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MVR 蒸发技术
蒸发浓缩是一个重要的化工过程, 使低浓度的液体物料,经过蒸发器的蒸发作用,除去大量的水分而获得高浓度的物料。 
蒸发浓缩是热能消耗很大的化工过程对于单效蒸发装置,蒸发稀物料中一吨水,几乎要消耗一吨蒸汽,这还不包括热损失和冷料预热所需蒸汽,这样使得物料浓缩的加工成本很高。为降低加工成本可采取以下措施,以降低蒸汽耗量。 
 
一、 多效蒸发 
多效蒸发,仅在第一效输入新蒸汽,作为该效的加热蒸汽。第一效蒸发产生的二效蒸汽,作为第二效的加热蒸汽,第二效蒸发产生的二次蒸汽,作为第三效的加热蒸汽,以此类推可进行很多效,但仅在第一效用了新蒸汽,而蒸出的水份等于ND,(N—效数,D—第一效新蒸汽量),可见节省了大量的蒸汽。多效蒸发的蒸汽耗量如下表: 
多效蒸发的蒸汽消耗
效数 1 2 3 4 5
理论消耗 kg 蒸汽/kg 水 1 0.5 0.33 0.25 0.2
实际消耗 kg 蒸汽/kg 水 11 0.57 0.4 0.3 0.27
相对N-1 效节汽百分比   48% 30% 25% 10%

注:均不含物料从入口温度加热到蒸发温度,用新蒸汽补充加热的蒸汽耗量 



分析表中的数据,一效和二效比较,理论上二效的蒸汽消耗比一效降低了50%,而四效和五效比较,五效只比四效降低了5%。这就说效数增加,蒸汽消耗虽然一直都在下降, 但下降度幅度,渐渐减小。 
另一方面,由于溶液沸点升值等因素,温差损失,随效数增加而递增,导致有效的传热温差减小,如下图:


以上分析,蒸发效数不是越多越好,效数达到一定程度后,再增加效数, 节汽效果递增不多,而设备的投资直线上升,特别是对淀粉糖、糖醇等热敏性物料的浓缩,蒸发温度不宜高于100℃,且溶液的沸点升值又较大,故效数不宜过多。下图表示了效数与成本的关系。总成本最低的位置是最佳的效数。
 

 

二、 热力蒸汽再压缩(TVR)多效蒸发 
热力蒸汽再压缩多效蒸发,与常规多效蒸发不同之处是,第一效的加热蒸汽,采用由热泵产生的混合蒸汽。其原理是:将新蒸汽,通入热泵的喷嘴,由于流速很高,混合室的压力降低,吸入二次蒸汽并进行混合,然后进入扩散管, 此时流速降低,动能转化为压能,使得混合蒸汽的压力和温度,达到加热蒸汽的状态。如果热泵吸入的二次蒸汽量和新鲜蒸汽量等同,则混合蒸汽量是新蒸汽量的两倍,该混合蒸汽,在蒸发器内加热物料,使物料蒸发产生的二次蒸汽量也几乎等于两倍的新蒸汽,这些二次蒸汽在分离器中分离出来后,其中二分之一被热泵吸回,再次压缩、混合,成为第一效的加热蒸汽;另外的二分之一的二次蒸汽,进入第二效,作为第二效的加热蒸汽, 由此可见,热泵在节约蒸汽方面起了一效蒸发的作用。如TVR 三效蒸发,相当于常规的四效蒸发。如果热泵的新蒸汽和吸入的二次蒸汽比值,不是1:1 而1:1.2、1:1.3… 则热泵将起到1.2 效1.3 效或更高的作用。

三、 机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发
澳门新葡亰网站 用离心式蒸汽压缩机将二次蒸汽压缩至加热蒸汽的性能,进入蒸发器加热侧加热物料,物料受热蒸发后产生的二次蒸汽在汽水分离器中分离,再被压缩机吸入、压缩,提高性能成为加热蒸汽,其原理如下图。

澳门新葡亰网站 MVR 蒸发,除开机时需加蒸汽外,正常生产无需外加新蒸汽,也基本无或很少二次汽需冷凝排放,仅压缩机功耗大,但目前我国电价比汽价便宜很多, 导致MVR 蒸发,经济效益甚好。下图可以估算电驱动离心式压缩机的轴功率:

装置流程图


该装置与TVR三效的经济效益比较
蒸发工艺 MVR蒸发 TVR三效蒸发
装置总投资 ★270万 105万元
年运行费(不含折旧) ▲108.8万元 295.7万元
MVR蒸发超过TVR三效蒸发的投资回收期Y Y=(270-105)/(295.7-108.8)=0.88年≈10.6月
回收期过后的年增益M M=295.7-108.8=186.9万元

建设新装置的经济估算表:按每小时蒸发吨水计
装置类型 MVR板式蒸发 常规四效板式蒸发
装置投资(不含土建)万元/吨水 60 22
正常运转费用(不含设备折旧)元/吨水·时 30 74
超额回收期Y Y=(60-22)/(74-30)*10000=8836时(约1年1月)
回收期后年增益M M=(74-30)*8000/10000=35.2万元/吨水·年

澳门新葡亰网站 MVR蒸发除了有较好的经济利益,还有较好的社会利益,即:正常运转后,零新蒸汽消耗,省了煤,减少了CO2排放;零或接近于零二次蒸汽需去冷凝,减少了循环冷却水的污染。