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(一)MVR蒸發(fā)技術(shù)由來
MVR是英文Mechanical Vapor Re-compression的縮寫,是國外成熟節(jié)能蒸發(fā)技術(shù)。
MVR的理論基礎(chǔ)是波義耳定律推導(dǎo)而出,即PV/T = K
其含義是 一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)*體積/溫度為常數(shù),也就意味著當(dāng)氣體的體積減小,壓強(qiáng)增大時,氣體的溫度也會隨即升高;
根據(jù)此原理,當(dāng)稀薄的二次蒸汽在經(jīng)體積壓縮后其溫度會隨之升高,從而實現(xiàn)將低溫、低壓的蒸汽變成高溫高壓的蒸汽,進(jìn)而可以作為熱源再次加熱需要被蒸發(fā)的原液,從而達(dá)到可以循環(huán)回收利用蒸汽的目的;
由于在此體積的壓縮是通過機(jī)械式壓縮機(jī)實現(xiàn),所以稱作MVR。
MVR技術(shù)是在歐美市場開發(fā)出來,有著幾十年歷史的成熟技術(shù)。
(二)MVR蒸發(fā)器工作原理
1.常規(guī)(降膜)蒸發(fā)器工作原理
常規(guī)蒸發(fā)中需要大量冷卻水冷卻二次蒸汽的熱量(使之冷凝),然后冷卻水的熱量再通過冷卻塔冷卻將熱量釋放到大氣中,不但消耗新鮮蒸汽,同時冷卻塔消耗大量循環(huán)水以及電能(泵)運(yùn)行,造成三重浪費(fèi)。
2.MVR(機(jī)械式二次蒸汽再壓縮)工作原理
MVR技術(shù)可以將需要冷凝的二次蒸汽通過壓縮再次利用,以替代新鮮蒸汽,不但避免了使用新鮮蒸汽,而且徹底摒棄了冷卻塔,大大降低了運(yùn)行費(fèi)用,真正做到了環(huán)保節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約費(fèi)用!
MVR技術(shù)節(jié)能的核心是將二次蒸汽的熱焓通過提升其溫度作為熱源替代新鮮蒸汽,外加一部分壓縮機(jī)做功從而實現(xiàn)循環(huán)蒸發(fā)!
MVR蒸發(fā)器的工作過程是低溫位的蒸汽壓縮機(jī)對物料蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮做功,提高二次蒸汽的壓力和溫度、熱焓增加,將電能轉(zhuǎn)化為熱能,升溫后的二次蒸汽回到蒸發(fā)系統(tǒng),對物料加熱,然后進(jìn)入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動外,整個蒸發(fā)過程中不需要生蒸汽。
經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮的二次蒸汽被送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用,使料液保持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水,排出系統(tǒng),被加熱的物料經(jīng)汽化濃縮后作為終產(chǎn)物排出系統(tǒng),在整套MVR蒸發(fā)系統(tǒng)中,原來要被廢棄的蒸汽有了利用價值,回收潛熱,效率能大幅提高50%以上。
MVR蒸發(fā)器中最關(guān)鍵的是蒸汽壓縮機(jī),蒸汽壓縮機(jī)是熱回收系統(tǒng)對產(chǎn)生的蒸汽通過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。
缺點:其單級體積流量過小、效率低、保養(yǎng)周期短(一般2000h/次) ;同時羅茨風(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,對人員健康傷害較大。
優(yōu)點:效率高,性能穩(wěn)定。
缺點:在需要較高壓縮比的工況可將兩臺離心蒸汽壓縮風(fēng)機(jī)串聯(lián),以獲得更高的壓縮溫升,但同時,風(fēng)機(jī)的效率會有所下降。
目前單級高速離心壓縮風(fēng)機(jī)以國產(chǎn)為主,技術(shù)已經(jīng)比較成熟,設(shè)備保養(yǎng)周期在18個月以上。
單級高速離心壓縮風(fēng)機(jī)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。
由于100%循環(huán)利用二次蒸汽的潛熱,完全避免使用新鮮蒸汽,從而大大減少了能源消耗;
由于取消了循環(huán)冷卻水,大大降低了由于冷卻塔產(chǎn)生的耗水、耗電、高維護(hù)成本的問題;
對于熱敏性物料可以配合使用真空泵,可以做到在接近絕壓的真空下進(jìn)行,從而實現(xiàn)低溫蒸發(fā),最低可以達(dá)到30度蒸發(fā), 對于常規(guī)蒸發(fā),一般情況下如果蒸發(fā)溫度要求低于50度,將很難設(shè)計成多效蒸發(fā),即使能夠做到,其能耗也大大增加;
結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)行平穩(wěn),自動化程度高;
雖然初期投資額度較高,但大部分項目投資回報率也高,一般在1.5年至2年,最多不超過3年。
(六)MVR蒸發(fā)的應(yīng)用
由于MVR節(jié)能、低溫蒸發(fā)的特點,其應(yīng)用非常廣泛,包括:
飲料工業(yè)(牛奶,果汁,乳清,糖溶液的蒸發(fā));
食品、添加劑工業(yè)(味精、大豆、蛋白質(zhì)乳液的蒸發(fā));
制藥(維生素等)
化學(xué)工業(yè)(蒸發(fā)、結(jié)晶、提純、濃縮);
廢水處理(含鹽廢水、含重金屬廢水等)。
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