MVR蒸發器,是英文mechanical vapor recompression的簡稱。mvr是重新利用它自身產生的二次蒸汽的能量,從而減少對外界能源的需求的一項技術。
二次蒸汽,經過壓縮機的壓縮,壓力和溫度得以升高,熱焓隨之增加,被送到蒸發器的加熱室當作加熱蒸汽即生蒸汽使用,使料液維持蒸發狀態,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,德國和法國已經成功的將該技術應用于化工、制藥、造紙、污水處理、海水淡化等行業。
其工作過程是低溫位的蒸汽經壓縮機壓縮,溫度、壓力提高,熱焓增加,然后進入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動外,整個蒸發過程中無需生蒸汽。
多效蒸發過程中,蒸發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蒸發器則可壓縮蒸發器中所有的二次蒸汽。
能量圖
能量圖
溶液在一個降膜蒸發器里,通過物料循環泵在加熱管內循環。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱,將溶液加熱沸騰產生二次汽,產生的二次汽由渦輪增壓風機吸入,經增壓后,二次汽溫度提高,作為加熱熱源進入加熱室循環蒸發。正常啟動后,渦輪壓縮機將二次蒸汽吸入,經增壓后變為加熱蒸汽,就這樣源源不斷進行循環蒸發。蒸發出的水分終變成冷凝水排出。
由于成本原因,單級離心壓縮機和高壓風機被普遍用于機械蒸汽再壓縮系統。因此下述說明是針對此類設計。離心壓縮機是體積控制機器,即無論吸入壓力多大,體積流率幾乎保持恒定。而質量流量的變化與吸入壓力成比例。
單級離心壓縮機的壓縮循環描繪在焓熵圖中。單級離心壓縮機需要的動力:
例如:將來自蒸發器的飽和水蒸汽從吸入狀態p1=1.9 bar, t1=119 ℃壓縮到p2= 2.7 bar, t2=161℃(壓縮比 Π= 1.4)。壓縮循環沿著多變曲線1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。對于蒸汽的比焓h2,通過壓縮機內效率(等熵效率)的等式:在此溫度下,它進入到蒸發器的加熱器?;诒晃胝羝牧?,kg/hr。hp 單位多變(有效)壓縮功,kJ/kg。hs 單位等熵壓縮功,kJ/kg。
壓縮機的等熵效率(內效率)除其他因素之外,單位多變壓縮功 hp取決于多方指數κ和吸入氣體的摩爾質量M,以及吸入溫度和要求的壓升。對于原動機(電動機、燃氣機、渦輪機等)的實際耦合功率,考慮了*大的機械損耗余量。葉輪由標準材料制造的單級離心壓縮機能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升,如果采用鈦等*高質量的材料,壓縮因子可高達2.5。這樣一來,終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍,或大2.5倍,這對應于飽和蒸汽溫度升高約12-18K,大溫升可到30K,這取決于吸入壓力。就蒸發技術而言,通常的做法是根據相應的水沸點溫度來表示其壓力。這樣,有效溫差就被直接表示出來。
自然外循環蒸發器中溶液靠料液密度差循環:液體在加熱室管內受熱,溫度升高,密度變小,與循環管道中的冷溶液產生密度差引發液體在加熱管內向上、循環管內向下的循環流動。被加熱后的溶液以顯熱的形式進入蒸發室閃蒸、降溫。之后又向下進入循環管,循環加熱蒸發。
自然循環蒸發溶液在設備內的循環速度不大,一般小于1米/秒。為了防止結垢和晶析,加熱管應在浸沒狀態下操作。這種蒸發器適用于結垢不嚴重和腐蝕性較小溶液的濃縮。其優點為結構簡單,便于制造,動力消耗低。缺點是溶液循環速度較慢不適用于粘度較大、有大量結晶的物料,不能就地清洗,物料受熱時間過長,不適于熱敏性物料。
