節(jié)能環(huán)保是國家之大事,蒸汽價格飛速上漲是企業(yè)成本面臨之大難,怎樣才能讓我們二者兼得呢?當我們提出這個疑問是國外早就已經解決的這一“技術難題”,機械蒸汽再壓縮技術(MVR)近年在國內迅速發(fā)展,今天小編就帶大家看看我們都用在哪些領域,工藝流程是怎樣的!
MVR蒸發(fā)是什么?
MVR蒸發(fā)技術可以說是一種經濟的能量集成技術,減少了一次能源的浪費和大量的冷卻、加熱需求對環(huán)境造成的負面影響。典型的MVR蒸發(fā)流程如圖1 所示。
對于沒有生蒸汽的場所同樣適用,可以使用電能產生二次蒸汽,系統(tǒng)輸入少量外功,便可有效利用低壓水蒸汽的大量熱能。MVR 蒸發(fā)熱流圖如圖2 所示.
MVR蒸發(fā)技術具有如下優(yōu)點:
耗用少量新鮮蒸汽,運行費用低;
公用工程配套少,占地空間小;
啟動容易,操作簡單,運行穩(wěn)定;
構造簡單,操作成本低,蒸發(fā)溫和
MVR系統(tǒng)組成
蒸發(fā)器:主題設備,包含加熱器、分離器、循環(huán)泵。
壓縮機系統(tǒng):核心設備,壓縮二次蒸汽提供蒸發(fā)熱源,提高二次蒸汽的熱焓。
預熱器:余熱利用及提高進料溫度。
真空系統(tǒng):維持整個系統(tǒng)的真空度,從裝置中抽出部分不凝氣體以及溶液代入得氣體,以達到系統(tǒng)穩(wěn)定的蒸發(fā)狀態(tài)。
控制系統(tǒng):壓縮機轉速、閥門、流量計、溫度、壓力的控制調節(jié),以達到自動蒸發(fā)、清洗、停機等操作。自動報警、自動保護系統(tǒng)不受損傷,保持系統(tǒng)動態(tài)平衡。
清洗系統(tǒng):使用CIP原位清洗或者拆除清洗。
MVR有哪些應用? 海水淡化領域
目前國內海水淡化技術主要有反滲透法和蒸餾法。其中蒸餾法主要包括多級閃蒸、低溫多效蒸餾和壓氣蒸餾技術(VC)。由于MVR技術節(jié)能最為顯著,因此應用較廣泛。
基本原理:
海水蒸發(fā)過程所產生的二次蒸汽,經壓縮機增壓,蒸汽飽和溫度相應提高,再輸入到蒸發(fā)器管束內,作為進料海水蒸發(fā)的熱源,并自身冷凝為淡化水。
工藝流程:
進料海水用極少量阻垢劑預處理后,進入一個板式換熱器,回收自蒸發(fā)器排放出的濃鹽水和淡化水熱量。之后,與循環(huán)的濃鹽水混合,進入到蒸發(fā)器中,噴淋到水平傳熱管束的外表面上,噴淋量剛好在管子表面形成連續(xù)的液膜,與管束內經壓縮機增壓的蒸汽熱交換。管內蒸汽冷凝成淡水導出,管外一部分鹽水產生蒸發(fā),通過汽液分離器出去夾帶的液滴之后,蒸汽進壓縮機并導入傳熱管束內,如此構成二次蒸汽不斷的循環(huán)和潛熱交換。如上圖2-3所示。
主要優(yōu)缺點:
壓氣蒸餾與多效蒸餾的技術十分類似,差別在于前者使用壓縮機,后者使用蒸汽驅動。
適用范圍:適用于僅有電能的地方,主要建造中小型裝置。
制鹽領域
MVR制鹽工藝,可以很好地解決現(xiàn)有制鹽生產因為能源漲價所造成的成本大幅度升高問題,是制鹽企業(yè)減少能源消耗,提高產品質量,降低生產成本,提高經濟效益的最佳選擇.
