蒸汽壓縮機原理

　　【壓縮機網】隨著國內能源成本的上升和環保要求的提高（廢水零排放的指標要求），高效能量回收設備成為近些年發展的新趨勢。MVR（Mechanical Vapor Re-compression）-機械蒸汽再壓縮技術，是指將蒸發（蒸餾等）過程的二次蒸汽（溫度低、壓力低）用壓縮機進行壓縮，提高其溫度、壓力，重新作為熱源加熱需要被蒸發的物料，從而達到循環利用蒸汽的目的。蒸發過程不需要外加蒸汽，即用少量的電能獲得較多的熱能，從而減少系統對外界能源的需求的一項高效節能技術。MVR蒸發器中核心部件是蒸汽壓縮機，蒸汽壓縮機是熱回收系統對產生的新鮮蒸汽通過壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關鍵設備，對應于傳統多效蒸發工藝設備，廣泛應用于食品加工、化工、紙業、鹽場、制藥等領域的蒸汽壓縮再循環利用系統。

　　蒸汽壓縮機作用是將從再沸器出來的清潔蒸汽加壓，以達到工藝所需的壓力要求。該設備總體構成較為復雜，主要由壓縮系統、蒸汽降溫器和潤滑系統三個基本單元組成。早在上世紀80年代，國際上一些從事傳統蒸發行業的大公司已致力于這種機械蒸汽壓縮機的研制和開發，目前國內該類產品大多是從國外配套引進。目前采用的蒸汽壓縮機主要有容積式：羅茨式壓縮機、螺桿壓縮機；離心式：多臺串接式離心式壓縮機、多級低速離心式鼓風機、單級高速離心式鼓風機、組裝式壓縮機等。而在實際應用中多采用成熟的單級高速離心式蒸汽壓縮機和羅茨式蒸汽壓縮機。

　　MVR技術節能的核心是將二次蒸汽的熱焓通過壓縮提升其溫度作為熱源替代新鮮蒸汽，即外加一部分壓縮機做功來實現循環蒸發。從而可以不需要外部鮮蒸汽，依靠蒸發系統自循環來實現蒸發濃縮的目的。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。從理論上來看，使用MVR蒸發技術比傳統多效蒸發技術節省80%以上的能源，節省90%以上的冷凝水。為使蒸發裝置的制造盡可能簡單和操作方便，經常使用單效離心再壓縮器，也可以是高壓風機或透平壓縮器。這些機器在1：1.2到1：2壓縮比范圍內其體積流量較高。

　　蒸汽壓縮機是熱回收系統對產生的蒸汽通過壓縮作用而提高蒸汽溫度和壓力的關鍵設備。作用是將低壓（或低溫）的蒸汽加壓升溫，以達到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。蒸汽壓縮機總體構成較為復雜，主要由壓縮系統、蒸汽降溫器和潤滑系統三個基本單元組成。再沸器（蒸發器）內產生的蒸汽經過內嵌式微滴分離器除去蒸汽中的部分液體，然后再進入蒸汽壓縮機或相應的用汽點。在工藝設計時可留有不經壓縮的蒸汽旁路，以自動控制而滿足生產對不同蒸汽壓力和溫度的要求或防止壓縮機出現故障時維修的余地。

　　壓縮系統

　　蒸汽壓縮機壓縮形式根據原理不同，是由一個整體的齒輪裝置驅動的單級離心壓縮機。根據不同的需求壓縮機的形式也不盡相同，一般常見的有羅茨式壓縮機（容積式）、離心式壓縮機（速度式）等。

　　蒸汽降溫器

　　蒸汽降溫器是一個特別設計的噴嘴，它安裝在回收蒸汽管中。使流動中的蒸汽使盡量多的水霧化為蒸汽。通向降溫器的供水流量由降溫器后的蒸汽的溫度來控制。

　　潤滑系統

　　潤滑系統包括油罐、兩個并聯的水冷式冷卻器、一套并聯的油過濾器和兩個油泵。主油泵是一個螺桿泵，直接由低速齒輪軸驅動。備用油泵由電機驅動在啟動時使用。油冷卻器是一個管狀的換熱器，油在換熱管中流動。油罐上安裝有油除沫器和電加熱器，潤滑油通過油冷卻器和油過濾器從油罐泵送到齒輪箱，油的溫度由油冷卻器旁路的溫度控制器調節。油過濾器上有壓差指示器，以檢測過濾器中的污染物。

