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MVR蒸发器原理、流程、能耗及特点

MVR蒸发器机械蒸汽再压缩技术)原理、流程、能耗及特点

 

一、MVR蒸发器原理

      MVR蒸发器是(mechanical vapor recompression)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技术。早在60年代,德国和法国已经成功的将该技术应用于化工制药造纸污水处理、海水淡化等行业。 
      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,整个蒸发过程中无生蒸汽。多效蒸发过程中,蒸发器某一效的二次蒸汽不能直接作为本效热源,只作为次效或次几效的热源。如作为本效热源必须额外给其能量,使其温度(压力)提高。蒸汽喷射泵只压缩部分二次蒸汽,而mvr蒸发器则可压缩蒸发器中所有的二次蒸汽。溶液在一个降膜蒸发器里,通过物料循环泵在加热管内循环。初始蒸汽用新鲜蒸汽在管外给热,将溶液加热沸腾产生二次汽,产生的二次汽由涡轮增压风机吸入,经增压后,二次汽温度提高,作为加热热源进入加热室循环蒸发。正常启动,涡轮压缩机将二次蒸汽吸入,经增压后变为加热蒸汽,就这样源源不断进行循环蒸发。蒸发出的水分最终变成冷凝水排出 。

     MVR蒸发器 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绝对吸入压力成比例。



 

       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 Π= 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。

      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,最终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍,或最大2.5倍,这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K,最大温升可到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。

      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,最终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍,或最大2.5倍,这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K,最大温升可到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。


二、流程

      从MVR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。


 

mvr示意图


      三、蒸汽压缩机

      用于MVR蒸发器气体压缩的机器是按照正位移原理或动力学原理来操作的。在正位移机器中,机器活动件将吸入室和压力室分隔开,操作室的体积减少而气体压力升高。在使用往复式压缩机的情况下,这样的过程通过气缸内活塞的运动来实现的。在动力式机器中,通过叶轮片高周速的旋转供给气体能量。气体首先被加速然后通过位于叶轮下游的扩散器减速。这样,高速度转化为压力能。根据流体通过叶轮的方向,将相关设备称为轴流、混流或离心式压缩机。最适用的压缩机类型取决于相关应用的操作条件。关键参数是需要达到的压升和待压缩蒸汽的流量。Π是最终压力p2与吸入压力p1的比值,定义为压缩比。由于蒸发装置经常是在真空范围内操作,加热表面负荷中等,温差小,所以通常采用离心式再压缩机。

      压缩机种类:动力式操作压缩机、混流式离心式、离心风机、单级离心压缩机、多级离心压缩机、罗茨风机、


 

示图

     四、特点

MVR蒸发器的特点

 

      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。

      单位能量消耗极低(蒸发一吨水需要耗电为25-75KW/H) 、因温差低,使产品的蒸发温和(实现蒸发温度18-42℃的低温蒸发而无需冷冻设备,特别适合于热敏性物料。)、由于常用单效使产品停留时间短、部分负荷运转特性优异、工艺简单,实用性强 、操作成本低。运行平稳,自动化程度高;

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