機械式蒸汽再壓縮(MVR)蒸發器,其原理是利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發產生的二次蒸汽,把電能轉換成熱能,提高二次蒸汽的焓,被提高熱能的二次蒸汽打入蒸發室進行加熱,以達到循環利用二次蒸汽已有的熱能,從而可以不需要外部鮮蒸汽,通過蒸發器自循環來實現蒸發濃縮的目的。
通過PLC、工業計算機(FA)、組態等形式來控制系統溫度、壓力、電機轉速,保持系統蒸發平衡。從理論上來看,使用MVR蒸發器比傳蒸發器節省80%以上的能源,節省90%以上的冷凝水,減少50%以上的占地面積。
MVR其基本原理是:對蒸發過程中產生的廢熱蒸汽通過逆流洗滌及機械再壓縮,提高廢熱蒸汽的清潔度及熱焓,重新利用,達到節能與環保的目的。
MVR壓縮機可使用離心式壓縮機,或者羅茨式壓縮機。這些機器在1:1.2到1:2壓縮比范圍內其體積流量較高。 蒸發設備緊湊占地面積小所需空間也小。又可省去冷卻系統。對于需要擴建蒸發設備而供汽,場地不夠的現有工廠供水能力不足,特別是低溫蒸發需要冷凍水冷凝的場合,可以收到既節省投資又**較好的節能效果。
MVR除開車啟動外,整個蒸發過程中無生蒸汽(有些物料來料溫度低,預熱至沸點需要少量蒸汽)。多效蒸發過程中,蒸發器某一效必須額外給其熱源能量,使其溫度(壓力)提高;蒸汽噴射泵(TVR)只能壓縮部分二次蒸汽。而MVR蒸發器則可回收利用蒸發器中所有的二次蒸汽。蒸發一噸水需要耗電為25-70度電,生蒸汽經濟性相當于多效蒸發的20-30效,減少了對外部加熱及冷卻資源的需求,降低能耗,減少污染。
多效蒸發器也是分為很多種的,不同的使用環境所需要的多效蒸發器規格和功能都是不盡相同的,很多朋友往往不知道該如何選擇多效蒸發器,不知道在考慮的時候該考慮哪些問題。為了幫助大家了解這個問題,為大家詳細介紹:
選擇多效蒸發器應該考慮哪些問題
1、有腐蝕性的溶液,蒸發腐蝕性溶液時,加熱管應采用材質制成,或內壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染,也可采用直接加熱蒸發器。
2、溶液的黏度,蒸發過程中溶液黏度變化的范圍是選型首要考慮的因素。
3、有晶體析出的溶液,對蒸發時有晶體析出的溶液應采用外熱式蒸發器或強制循環式蒸發器。
4、溶液的熱穩定性,對長時間受熱易分解、易聚合以及易結垢的溶液蒸發時,應采用滯料量少、停留時間短的蒸發器。
蒸發器一般分為間接加熱蒸發器和直接加熱蒸發器。但不管是哪種蒸發器,蒸發器結構都會有加熱室、分離器。
主要由加熱室和蒸發室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發所需要的熱量,促使液體沸騰汽化;蒸發室使氣液兩相分離。
按操作壓力分:
可分為常壓、加壓和減壓(真空)蒸發操作。很顯然,對于熱敏性物料,如抗生素溶液、果汁等應在減壓下進行。而高粘度物料就應采用加壓高溫熱源加熱(如導熱油、熔鹽等)進行蒸發。
按效數分:
可分為單效與多效蒸發。若蒸發產生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,稱為單效蒸發。若將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽,并將多個蒸發器串聯,此蒸發過程即為多效蒸發
蒸發器是制冷件中很重要的一個部件,低溫的冷凝液體通過蒸發器,與外界的空氣進行熱交換,氣化吸熱,達到制冷的效果。
蒸發器主要由加熱室和蒸發室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發所需要的熱量,促使液體沸騰汽化;蒸發室使氣液兩相分離。
加熱室中產生的蒸氣帶有大量液沫,到了較大空間的蒸發室后,這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸氣分離。通常除沫器設在蒸發室的*部。
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