MVR與MVC綜述

1、MVR/MVCMVR/MVC：原理、流程、：原理、流程、設(shè)計、設(shè)備與實(shí)例設(shè)計、設(shè)備與實(shí)例1MVC2 機(jī)械蒸汽壓縮MVC是Mechanical Vapor Compression蒸發(fā)技術(shù)的簡稱。 其原理是利用蒸汽壓縮機(jī)壓縮蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，提高二次蒸汽熱量和溫度，壓縮后的蒸汽打入蒸發(fā)器作為熱源，再次使其原液產(chǎn)生蒸發(fā)，從而達(dá)到不需要外部鮮蒸汽，依靠蒸發(fā)器系統(tǒng)自循環(huán)來達(dá)到蒸發(fā)濃縮的目的蒸發(fā)器系統(tǒng)自循環(huán)來達(dá)到蒸發(fā)濃縮的目的。通過PLC控制系統(tǒng)、組態(tài)軟件等工程軟件來控制系統(tǒng)溫度、壓力、馬達(dá)轉(zhuǎn)速，保持蒸發(fā)器穩(wěn)定、高效智能運(yùn)行。.主要特點(diǎn) 1. MVR節(jié)能蒸發(fā)器技術(shù)是目前國際最為先進(jìn)的蒸發(fā)器技術(shù)，僅需要極

2、少量生蒸汽僅需要極少量生蒸汽，極大地降低企業(yè)運(yùn)行成本，減少環(huán)境污染。2. 由于采用壓縮機(jī)提供熱源，和傳統(tǒng)蒸發(fā)器相比，溫差小得溫差小得多，能夠達(dá)到低溫蒸發(fā)，多，能夠達(dá)到低溫蒸發(fā)，極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低結(jié)垢。3.無需冷凝器，結(jié)構(gòu)與流程非常簡單，無需冷凝器，結(jié)構(gòu)與流程非常簡單，全自動操作，可連續(xù)運(yùn)行，安全可靠。4.設(shè)備內(nèi)配CIP清洗管路，可實(shí)現(xiàn)就地清洗就地清洗，整套設(shè)備操作方便，無死角。5. 該蒸發(fā)器是物料在低溫、且不產(chǎn)生泡沫的狀態(tài)下進(jìn)行蒸發(fā)，不產(chǎn)生泡沫的狀態(tài)下進(jìn)行蒸發(fā)，料液均勻，不跑料，不易結(jié)焦。料液均勻，不跑料，不易結(jié)焦。34熱泵（MVR/TVR）蒸發(fā)兩種方式：機(jī)械壓縮式和蒸汽動力壓縮式比較蒸

3、汽動力壓縮式蒸發(fā)系統(tǒng)只能利用一部分二次蒸汽，其余的二次蒸汽送往冷凝器冷凝，因此在能量利用性上不及機(jī)械壓縮式蒸發(fā)系統(tǒng)。但其本身結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)用低廉，消耗蒸汽而不耗電，可以在投資較少的前提下取得較大的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益，因而很受一些企業(yè)的歡迎。5原理與能效6MVCMVC的原理7啟動蒸汽進(jìn)料壓縮機(jī)冷凝液濃縮液蒸汽MVCMVC的原理和設(shè)備8MVCMVC流程示意圖9電加熱器（6）主熱交換器蒸汽側(cè)（3） 薄霧過濾器（8） 蒸汽壓縮機(jī)（4） 輔助熱交換器（7） 廢液進(jìn)料1527冷凝水2743壓縮蒸汽110115熱進(jìn)料8293熱進(jìn)料100110蒸汽99汽液分離室（1）MVRMVR能流圖10蒸汽壓縮、蒸發(fā)、冷凝過

