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合众高科 | MVR工艺简析

日期:2017年1月18日 17:00
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MVR原理

 

MVR是蒸汽机械再压缩技术,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。

 

早在60年代,德国和法国已成功的将该技术用于化工、食品、造纸、医药、海水淡化及污水处理等领域。蒸发器其工作过程是将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。

 

MVR其工作过程是将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充分的利用,回收潜热,提高热效率,生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。

 

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机械蒸汽再压缩蒸发器(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。

 

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。  

 

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,压力p2就是吸入压力p1的1.8倍至2.5倍,这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K,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。

 

 

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。经济性相当于多效蒸发的20效。

 

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MVR蒸发器的主要特点

 

1)热效率高,节省能源,运行成本低:由于100%循环利用二次蒸汽的潜热,完全避免使用新鲜蒸汽,大大减少了能源消耗;蒸发一吨水的能耗只相当于传统蒸发器的20—25%。极大地降低企业运行成本,减少环境污染。没有废热蒸汽排放,节能效果十分显著。

2)由于采用压缩机提供热源,和传统蒸发器相比,温差小得多,能够达到温和蒸发,极大地提高产品质量、降低结垢。

3)无需冷凝器,结构与流程非常简单,比传统多效蒸发设备简单可靠。

4)自动化程度高:MVR蒸发器采用工控机和PLC控制系统以及变频技术,完全实现了无人值守的全自动运行;可连续运行,安全可靠。

5)清洁能源,没有任何污染。MVR蒸发器用电就可以运行。

 

 

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MVR蒸发器与多效蒸发器的费用比较

 

 

注:工业蒸汽价格按照180元/吨;电价按照0.5元/度

 

MVR技术工作过程是低温位的蒸汽经MVR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。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 MVR蒸发器 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。经济性相当于多效蒸发的20效。 

 

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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风机行业蓬勃发展,国内压缩机在国内的份额不断减少。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。

 

 

 

罗茨蒸汽压缩风机

 

 

罗茨压缩风机属于容积型风机,相对于普通离心压缩风机而言,压缩比高,单级压缩温升可达25摄氏度。

 

对于罗茨蒸汽压缩风机而言,由于其转速较低,因此具有更好的稳定性。

 

一般来说,罗茨蒸汽压缩风机的转速在980~1450r/min,普通离心蒸汽压缩风机的转速在6000~9000r/min,而单级高压离心风机的最高转速可达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。

 

 

普通离心蒸汽压缩风机

 

 

普通离心蒸汽压缩风机一般压缩升温为8~10摄氏度,目前主要应用机型基本为进口压缩风机,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风机串联,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。

 

 

单级高速离心压缩风机

 

 

单级高速离心压缩风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。

 

 

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合众高科MVR技术优势

 

 

1、围绕客户需求,以灵活的工艺设计为客户量身定制

我们不仅提供MVR系统设备,更以满足客户的实际需求为最高目标,根据客户的特点,以灵活的工艺设计量身定制整套方案,包括:最佳的MVR工艺前后配套方案;最优的性价比设备选购;充分考虑维护成本;让MVR高效、可靠的发挥作用。 

2、“预处理+MVR”的工艺思路,适用范围更广

针对不同水质,选用合适的预处理。包括膜法,双碱软化,离子交换等等手段,保证蒸发系统能够长周期稳定运行。同时针对水质特点,在蒸发器选型设计过程也会选取不同工艺,如竖管降膜,横管降膜,板式降膜,强制循环等,提高蒸发效率,增强抗冲击负荷,提高系统的适用范围。

  

3、组合工艺设计,实现零排放

工艺设计可以做到分盐结晶,同时浓缩水可以排放至蒸发塘,再使用强制雾化蒸发器进行蒸发,通过组合工艺实现真正零排放。

4、系统安全可靠、稳定性更高

系统全自动控制,关键参数选用进口高质量仪表监控,防止人为因素干扰。同时优化工艺设计,保证足够设计余量,确保系统在原料水质波动的情况下仍可平稳运行。

 

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案例应用

 

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