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mvr蒸發(fā)器技術(shù)原理詳解

來源:   2014年05月12日 14:19   12040
  導讀:MVR蒸發(fā)器是英文(Mechanical Vapor Recompression)的縮寫,被稱之為“機械式蒸汽再壓縮”蒸發(fā)器。它是上二十世紀九十年代末開發(fā)出來的一種新型節(jié)能蒸發(fā)設(shè)備。MVR蒸發(fā)器是采用低溫和低壓汽蒸技術(shù)和清潔能源----“電能”,產(chǎn)生蒸汽,將媒介中的水分分離出來。目前MVR是上的蒸發(fā)技術(shù),是替代傳統(tǒng)蒸發(fā)器的升級換代產(chǎn)品。目前只有北美和歐洲等一些發(fā)達國家掌握了該項技術(shù)在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。
  
  一、原理
  
  mvr是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量,從而減少對外界能源的需求的一項技術(shù)。早在60年代,德國和法國已經(jīng)成功的將該技術(shù)應(yīng)用于化工制藥造紙污水處理、海水淡化等行業(yè)。
  
  其工作過程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮溫度壓力提高,熱焓增加,然后進入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動外,整個蒸發(fā)過程中無生蒸汽。多效蒸發(fā)過程中,蒸發(fā)器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源,只作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量,使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只壓縮部分二次蒸汽,而mvr蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。溶液在一個降膜蒸發(fā)器里,通過物料循環(huán)泵在加熱管內(nèi)循環(huán)。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱,將溶液加熱沸騰產(chǎn)生二次汽,產(chǎn)生的二次汽由渦輪增壓風機吸入,經(jīng)增壓后,二次汽溫度提高,作為加熱熱源進入加熱室循環(huán)蒸發(fā)。正常啟動,渦輪壓縮機將二次蒸汽吸入,經(jīng)增壓后變?yōu)榧訜嵴羝?,就這樣*進行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)出的水分zui終變成冷凝水排出。
  
  由于成本原因,單級離心壓縮機和高壓風機被普遍用于機械蒸汽再壓縮系統(tǒng)。因此下述說明是針對此類設(shè)計。離心壓縮機是體積控制機器,即無論吸入壓力多大,體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與吸入壓力成比例。
  


mvr能量流程圖

  如:將來自蒸發(fā)器的飽和水蒸汽從吸入狀態(tài)p1=1.9bar,t1=119℃壓縮到p2=2.7bar,t2=161℃(壓縮比Π=1.4)。壓縮循環(huán)沿著多變曲線1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。對于蒸汽的比焓h2,通過壓縮機內(nèi)效率(等熵效率)的等式:在此溫度下,它進入到蒸發(fā)器的加熱器?;诒晃胝羝牧?,kg/hr。hp單位多變(有效)壓縮功,kJ/kg。hs單位等熵壓縮功,kJ/kg。
  
  壓縮機的等熵效率(內(nèi)效率)除其他因素之外,單位多變壓縮功hp取決于多方指數(shù)κ和吸入氣體的摩爾質(zhì)量M,以及吸入溫度和要求的壓升。對于原動機(電動機、燃氣機、渦輪機等)的實際耦合功率,考慮了更大的機械損耗余量。葉輪由標準材料制造的單級離心壓縮機能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升,如果采用鈦等更高質(zhì)量的材料,壓縮因子可高達2.5。這樣一來,zui終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍,或zui大2.5倍,這對應(yīng)于飽和蒸汽溫度升高約12-18K,zui大溫升可到30K,這取決于吸入壓力。就蒸發(fā)技術(shù)而言,通常的做法是根據(jù)相應(yīng)的水沸點溫度來表示其壓力。這樣,有效溫差就被直接表示出來。
  
  壓縮機的等熵效率(內(nèi)效率)除其他因素之外,單位多變壓縮功hp取決于多方指數(shù)κ和吸入氣體的摩爾質(zhì)量M,以及吸入溫度和要求的壓升。對于原動機(電動機、燃氣機、渦輪機等)的實際耦合功率,考慮了更大的機械損耗余量。葉輪由標準材料制造的單級離心壓縮機能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升,如果采用鈦等更高質(zhì)量的材料,壓縮因子可高達2.5。這樣一來,zui終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍,或zui大2.5倍,這對應(yīng)于飽和蒸汽溫度升高約12-18K,zui大溫升可到30K,這取決于吸入壓力。就蒸發(fā)技術(shù)而言,通常的做法是根據(jù)相應(yīng)的水沸點溫度來表示其壓力。這樣,有效溫差就被直接表示出來。
  
  二、流程
  
  從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽,經(jīng)壓縮機壓縮,壓力、溫度升高,熱焓增加,然后送到蒸發(fā)器的加熱室當作加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣,原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潛熱,又提高了熱效率,生蒸汽的經(jīng)濟性相當于多效蒸發(fā)的30效。為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡單和操作方便,經(jīng)常使用單效離心再壓縮器,也可以是高壓風機或透平壓縮器。這些機器在1:1.2到1:2壓縮比范圍內(nèi)其體積流量較高。對于低的蒸發(fā)速率,也可用活塞式壓縮機、滑片壓縮機或是螺桿壓縮機。
  


mvr示意圖

  三、蒸汽壓縮機
  
  用于氣體壓縮的機器是按照正位移原理或動力學原理來操作的。在正位移機器中,機器活動件將吸入室和壓力室分隔開,操作室的體積減少而氣體壓力升高。在使用往復(fù)式壓縮機的情況下,這樣的過程通過氣缸內(nèi)活塞的運動來實現(xiàn)的。在動力式機器中,通過葉輪片高周速的旋轉(zhuǎn)供給氣體能量。氣體首先被加速然后通過位于葉輪下游的擴散器減速。這樣,高速度轉(zhuǎn)化為壓力能。根據(jù)流體通過葉輪的方向,將相關(guān)設(shè)備稱為軸流、混流或離心式壓縮機。zui適用的壓縮機類型取決于相關(guān)應(yīng)用的操作條件。關(guān)鍵參數(shù)是需要達到的壓升和待壓縮蒸汽的流量。Π是zui終壓力p2與吸入壓力p1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,加熱表面負荷中等,溫差小,所以通常采用離心式再壓縮機。
  
  壓縮機種類:動力式操作壓縮機、混流式離心式、離心風機、單級離心壓縮機、多級離心壓縮機、羅茨風機、
  
  四、特點
  
  MVR蒸發(fā)器的特點
  
  蒸發(fā)設(shè)備緊湊,占地面積小、所需空間也小。又可省去冷卻系統(tǒng)。對于需要擴建蒸發(fā)設(shè)備而供汽,供水能力不足,場地不夠的現(xiàn)有工廠,特別是低溫蒸發(fā)需要冷凍水冷凝的場合,可以收到既節(jié)省投資又取得較好的節(jié)能效果。
  
  單位能量消耗極低(蒸發(fā)一噸水需要耗電為25-75KW/H)、因溫差低,使產(chǎn)品的蒸發(fā)溫和(實現(xiàn)蒸發(fā)溫度18-42℃的低溫蒸發(fā)而無需冷凍設(shè)備,特別適合于熱敏性物料。)、由于常用單效使產(chǎn)品停留時間短、部分負荷運轉(zhuǎn)特性優(yōu)異、工藝簡單,實用性強、操作成本低。運行平穩(wěn),自動化程度高;
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