4、程分析11A-C 壓縮過程，壓縮過程，C-D蒸發(fā)過程，蒸發(fā)過程，D-A冷凝過程冷凝過程 12飽和線等壓線等溫線比熵比焓I、II、III 是多個冷凝過程，也可以是一個冷凝過程。開式循環(huán)熱泵流程中，二次蒸汽理論上從點(diǎn)1經(jīng)壓縮機(jī)加壓升溫升焓至點(diǎn)2（如圖2），進(jìn)蒸發(fā)器，釋放過熱（2-3）并冷凝放熱 （3-4）。但實(shí)際的循環(huán)過程為1-2-3-4。原因是進(jìn)壓縮機(jī)之前有熱損失，故有一定過熱度（點(diǎn)1）且壓縮過程不能嚴(yán)格做到等3-4熵壓縮，實(shí)際上熵值增大即1-2。用壓-焓圖分析較方便，如圖3所示。由于只壓縮干蒸汽，且沿等熵線，故壓縮后的蒸汽是過熱的（1-2）。這就是說，在開始冷凝（點(diǎn)3）之前須先等壓冷卻（2-3

5、）；3-4為等溫冷凝，直到完全沒有蒸汽為止。而實(shí)際情況的壓焓圖則如圖4所示：工質(zhì)進(jìn)壓縮機(jī)之前就有一定過熱度，另外，由于工質(zhì)通過壓縮機(jī)流動的不可逆性，比起理論值，壓縮機(jī)將使工質(zhì)的焓提高很多。即排氣溫度提高了，如點(diǎn)1。實(shí)際功耗為w，而等熵壓縮時所耗功為w ，則等熵效率為w/w，偏離卡諾循環(huán)，故!#(!4G!H 即實(shí)際的性能 系數(shù)cop必將小于逆卡諾循環(huán)的。13工藝流程14上海定泰蒸發(fā)器有限公司蒸發(fā)結(jié)器15工藝流程專利之一16有關(guān)專利99800759-機(jī)械蒸汽再壓縮分離處理（加拿大）.pdf工藝流程專利之二17有關(guān)專利201010576475-一種廢水蒸干工藝及裝置系統(tǒng).pdf改進(jìn)的機(jī)械再壓縮法流程

6、MVRMVRa.是由二個蒸發(fā)器組成各自的二次蒸汽由壓縮后分別作為蒸發(fā)器的加熱熱源;處理液按先后序進(jìn)入蒸發(fā)器。這種方式在溶液濃縮比大，沸點(diǎn)上升較大的場合比較有效b.流程與多效蒸發(fā)的流程相似，利用末效的二次蒸汽壓縮后作第一效爾社熱熱源，它用在落液沸點(diǎn)上升較小的場合18設(shè)計和計算19工藝設(shè)計的關(guān)鍵： 工藝和設(shè)備配套選型設(shè)計計算 系統(tǒng)的自控設(shè)計 壓縮風(fēng)機(jī)的選型和設(shè)計計算 20所需的設(shè)計項(xiàng)目和參數(shù) 蒸發(fā)器設(shè)計計算蒸發(fā)器設(shè)計計算 單效蒸發(fā)設(shè)計計算內(nèi)容有：單效蒸發(fā)設(shè)計計算內(nèi)容有： 確定水的蒸發(fā)量； 加熱蒸汽消耗量； 蒸發(fā)器所需傳熱面積。 在給定生產(chǎn)任務(wù)和操作條件，如進(jìn)料量、溫度和濃度，完成液的濃度，加熱蒸汽

7、的壓力和冷凝器操作壓力的情況下，上述任務(wù)可通過物料衡算、熱量衡算和傳熱速率方程求解。 21一、蒸發(fā)水量的計算一、蒸發(fā)水量的計算技術(shù)技術(shù)設(shè)計計算設(shè)計計算一、蒸發(fā)水量的計算一、蒸發(fā)水量的計算.doc 對圖5-13所示蒸發(fā)器進(jìn)行溶質(zhì)的物料衡算，可得 蒸發(fā)量 完成液的濃度 式中： F原料液量，kg/h； W蒸發(fā)水量，kg/h； L完成液量，kg/h； x0原料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)；圖5-13 單效蒸發(fā)器 x1完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 22圖5-13 單效蒸發(fā)器 110)(LxxWFFx（5-1）由此可得水的蒸發(fā)量 )1 (10 xxFWWFFxx01（5-2）二、加熱蒸汽消耗量的計算二、加熱

