:
为了降低运行成本,本方案采用MVR技术,此项目使用进口风机,将二次蒸汽压缩,达到系统运行需要的蒸发温差。
除了在系统开启时使用蒸汽将系统预热外,整套系统正常运行时只需使用电力,不需补充生蒸汽。
风机的吸入端为部分真空,这样可以降低晶浆进入离心机时形成的闪蒸蒸汽。
系统运行不需要补充生蒸汽,因为系统产生的所有高温冷凝水都被用于将物料预热至接近沸点;风机压缩蒸汽时产生的热能将用于完成剩余的物料预热,同时补偿系统产生的热损失,提供足够的热能保证空气和不凝汽的排出。
风机采用变频控制电机驱动。
变频控制可以让风机在最佳转速下运行,消除入口导叶损失;通过软启动,降低对整个系统的冲击,延长风机和电机的使用寿命。
当需要在低于系统设计能力的情况下运行时,通过调节变频器可以保证系统的经济运行。
MVR蒸发器系统中最关键的部位该如何选择?
随着环保节能要求的进一步提高,MVR蒸发器以很低的运行成本,逐渐成为包括废水浓缩处理在内的蒸发装置的首选。
近两年国内机械蒸汽压缩机行业蓬勃发展,国内压缩机的份额也不断增加。
那么,MVR蒸发器中最关键的蒸汽压缩机该如何选择?
蒸汽压缩机是热回收系统对产生的蒸汽通过压缩作用而提高蒸汽汽温度和压力的关键设备。
作用是将低压(或低温)的蒸汽加压升温,以达到工艺或者工程所需的温度和压力要求。
机械蒸汽压缩机分为罗茨蒸汽压缩风机和离心蒸汽压缩风机两种,而离心蒸汽压缩风机又分为普通离心压缩风机和单级高速离心蒸汽压缩机。
不同的风机类型具有不同的特点,在不同的应用条件下也有自己的优势。
下图为罗茨压缩机、高速离心压缩机和离心鼓风机的温升—流量关系。
(1)罗茨蒸汽压缩风机
罗茨压缩机属于容积型风机,相对于普通离心压缩机而言,压缩比高,单级压缩温升可达25摄氏度。
对于罗茨蒸汽压缩机而言,由于其转速较低,因此具有更好的稳定性。
一般来说,罗茨蒸汽压缩机的转速在980~1450r /min,普通离心蒸汽压缩机的转速在6000~9000r/min,而单级高压离心机的最高转速可达30000r/min。
当然,对于罗茨风机来说,其劣势也很明显,其单级体积流量过小、效率低、保养周期短(一般2000h/次)是其先天缺陷;同时罗茨风机噪声频谱较宽,且以63-8000Hz的低中频噪音为主要成份,在运行中的噪声高达100分贝以上,对人员健康伤害较大。
(2)普通离心蒸汽压缩机
普通离心蒸汽压缩机一般压缩升温为8~10摄氏度,目前主要应用机型基本为进口压缩机,优点是效率高,性能稳定。
在需要较高压缩比的工况可将两台离心蒸汽压缩机串联,以获得更高的压缩温升,但同时,风机的效率会有所下降。
一般情况下,在蒸发过程中都有沸升的情况出现,有的溶液沸升甚至会很高,这时就需要两级或三级风机串联使用。
(3)单级高速离心压缩机
单级高速离心压缩机的显着特点是风机转速高,有很高的压缩比,从而压缩温升较高,最高可达25~30摄氏度,同时,它还有效率高、低能耗、更大处理量,因而应用范围更广泛。
MVR技术发展状况
上世纪70年代随着对能源需求的日渐增加以及能源价格的飞速上涨,MVR技术逐渐引起各国研究者的关注和研究,并成功的应用于蒸发的操作中。
1957年德国GEA公司针对蒸发分离操作过程耗能高的问题,开发出了商业化的MVR 蒸发系统。
应用实践表明,GEA公司开发的MVR技术用于油罐车清洗工业废水浓缩时的耗为16.4kWh/t;用于浓缩各类型的乳制品和乳清制品时能耗为9.8kW·h/t;处理小麦淀粉废水时的能耗为13.5kWh/t。
1999年美国通用电气公司开始对MVR在重油开采废水回收蒸发上的应用进行研发,该系统每蒸发1吨水大约消耗15~16.3kWh,其能耗要比由加热蒸汽驱动的单级蒸发系统低到25~50倍。
2004年美国AGV Technologies公司在考虑了其他MVR技术基础之上结合自身技术优势,开发了一种新的定名为刮膜旋转盘的MVR水处理系统。
该系统各效的传热面一改传统样式而采用旋转盘形式,提高了传热效率且减小了污垢的生成,降低了系统的规模,系统的传热系数可达25kW·M-2·℃-1。
除了上述主要的机构之外,在欧洲奥地利的GIG Karasek、瑞士的EVATHERM、德国的MAN Diesel &Turbo等对MVR水处理技术也进行了应用研究和推广。
中东一些国家则在致力于MVR技术在海水淡化领域的应用研究。
可见,MVR技术已受到国外水处理领域的广泛关注,并不断得到认可和应用,尤其在海水淡化领域。
据统计,在世界范围内MVR技术在热分离系统中占有约33%的份额。
MVR技术从2007年起开始从北美和欧洲进入中国市场,主要应用在食品深加工、奶制品行业、工业废水处理和饮料等行业。
同时,国内不断有高校和科研院所对该技术进行着开拓性研究,南京航空航天大学、西安交通大学、中科院理化技术研究所、北京工业大学、北京航空航天大学等都对MVR进行了理论和实践研究。
2008年以来,随着环保节能的呼声越来越高,MVR开始进入平台的上升期,大量运用于商业实践。