【壓縮機(jī)網(wǎng)】MVR工藝介紹

 

　　1、MVR原理

 

　　MVR是機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)（Mechanical Vapor Recompression）的簡(jiǎn)稱，是利用蒸發(fā)系統(tǒng)自身產(chǎn)生的二次蒸汽及其能量，將低品位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)的機(jī)械做功提升為高品位的蒸汽熱源。如此循環(huán)向蒸發(fā)系統(tǒng)提供熱能，從而減少對(duì)外界能源需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。

 

　　為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡(jiǎn)單和操作方便，可使用離心式壓縮機(jī)、羅茨式壓縮機(jī)。這些機(jī)器在1∶1.2到1∶2壓縮比范圍內(nèi)其體積流量較高。

 

　　2、機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（MVR蒸發(fā)器）

 

　　其工作過(guò)程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開(kāi)車啟動(dòng)外，整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)需生蒸汽。

 

　　如圖所示，將蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，然后返回蒸發(fā)器作為加熱蒸汽。
 

 

　　蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽溫度較低，但含有大量潛熱，二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提高溫度（壓力）后，送回原蒸發(fā)器的換熱器用作熱源，使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到充分的利用，回收潛熱，提高熱效率，經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的20效。

 

　　·MVR蒸發(fā)器主要特點(diǎn)：

 

　　1）無(wú)需生蒸汽

 

　　2）低能耗、低運(yùn)行費(fèi)用

 

　　3）可與結(jié)晶器組合，做成MVR形式的連續(xù)結(jié)晶器

 

　　·MVR蒸發(fā)器與多效蒸發(fā)器蒸發(fā)每噸水的費(fèi)用比較：

 

　　為了降低運(yùn)行成本，本方案采用MVR技術(shù)，此項(xiàng)目使用進(jìn)口風(fēng)機(jī)，將二次蒸汽壓縮，達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行需要的蒸發(fā)溫差。除了在系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)使用蒸汽將系統(tǒng)預(yù)熱外，整套系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)只需使用電力，不需補(bǔ)充生蒸汽。風(fēng)機(jī)的吸入端為部分真空，這樣可以降低晶漿進(jìn)入離心機(jī)時(shí)形成的閃蒸蒸汽。系統(tǒng)運(yùn)行不需要補(bǔ)充生蒸汽，因?yàn)橄到y(tǒng)產(chǎn)生的所有高溫冷凝水都被用于將物料預(yù)熱至接近沸點(diǎn)；風(fēng)機(jī)壓縮蒸汽時(shí)產(chǎn)生的熱能將用于完成剩余的物料預(yù)熱，同時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)產(chǎn)生的熱損失，提供足夠的熱能保證空氣和不凝汽的排出。
 

 

　　風(fēng)機(jī)采用變頻控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)。變頻控制可以讓風(fēng)機(jī)在最佳轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，消除入口導(dǎo)葉損失；通過(guò)軟啟動(dòng)，降低對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的沖擊，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)和電機(jī)的使用壽命。當(dāng)需要在低于系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的情況下運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器可以保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

 

　　MVR蒸發(fā)器系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部位該如何選擇？

 

　　隨著環(huán)保節(jié)能要求的進(jìn)一步提高，MVR蒸發(fā)器以很低的運(yùn)行成本，逐漸成為包括廢水濃縮處理在內(nèi)的蒸發(fā)裝置的首選。近兩年國(guó)內(nèi)機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)的份額也不斷增加。那么，MVR蒸發(fā)器中最關(guān)鍵的蒸汽壓縮機(jī)該如何選擇？

 

　　蒸汽壓縮機(jī)是熱回收系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關(guān)鍵設(shè)備。作用是將低壓（或低溫）的蒸汽加壓升溫，以達(dá)到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。

 

　　機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)分為羅茨蒸汽壓縮風(fēng)機(jī)和離心蒸汽壓縮風(fēng)機(jī)兩種，而離心蒸汽壓縮風(fēng)機(jī)又分為普通離心壓縮風(fēng)機(jī)和單級(jí)高速離心蒸汽壓縮機(jī)。不同的風(fēng)機(jī)類型具有不同的特點(diǎn)，在不同的應(yīng)用條件下也有自己的優(yōu)勢(shì)。

 

　　下圖為羅茨壓縮機(jī)、高速離心壓縮機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)的溫升—流量關(guān)系。
 

 

　　（1）羅茨蒸汽壓縮風(fēng)機(jī)

 

　　羅茨壓縮機(jī)屬于容積型風(fēng)機(jī)，相對(duì)于普通離心壓縮機(jī)而言，壓縮比高，單級(jí)壓縮溫升可達(dá)25攝氏度。

 

　　對(duì)于羅茨蒸汽壓縮機(jī)而言，由于其轉(zhuǎn)速較低，因此具有更好的穩(wěn)定性。

 