8、蒸汽消耗量的計算 加熱蒸汽用量可通過熱量衡算求得，即對圖5-13作熱量衡算可得： （53）或 （53a）式中： H 加熱蒸汽的焓，kJ/kg ; H二次蒸汽的焓，kJ/kg ; h0 原料液的焓，kJ/kg ; h1 完成液的焓，kJ/kg ;hc 加熱室排出冷凝液的焓，kJ/h ;Q 蒸發(fā)器的熱負(fù)荷或傳熱速率，kJ/h ;QL 熱損失，可取Q的某一百分?jǐn)?shù)，kJ/kg ;c0、c1為原料、完成液的比熱，kJ/(kg) 。技術(shù)設(shè)計計算二、加熱蒸汽消耗量的計算.doc23Lc10QDhLhWHFhDH L01)(QFhLhWHhHDQc 三 壓縮比壓縮比直接影響蒸發(fā)器冷凝蒸發(fā)傳熱推力的大小。從理論

9、上講，希望壓縮比增大，這樣可減少蒸發(fā)器的傳熱面積。從蒸發(fā)器相變傳熱要求出發(fā)，最理想的壓縮過程是沿蒸汽焓熵圖 (見下圖43) 的飽和線AB進(jìn)行，但一般無冷卻壓汽機(jī)的壓縮過程是沿等熵線AC進(jìn)行，而實(shí)際壓縮過程又受絕熱效率的影響，沿AD線進(jìn)行?？梢?，壓縮比增大，會引起過熱度和熵的增大，并導(dǎo)致功耗劇增，此外壓縮比增大，會引起過熱度和熵的增大，并導(dǎo)致功耗劇增，此外還會影響壓汽機(jī)的正常運(yùn)行，產(chǎn)生大的噪音還會影響壓汽機(jī)的正常運(yùn)行，產(chǎn)生大的噪音。為消除過熱度和改善壓縮過程，可在蒸汽進(jìn)口端加水，使壓縮過程線變?yōu)锳D。根據(jù)壓縮比試驗(yàn)表明，在實(shí)際應(yīng)用中，選用壓縮比為選用壓縮比為1.2，相應(yīng)的飽和溫，相應(yīng)的飽和溫差為

10、差為7，是比較合理可靠的。，是比較合理可靠的。 壓汽式蒸餾設(shè)備簡單、緊湊，在特定條件下具有良好的節(jié)能效益，等效造水比可達(dá)等效造水比可達(dá)15。能源單一方便，只用電能，且不需冷卻水。適用于水源缺乏和供汽不便的地方，以及中小規(guī)模的廢水處理、化工蒸發(fā)和蒸餾水生產(chǎn)等。 四、傳熱面積的計算四、傳熱面積的計算蒸發(fā)器的傳熱面積可通過傳熱速率方程求得，即： （56） 或 （56a） 式中： A 蒸發(fā)器的傳熱面積，m2; K 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)，W/(m2K)；tm傳熱平均溫度差，；Q 蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，W或kJ/kg。式（56）中，Q可通過對加熱室作熱量衡算求得。若忽略熱損失，Q即為加熱蒸汽冷凝放出的熱量，即 （

11、57）但在確定tm和K時，卻有別于一般換熱器的計算方法。技術(shù)設(shè)計計算三、傳熱面積的計算.doc26mtAKQmtKQA DrhHDQ)(c （57）優(yōu)化變量的確定 機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)存在能量平衡性問題.對給定生產(chǎn)要求,作為直接操作參數(shù),壓縮機(jī)出口壓力P2越大,則飽和蒸氣的溫度越高,傳熱溫差越大,蒸發(fā)器的傳熱面積越小,因而蒸發(fā)器的投資越小,但壓縮機(jī)的耗功量與設(shè)備投資都增壓縮機(jī)的耗功量與設(shè)備投資都增加加;如果壓縮機(jī)的出口壓力越小,結(jié)論同上面相反,故機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)存在著以壓縮機(jī)出口壓力為變量的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化以壓縮機(jī)出口壓力為變量的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化.而壓縮機(jī)出口壓力是易直接調(diào)控的操作參數(shù),其變化可通過調(diào)節(jié)電