工作原理:
首先采用生蒸汽加熱鹵水到沸點,來自蒸發(fā)器的低溫低壓二次蒸汽為壓縮機所吸入,通過壓縮機的絕熱壓縮作用,提高二次蒸汽的壓力和飽和溫度,然后送回原蒸發(fā)器的加熱室,作為加熱蒸汽使用。壓縮機在此過程中消耗一定的有用能。加熱蒸汽進入加熱室后與鹵水換熱,蒸發(fā)出水份,即二次蒸汽。二次蒸汽為壓縮機吸入,形成循環(huán)過程。
工藝流程:
MVR技術圖
系統(tǒng)組成:
蒸發(fā)系統(tǒng)、二次蒸汽洗滌系統(tǒng)、蒸汽壓縮系統(tǒng)、壓縮蒸汽過熱度消除系統(tǒng)、進罐鹵水預熱系統(tǒng)、離心脫水干燥系統(tǒng)、冷凝水系統(tǒng)、生蒸汽系統(tǒng)、其它系統(tǒng),根據物料不同,通常有鹵水處理系統(tǒng),石膏晶種法需要有石膏系統(tǒng)。含硝鹵水需要有提硝系統(tǒng)等。
廢水處理領域
許多生產領域會產生含有大量的無機鹽的廢水,如氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉等,這些無機鹽一直是廢水處理中的難題之一,如果對廢水中的無機鹽加以回收,這些無機鹽既可以作為生產過程的原料、節(jié)約成本、避免資源的浪費,又可以避免環(huán)境污染,實現(xiàn)資源的循環(huán)使用。
蒸發(fā)原理:
蒸發(fā)原理如下圖所示
工藝流程:
通過泵將預熱器加熱、濃縮處理的制藥廢水引入MVR蒸發(fā)器中,在熱交換器中,利用蒸汽對制藥工業(yè)廢水進行循環(huán)加熱、蒸發(fā)、濃縮等處理,得到的蒸餾水回流到預熱器中,以用于預熱原液;得到的濃縮液和蒸汽則進入液氣分離器中,通過液氣分離器,分離出的蒸汽進入壓縮機內,而分離出的濃縮液則被直接回流至收集罐內,對濃縮液進行處理可回收其中的有用物質。
廢水領域主要有:石油廢水、香料廢水、原藥廢水、化工廢水
全鹵制堿領域
氯堿的生產具有能耗高、有污染的特點,因此,燒堿行業(yè)必須采用離子膜法制堿工藝,而要用此工藝實現(xiàn)全鹵制堿,需處理淡鹽水至接近飽和。去掉水分的方式包括膜過濾、多效蒸發(fā)、MVR 蒸發(fā)、淡鹽水返井4 種。
MVR蒸發(fā)工藝流程:
流程示意圖如圖中所示:
其它蒸發(fā)領域
濃縮果蔬汁
橙汁蒸發(fā)
氨基酸發(fā)酵液蒸發(fā)等
MVR核心部件
MVR蒸發(fā)技術的核心部件要數壓縮機了,但是以前一般較好的壓縮機都是依靠進口,不過最近幾年發(fā)展,國內也有很多好的壓縮機生產企業(yè)。MVR壓縮機主要有兩種-羅茨壓縮機和離心壓縮機。
羅茨蒸汽壓縮機
羅茨壓縮機屬于容積型風機,相對于普通離心壓縮機而言,壓縮比高,單級壓縮溫升可達25攝氏度。
對于羅茨蒸汽壓縮機而言,由于其轉速較低,因此具有更好的穩(wěn)定性。
一般來說,羅茨蒸汽壓縮機的轉速在980~1450r/min,普通離心蒸汽壓縮機的轉速在6000~9000r/min,而單級高壓離心機的最高轉速可達30000r/min。
當然,對于羅茨機來說,其劣勢也很明顯,其單級體積流量過小、效率低、保養(yǎng)周期短(一般2000h/次)是其先天缺陷;同時羅茨風機噪聲頻譜較寬,且以63-8000HZ的低中頻噪音為主要成份,在運行中的噪聲高達100分貝以上,對人員健康傷害較大。
普通離心蒸汽壓縮機
普通離心蒸汽壓縮風機一般壓縮升溫為8~10攝氏度,目前主要應用機型基本為進口壓縮風機,優(yōu)點是效率高,性能穩(wěn)定。
在需要較高壓縮比的工況可將兩臺離心蒸汽壓縮風機串聯(lián),以獲得更高的壓縮溫升,但同時,風機的效率會有所下降。
一般情況下,在蒸發(fā)過程中都有沸升的情況出現(xiàn),有的溶液沸升甚至會很高,這時就需要兩級或三級風機串聯(lián)使用。
單級高速離心壓縮機
單級高速離心壓縮風機的顯著特點是風機轉速高,有很高的壓縮比,從而壓縮溫升較高,最高可達25~30攝氏度,同時,它還有效率高、低能耗、更大處理量,因而應用范圍更廣泛。
目前單級高速離心壓縮風機以國產為主,技術已經比較成熟,設備保養(yǎng)周期在18個月以上。單級高速離心壓縮風機噪音頻率在8000~12000Hz,為高頻次生波噪音,超出了人耳敏感區(qū),對人員的傷害并不大。
小編總結
在蒸發(fā)量較小時,可選用羅茨機械蒸汽壓縮風機;
蒸發(fā)量較大沸升較小時,可選擇普通離心蒸汽壓縮風機;
而對蒸發(fā)量大沸升大的工況建議選用單級高速離心壓縮風機。
來源:化工707等