　　一般來(lái)說(shuō)，羅茨蒸汽壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速在980～1450r /min，普通離心蒸汽壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速在6000～9000r/min，而單級(jí)高壓離心機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)30000r/min。

 

　　當(dāng)然，對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其劣勢(shì)也很明顯，其單級(jí)體積流量過(guò)小、效率低、保養(yǎng)周期短（一般2000h/次）是其先天缺陷；同時(shí)羅茨風(fēng)機(jī)噪聲頻譜較寬，且以63-8000Hz的低中頻噪音為主要成份，在運(yùn)行中的噪聲高達(dá)100分貝以上，對(duì)人員健康傷害較大。

 

　　（2）普通離心蒸汽壓縮機(jī)

 

　　普通離心蒸汽壓縮機(jī)一般壓縮升溫為8～10攝氏度，目前主要應(yīng)用機(jī)型基本為進(jìn)口壓縮機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是效率高，性能穩(wěn)定。

 

　　在需要較高壓縮比的工況可將兩臺(tái)離心蒸汽壓縮機(jī)串聯(lián)，以獲得更高的壓縮溫升，但同時(shí)，風(fēng)機(jī)的效率會(huì)有所下降。

 

　　一般情況下，在蒸發(fā)過(guò)程中都有沸升的情況出現(xiàn)，有的溶液沸升甚至?xí)芨撸@時(shí)就需要兩級(jí)或三級(jí)風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用。

 

　　（3）單級(jí)高速離心壓縮機(jī)

 

　　單級(jí)高速離心壓縮機(jī)的顯著特點(diǎn)是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，有很高的壓縮比，從而壓縮溫升較高，最高可達(dá)25～30攝氏度，同時(shí)，它還有效率高、低能耗、更大處理量，因而應(yīng)用范圍更廣泛。

 

　　MVR技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

 

　　上世紀(jì)70年代隨著對(duì)能源需求的日漸增加以及能源價(jià)格的飛速上漲，MVR技術(shù)逐漸引起各國(guó)研究者的關(guān)注和研究，并成功的應(yīng)用于蒸發(fā)的操作中。

 

　　1957年德國(guó)GEA公司針對(duì)蒸發(fā)分離操作過(guò)程耗能高的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了商業(yè)化的MVR蒸發(fā)系統(tǒng)。應(yīng)用實(shí)踐表明，GEA公司開(kāi)發(fā)的MVR技術(shù)用于油罐車清洗工業(yè)廢水濃縮時(shí)的耗為 16.4kWh/t；用于濃縮各類型的乳制品和乳清制品時(shí)能耗為9.8kW·h/t；處理小麥淀粉廢水時(shí)的能耗為13.5kWh/t。1999年美國(guó)通用電氣公司開(kāi)始對(duì)MVR在重油開(kāi)采廢水回收蒸發(fā)上的應(yīng)用進(jìn)行研發(fā)，該系統(tǒng)每蒸發(fā)1噸水大約消耗15～16.3kWh，其能耗要比由加熱蒸汽驅(qū)動(dòng)的單級(jí)蒸發(fā)系統(tǒng)低到25～50倍。

 

　　2004年美國(guó)AGV Technologies公司在考慮了其他MVR技術(shù)基礎(chǔ)之上結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)了一種新的定名為刮膜旋轉(zhuǎn)盤的MVR水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)各效的傳熱面一改傳統(tǒng)樣式而采用旋轉(zhuǎn)盤形式，提高了傳熱效率且減小了污垢的生成，降低了系統(tǒng)的規(guī)模，系統(tǒng)的傳熱系數(shù)可達(dá)25kW·M^-2·℃^-1。

 

　　除了上述主要的機(jī)構(gòu)之外，在歐洲奧地利的GIG Karasek、瑞士的EVATHERM、德國(guó)的MAN Diesel &Turbo等對(duì)MVR水處理技術(shù)也進(jìn)行了應(yīng)用研究和推廣。中東一些國(guó)家則在致力于MVR技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用研究。可見(jiàn)，MVR技術(shù)已受到國(guó)外水處理領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并不斷得到認(rèn)可和應(yīng)用，尤其在海水淡化領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)MVR技術(shù)在熱分離系統(tǒng)中占有約33%的份額。

 

　　MVR技術(shù)從2007年起開(kāi)始從北美和歐洲進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，主要應(yīng)用在食品深加工、奶制品行業(yè)、工業(yè)廢水處理和飲料等行業(yè)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)不斷有高校和科研院所對(duì)該技術(shù)進(jìn)行著開(kāi)拓性研究，南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科院理化技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等都對(duì)MVR進(jìn)行了理論和實(shí)踐研究。2008年以來(lái)，隨著環(huán)保節(jié)能的呼聲越來(lái)越高，MVR開(kāi)始進(jìn)入平臺(tái)的上升期，大量運(yùn)用于商業(yè)實(shí)踐。