MVR结晶蒸发器

MVR蒸发器

可
行
性
报
告

石家庄华方机械设备有限公司
2013-12-10

目  录
前 言	- 2 -

一、MVR蒸发器主要设备简介	- 2 -

二、应用领域	- 3 -

三、应用前景	- 4 -

四、工作原理	- 5 -

五、机械蒸汽再压缩的原理	- 6 -

六、采用机械蒸汽再压缩的原因	- 7 -

七、金桥MVR节能改造项目概述……………………-8-










前    言
石家庄华方机械设备有限公司始建于1990年，位于石家庄经济技术开发区，工厂占地面积17000平米。是一家**生产蒸发设备、结晶设备、淀粉及淀粉糖成套设备、各类干燥设备和节能环保设备的**制造厂家。我公司生产的MVR蒸发器广泛用于液糖和玉米浸泡液浓缩蒸发及化工行业物料的蒸发浓缩，生物制药、化工行业废水浓缩结晶、无机盐化工产品浓缩结晶、药物的浓缩结晶等。MVR蒸发器是蒸汽机械再压缩技术（mechanical vapor recompression）的简称，是重新利用蒸发产生的二次蒸汽能量，从而减少对外界能量需求的一项节能技术。二次蒸汽，经过压缩机的压缩，压力和温度得以升高，热焓随之增加，被送到蒸发器的加 热室当作加热蒸汽即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽本 身将热量传递给物料本身冷凝成水。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。仅需少量蒸汽蒸发，主要靠回收二次蒸汽的余热和机械压缩就可维持正常蒸发。仅需少量冷却水去冷却二次蒸汽。可以实现低温蒸发，适合热敏物料浓缩。较低的能耗，蒸发每吨水较低只需要30KW的电能耗，总效能相当于20效蒸发器。
一、MVR蒸发器主要设备简介
1、预热器：很多情况待蒸发的原液在进入蒸发换热器之前的温度较低，为了充分利用系统内的热能，经常采用列管式或板式换热器对源液进行预加热。
2、蒸汽压缩机：它是MVR系统的核心部件，它通过对二次蒸汽进行压缩，提高系统内二次蒸汽的热焓，为系统连续提供蒸汽。根据原液的流量和沸点升高值等特性，可以选择罗茨或离心压缩机。对于沸点升高值较大的原液，压缩机可以多级串联使用。
3、汽液分离器：它是蒸汽和浓缩液体进行分离的装置。对于有  结晶的原液，可以将分离器和结晶器设计成一体，再加装强制循环泵，完成汽液分离，浓缩和结晶的功能。
4、蒸汽换热器：预热后的源液通过进料泵将其载入蒸汽换热器与由蒸汽压缩机产生的蒸汽进行换热，使其迅速汽化蒸发。根据原液的特性（粘度，是否有结晶和结垢等）选择换热器的形式。
5、控制中心：采用工控机和PLC构成MVR系列的实时监控中心。通过软件编程，实时采集各种传感器的状态信号，从而自动控制马达的转速、阀门关闭和调节、液体的流速和流量、温度和压力的控制和调节等，使系统工作达到动态平衡的状态。同时该设备还具有自动报警、自动记录参数和提供报表的各种功能。
二、应用领域
1、环保行业
（1）工业废水：
电镀和表面处理行业的废水
印染废水：浓缩无机盐和**盐，使废水达标排放或回用
造纸废水：从废水中回收氯化钠和*钠等无机盐，使废水达标排放或回用
炼金废水：从废水中回收无机盐，使废水达标排放或回用
橡胶废水：从废水中回收无机盐，使废水达标排放或回用
水泥废水：从废水中分离重金属，使废水达标排放或回用
（2）垃圾渗滤液：处理垃圾填埋场的渗透液
2、化工行业
（1）化工产品生产：亚氯酸钠和过*钠等化工原料
（2）海水淡化
（3）**添加剂的浓缩和结晶
（4）香料的提纯
3、食品行业
浓缩玉米浆和提取葡萄糖、氨基酸等
从玉米中提取“味精”、“鸡精”和“玉米淀粉”等产品
从果胶中提取的异丙醇的浓缩
芳香物的浓缩和提取
食品与发酵香料的分馏沉淀物、溶剂的精炼等
4、制药行业
生产中西药工艺过程中的蒸发、浓缩、结晶和干燥
低温蒸发那些高温时容易变性的西药。如维生素C等
5、制糖行业：制糖工艺中的糖液脱水、浓缩和干燥
6、制酒行业：乙醇蒸馏、葡萄酒的生产
7、制奶行业：奶粉生产工艺中的脱水和干燥，酸奶的生产
8、饮料行业：番茄酱、桃浆、苹果浆、杏浆、胡萝卜浆、猕猴桃浆等
三、应用前景
MVR节能蒸发器、蒸馏塔项目，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新鲜蒸汽，依靠蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。通过PLC、单片机、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。