12、機(jī)的可控硅變流設(shè)備可控硅變流設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。27產(chǎn)品與設(shè)備產(chǎn)品與設(shè)備28選擇蒸發(fā)器必須明確：選擇蒸發(fā)器，必須明確以下事項(xiàng)，才能正確選擇蒸發(fā)工藝流程、蒸發(fā)器設(shè)備形式、材質(zhì)。 1、確定蒸發(fā)的目的、確定蒸發(fā)的目的 提高溶液的濃度 濃縮溶液并回收溶劑 制備純凈的溶劑 2、確定蒸發(fā)參數(shù)、確定蒸發(fā)參數(shù) 進(jìn)料溫度、濃度 出料溫度、濃度 總進(jìn)料量 總蒸發(fā)量3、確定蒸發(fā)溶液的特性、確定蒸發(fā)溶液的特性 溶液的熱敏性以及可以承受的最高溫度 溶液的腐蝕性 各濃度下溶液的沸點(diǎn)升高值 溶液的粘度 溶液的飽和濃度 溶液的密度 4、確定公用工程參數(shù)、確定公用工程參數(shù) 電源 蒸汽壓力 冷卻水進(jìn)水及允許的回水溫度30德國GEAGEA

13、公司的MVRMVR降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器頂部關(guān)鍵設(shè)備：布水器。，選擇合適頂部關(guān)鍵設(shè)備：布水器。，選擇合適的液體分布器安裝于蒸發(fā)器頂部是非的液體分布器安裝于蒸發(fā)器頂部是非常重要的。常重要的。31關(guān)于壓縮機(jī)選型的建議 可用于壓縮飽和蒸汽的壓縮機(jī)有活塞式,螺桿式和離心式,離心式壓縮機(jī)生產(chǎn)能力大,且改變轉(zhuǎn)數(shù),因而改變壓縮比容易,因此具有諸多優(yōu)點(diǎn)。如再配以調(diào)速電機(jī),則更顯出其優(yōu)越性。調(diào)速機(jī)構(gòu)可以是一套變頻裝置,亦可選擇整流裝置配置直流電機(jī)。該裝置不但可以較方便靈活地改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù),而且有助于電力供應(yīng)系統(tǒng)功率因數(shù)的改善。32市場概況之一：MVCMVC市場產(chǎn)品分市場產(chǎn)品分MVC和和MVR，兩種。這兩種又來

14、自國外進(jìn)口和和國內(nèi)自主生產(chǎn)兩個方面。進(jìn)口進(jìn)口MVC-市場上主要是美國PSI公司ENCONMVC系列蒸汽壓縮型高濃度廢水蒸發(fā)濃縮設(shè)備生產(chǎn)線已具備2844,543升/時(75-1200 GPH)標(biāo)準(zhǔn)處理量設(shè)備的批量生產(chǎn)和供應(yīng)能力。由沈陽華可樂公司，石家莊博特公司，安楊德環(huán)能科技有限公司，沈陽科龍實(shí)業(yè)有限公司等。自主開發(fā)自主開發(fā)MVC的產(chǎn)品有：的產(chǎn)品有：廣州市捷晶能源科技有限公司 ，江蘇樂科熱力科技有限公司，國內(nèi)要實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)能力的有國內(nèi)要實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)能力的有，濮陽市漢華石油機(jī)械化工有限公司要投資1.5億人民幣，在今年年底建成年產(chǎn)100臺MVC蒸發(fā)濃縮設(shè)備的產(chǎn)業(yè)。33壓縮機(jī)的選用 最適用的壓縮機(jī)類型