　　蒸汽壓縮機形式

　　根據流體通過蒸汽壓縮機葉輪的方向，將相關設備稱為軸流、混流或離心式壓縮機。z*適用的壓縮機類型取決于相關應用的操作條件。關鍵參數是需要達到的溫升和待壓縮蒸汽的流量。

　　在蒸發工業中，經常是在真空范圍內操作，加熱表面負荷中等，溫差小，所以通常采用離心式和羅茨式蒸汽壓縮機。

　　目前應用于水蒸氣壓縮的蒸汽壓縮機類型主要包括有羅茨式與離心式兩種。對于羅茨式的蒸汽壓縮機而言其優勢主要在于其壓比高，穩定性較高。從機械的角度來看越低的轉速其穩定性越高，通常情況下，羅茨式的蒸汽壓縮機為980rmp-1450rmp之間，而離心壓縮機轉速通常在9000rmp以上，然而對于羅茨式蒸汽壓縮機而言，其體積流過小、單機效率低是其先天缺陷。從技術角度分析羅茨式蒸汽壓縮機輪子往往加工精度要求較高，才能把漏氣率降低到可接受的范圍之內，而漏氣率是與整體的效率成反比的。相同加工精度的離心壓縮機漏氣率更小，效率更高。從材質角度分析，羅茨壓縮機滾子之間間隙很小，不宜采用不銹鋼等剛度較低的材質，否則易發生黏齒，所以一般采用碳鋼材質。為了提高壓縮機的耐腐蝕能力，在設計上提高二次蒸汽的純度，壓縮機采用碳鋼鍍鎳鉻的材質。而離心式蒸汽壓縮機的過流部件采用超級不銹鋼材質（2507）或鈦材，設備抗腐蝕能力強，在相同的腐蝕環境中壽命高。從工作原理上看，羅茨式蒸汽壓縮機為容積式風機，提供的壓差大，流量小，在高壓比小流量的工況中具有極大的優勢。對離心式蒸汽壓縮機為壓差式風機，提供的壓差小，流量大，排氣均勻，氣流無脈沖，在蒸發量較大的工況下通常被選用。

　　國內蒸汽壓縮機的發展狀況

　　國內z*早開發介入MVR市場的代表是德維透平（離心式）和樂科（羅茨式），在2013年以前，市場不溫不火。近兩年，隨著能源成本的上升和廢水零排放的環保要求提高，蒸汽壓縮機在國內得到了進一步的發展，尤其伴隨著沈鼓、陜鼓、金通靈、章鼓、三一重工、江增等大型機加工，風機行業的介入，利用其原有人才和技術上和加工水平的優勢，使得蒸汽壓縮機在技術上得到進一步的提高，產品更加穩定可靠，得到了用戶的信賴，使MVR產業得到了迅猛發展，在許多行業也取代了一些國外大品牌的市場。蒸汽壓縮機市場會隨著這些重量級企業的重視和參與，競爭程度將愈加激烈。

　　由于MVR工藝所要解決的是整個蒸發、結晶工藝，因此，蒸汽壓縮機廠家在開發市場階段，所要解決的問題不止會有壓縮機本身的技術與維護問題，還要解決整個MVR工藝的問題，因此，未來會形成企業與設計單位與蒸發器廠家聯手共同開發MVR市場的局面。

　　蒸汽壓縮機的應用

　　目前國內的蒸汽壓縮機主要運用于蒸發、結晶、塔器、干燥等化工領域，尤其在工業和市政廢水除鹽方面得到了廣泛發展。同時，也逐步取代了多效蒸發應用的中藥和醫藥中間體提取、蛋白氨基酸提取、染料、果汁濃縮等傳統行業。由于可凝性氣體的通性，蒸汽壓縮機也可運用溶劑回收這個方面，譬如甲醇、乙醇等。