my889900 2022-10-27 132 0
蒸發結晶技術起源于十九世紀30年代,經過研究實踐,到二十世紀初瑞士制造出第一個簡單的MVR蒸發結晶系統。MVR是蒸汽機械再壓縮技術(Mechanical Vapor Recompression )的縮寫,與單效、多效蒸發(MED)、多級閃蒸(MSF)技術相比較,MVR是一種通過壓縮機重新利用系統自身產生的二次蒸汽的能量,從而減少對生蒸汽的需求的一項節能技術。隨著環保節能、碳排放等指標的要求逐步提高,電力成本的逐步下降,MVR蒸發結晶技術的優勢日益明顯。
MVR原理
MVR的理論基礎是根據波義耳定律推導而出;即PV/T= K(定值)。根據此原理,當稀薄的二次蒸汽在經體積壓縮后其溫度會隨之升高壓力增加,從而實現將低溫、低壓的蒸汽變成高溫高壓的蒸汽,進而可以作為熱源再次加熱需要被蒸發的原液,從而達到可以循環回收利用蒸汽的目的。
MVR正是利用了這一理論基礎,利用機械式壓縮機將蒸發后的二次蒸汽再壓縮以提高其焓值,壓縮后的蒸汽被再次送入加熱室作為熱源加熱來料,自身放熱相變成為冷凝水排出,被加熱的物料經汽化濃縮后作為終產物排出系統。這樣形成一個加熱→產生二次蒸汽→壓縮二次蒸汽→再加熱的閉環過程。
MVR蒸發系統主要由預熱器、蒸發器、氣液分離器、蒸汽壓縮機、循環泵、冷凝器、真空泵、控制系統以及相關附屬設備組成,其中蒸汽壓縮機和蒸發器是MVR系統的核心組件。
MVR的工作過程是將分離器分離出來的低溫位的蒸汽送入壓縮機進行壓縮,提高其溫度、壓力,增加其熱焓值,壓縮后的蒸汽進入換熱器對物料進行加熱,從而充分利用蒸汽的潛熱。加熱后的物料被濃縮同時產生二次蒸汽被壓縮機壓縮循環使用。物料進入蒸發器后通過循環泵在系統內循環加熱,濃縮到一定程度排除系統。預熱器起到對物料升溫的作用,同時將冷凝排出的熱能循環利用。
MVR優勢
另外與其它蒸發技術相比,MVR具有很多優點,最大的有點是節省能耗。首先MVR利用了高能效蒸汽壓縮機將物料中產生的二次蒸汽進行壓縮,把電能轉換成熱能以提高二次蒸汽的焓值。被提高熱能的二次蒸汽壓入換熱器進行加熱,以達到循環利用二次蒸汽已有的熱能,從而不需要外部生蒸汽,依靠蒸發系統自循環來實現蒸發濃縮。其次,這一過程不但循環利用的二次蒸汽的熱能,還省去了對高溫蒸汽冷凝需要的大量冷卻循環水。同時,利用預熱器將冷凝是的熱能回收利用,從而整體上最大程度的節省了能耗。與傳統蒸發相比,蒸發一噸水的能耗大約是它的1/6-1/5(當物料不同時,能耗有所改變),運行成本大大降低,只有傳統蒸發器的1/3-1/2。
除此之外,MVR系統還具有占地面積小、自動化程度高、蒸發溫度可以調節等其它優勢。尤其是對現場沒有蒸汽或者蒸汽供應有困難的客戶,其優勢更加明顯。
MVR常見問題及解決辦法
MVR蒸發系統常見的問題主要有腐蝕問題、結垢問題、能耗高的問題。對于腐蝕問題,要根據物料組分和蒸發溫度合理選擇各個設備的材質。換熱器中與原料接觸部分可選用雙相鋼或者鈦材,殼程采用不銹鋼或者碳鋼。壓縮機、循環泵的過流部件和主管路建議采用雙相鋼。
對于預防結垢設計時要考慮在預處理系統中有效降低鈣鎂離子及SiO2含量,設計定期在線沖洗系統和加藥系統,在運行操作中嚴格按照規范定期沖洗。如發現有結垢的傾向,一定使用廠家建議的耐高溫專用藥劑,做到對癥下藥。設計上還可以通過合理選擇強制循環泵的流量、形式,采用高流量沖刷降低換熱管結垢的機率。
能耗高的問題主要來自于設計和運行操作。設計上,根據水量和含鹽量合理進行分段設計,前段濃縮,采用降膜形式,傳熱系數高,且無需大功率循環泵;后段結晶,采用強制循環,控制結垢風險。由于兩段的系統終態出料沸點升差別較高,濃縮段和結晶段分開設計便于合理選擇蒸汽壓縮機降低能耗。運行操作上,要避免頻繁開停車。很多MVR系統由于現場不同原因需要頻繁開停車,預熱、運行、停車成了常態,繁瑣的升溫、降溫增加了能耗。MVR系統自動化程度高,對使用人員都有一定的要求,要根據運行操作手冊定期對系統進行清洗、加藥,防止結垢,一旦結垢由于傳熱效率降低,能耗也會大幅上升。另外在設備的選擇上,要選擇質量相對高的設備,避免瓶頸,影響整體系統的運行和能耗。
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