15、取決于相關(guān)應(yīng)用的操作條件。關(guān)鍵參數(shù)是需要達(dá)到的壓升和待壓縮蒸汽的流量。 是最終壓力最終壓力p2與吸入壓力與吸入壓力p1的比值，定義為壓縮比的比值，定義為壓縮比。 由于蒸發(fā)裝置經(jīng)常是在真空范圍內(nèi)操作，加熱表面負(fù)荷中等，溫差小，所以通常采用離心式再壓縮機(jī)。 主要包括： 高壓離心風(fēng)機(jī) 單級離心壓縮機(jī) 此類機(jī)器的流量范圍大（ 例如3,000到500,000m3/hr），壓縮比1.1 到2.5。34傳動機(jī)的耦合功率選取35363738技術(shù)展望39發(fā)展方向1. 低能耗。低能耗。 蒸發(fā)器是一個大的熱能消耗裝置,由于能源價格不斷地提高。因此,在系統(tǒng)工程中以及蒸發(fā)裝置本身,如何降低能耗,有效地利用各種余熱更加重

16、要。402. 改進(jìn)和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)改進(jìn)和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。 改進(jìn)原有裝置的重要目的之一是將蒸發(fā)器改進(jìn)后,可作為蒸發(fā)干燥,蒸發(fā)分餾,蒸發(fā)造粒等雙重目的操作設(shè)備。為了使設(shè)備緊湊,增加液膜的湍動、防止結(jié)垢、縮短接觸時間等目的,研究和創(chuàng)制各種不同的新結(jié)構(gòu)。413. 減少蒸發(fā)器的結(jié)垢減少蒸發(fā)器的結(jié)垢控制結(jié)垢的研究,過去重點(diǎn)是防止或延緩結(jié)垢過程的本身,今后所面臨的課題將是,如何合理組織蒸發(fā)器的運(yùn)行,使沉積在加熱面上的污垢熱阻的增長為最少,并且較容易從加熱面上脫除。當(dāng)然無傳熱面的閃急蒸發(fā)器以及浸沒式蒸發(fā)器,將會得到更大的發(fā)展42防垢技術(shù)：用于熱交換器的蒸發(fā)親水表面及防垢技術(shù)：用于熱交換器的蒸發(fā)親水表面及其組合物的制造方法

17、其組合物的制造方法 申請?zhí)枺荷暾執(zhí)枺?3800563.8 申請日：申請日：2003-04-25 摘要：摘要：一種熱交換器/蒸發(fā)器,用于從第一熱交換流體傳遞熱量到一液體以使其蒸發(fā)成為氣態(tài)第二熱交換流體,其包括一個熱傳導(dǎo)元件(30),該熱傳導(dǎo)元件分隔出用于第一熱交換流體的第一流動通道(34),和用于第二熱交換流體的第二流動通道(36)。第一表面在元件(30)上并與第一流動通道形成熱交換聯(lián)系,第二表面在第一表面相對的元件(30)上并與第二流動通道(36)形成熱交換聯(lián)系。一個親水涂層(50)部分粘接在第二表面上,該涂層包括一種標(biāo)稱球形微粒粉末,其包括鎳、鉻、鋁、鈷以及氧化釔,它們由一種釬焊金屬粘接到一起,該釬焊金屬主要由鎳、鉻和硅構(gòu)成,該釬焊金屬擴(kuò)散進(jìn)入標(biāo)稱球形金屬微粒和第二表面中。也披露了一種可用于形成親水表面的組合物以及一種制造熱交換器/蒸發(fā)器的方法。 43新型蒸發(fā)器的研發(fā)4445日本研發(fā)新型蒸發(fā)器 日本大川原制作所研制出一種新型真空蒸發(fā)器。 這種蒸發(fā)器將動力蒸汽再壓縮與高速渦流蒸發(fā)器蒸汽再壓縮與高速渦流蒸發(fā)器結(jié)合在一起,以減少能耗和其他運(yùn)行費(fèi)用。它的投資與普通蒸發(fā)器大體相同,但運(yùn)行費(fèi)用低1/3。 在這個新型蒸發(fā)器中,濃縮的液體在一個換熱器中被100蒸汽加熱