特点：
1) 料液在管内的停留时间只有数秒钟乃至数十秒钟。这样短的时间, 而且存液量小, 故特别适用于热敏性料液之浓缩, 例如牛奶、橘子汁、医药的青霉素和链霉素、以及农药的春雷霉素和赤霉素等等, 可避免或减少物料的热分解。
2) 结构简单, 维修方便,可在减压、常压和加压下操作
3) 浓缩比不能太高，如浓缩比过高, 则因料液少, 管壁湿润差, 形成固体溶质粘附在壁上的“ 干管”现象, 不仅增加热阻, 而且堵塞加热管。
4) 只适用于蒸发中等粘度的料液,不适于有晶体析出的物料，不适于易结垢物料。
5) 蒸发水量可达0.5t/h~5t/h3) 适于食品药品等热敏性物料的蒸发，适于处理量较小的项目。
 四、工作原理
1、 MVR设备原理
MVR蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器，MVR为单体蒸发器，集多效降膜蒸发器于一身，根据所需产品浓度不同采取分段式蒸发，即产品在**次经过效体后不能达到所需浓度时，产品在离开效体后通过效体下部的真空泵将产品通过效体外部管路抽到效体上部再次通过效体，然后通过这种反复通过效体以达到所需浓度。效体内部为排列的细管，管内部为产品，外部为蒸汽，在产品由上而下的流动过程中由于管内面积增大而是产品呈膜状流动，以增加受热面积，通过真空泵在效体内形成负压，降低产品中水的沸点，从而达到浓缩，产品蒸发温度为60℃左右。产品经效体加热蒸发后产生的冷凝水、部分蒸汽和给效体加热后残余的蒸汽一起通过分离器进行分离，冷凝水由分离器下部流出用于预热进入效体的产品，蒸汽通过风扇增压器进行增压（蒸汽压力越大温度越高），而后经增压的蒸汽通过管路汇合一次蒸汽再次通过效体。设备启动时需一部分蒸汽进行预热，正常运转后所需蒸汽会大幅度减少，在风扇增压器对二次蒸汽加压的过程中由电能转化为蒸汽的热能，所以设备运转过程中所需蒸汽减少，而所需电量大幅增加。产品在效体流动的整个过程中温度始终在60℃左右，加热蒸汽与产品之间的温度差也保持在5—8℃左右，产品与加热介质之间的温度差越小越有利于保护产品质量、有效防止糊管。产品的浓缩度在50%左右时仅MVR蒸发器就能完成，当所需浓度为60%时则需安装闪蒸设备。
五、机械蒸汽再压缩的原理
由于成本原因，单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。因此下   述说明是针对此类设计。离心压缩机是体积控制机器，即无论吸入压力多大，体积流率几乎保持恒定。而质量流量的变化与**吸入压力成比例。   单级离心压缩机的压缩循环描绘在焓熵图中。单级离心压缩机需要的动力：   例如：将来自蒸发器的饱和水蒸汽从吸入状态p1=1.9 bar, t1=119 ℃压缩到p2= 2.7 bar, t2=161℃（压缩比 ∏= 1.4）。压缩循环沿着多变曲线1－2，蒸汽的比焓增加量Δhp。对于蒸汽的比焓h2，通过压缩机内效率（等熵效率）的等式：在此温度下，它进入到蒸发器的加热器。基于被吸入蒸汽的量，kg/hr。hp 单位多变（有效）压缩功，kJ/kg。hs 单位等熵压缩功，kJ/kg。   mvr能量变化图压缩机的等熵效率（内效率）除其他因素之外，单位多变压缩功 hp取决于多方指数κ和吸入气体的摩尔质量M，以及吸入温度和要求的压升。对于原动机（电动机、燃气机、涡轮机等）的实际耦合功率，考虑了更大的机械损耗余量。叶轮由标准材料制造的单级离心压缩机能够获得压缩因子1.8的水蒸汽压升，如果采用钛等更高质量的材料，压缩因子可高达2.5。这样一来，较终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍，或较大2.5倍，这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K，较大温升可到30K，这取决于吸入压力。就蒸发技术而言，通常的做法是根据相应的水沸点温度来表示其压力。这样，有效温差就被直接表示出来。
六、采用机械蒸汽再压缩的原因
1)单位能量消耗低  
 2) 因温差低使产品的蒸发温和   
3) 由于常用单效使产品停留时间短   
4) 工艺简单，实用性强   
5) 部分负荷运转特性优异   
6) 操作成本低   通过使用相对少的能量，即在压缩热泵情况下的压缩机叶轮的机械能，能量被加入工艺加热介质中并进入连续循环。在此情况下，不需要一次蒸汽作为加热介质。