MVR蒸发器,是英文mechanical vapor recompression的简称。mvr是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源的需求的一项技术。
二次蒸汽,经过压缩机的压缩,压力和温度得以升高,热焓随之增加,被送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽即生蒸汽使用,使料液维持蒸发状态,而加热蒸汽本 身将热量传递给物料本身冷凝成水。这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率。
早在60年代,德国和法国已经成功的将该技术应用于化工、制药、造纸、污水处理、海水淡化等行业。
其工作过程是低温位的蒸汽经压缩机压缩,温度、压力提高,热焓增加,然后进入换热器冷凝,以充分利用蒸汽的潜热。除开车启动外,整个蒸发过程中无需生蒸汽。
多效蒸发过程中,蒸发器某一效的二次蒸汽不能直接作为本效热源,只能作为次效或次几效的热源。如作为本效热源必须额外给其能量,使其温度(压力)提高。蒸汽喷射泵只能压缩部分二次蒸汽,而mvr蒸发器则可压缩蒸发器中所有的二次蒸汽。
能量图
能量图
溶液在一个降膜蒸发器里,通过物料循环泵在加热管内循环。初始蒸汽用新鲜蒸汽在管外给热,将溶液加热沸腾产生二次汽,产生的二次汽由涡轮增压风机吸入,经增压后,二次汽温度提高,作为加热热源进入加热室循环蒸发。正常启动后,涡轮压缩机将二次蒸汽吸入,经增压后变为加热蒸汽,就这样源源不断进行循环蒸发。蒸发出的水分终变成冷凝水排出。
由于成本原因,单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。因此下述说明是针对此类设计。离心压缩机是体积控制机器,即无论吸入压力多大,体积流率几乎保持恒定。而质量流量的变化与吸入压力成比例。
单级离心压缩机的压缩循环描绘在焓熵图中。单级离心压缩机需要的动力:
例如:将来自蒸发器的饱和水蒸汽从吸入状态p1=1.9 bar, t1=119 ℃压缩到p2= 2.7 bar, t2=161℃(压缩比 Π= 1.4)。压缩循环沿着多变曲线1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。对于蒸汽的比焓h2,通过压缩机内效率(等熵效率)的等式:在此温度下,它进入到蒸发器的加热器。基于被吸入蒸汽的量,kg/hr。hp 单位多变(有效)压缩功,kJ/kg。hs 单位等熵压缩功,kJ/kg。
压缩机的等熵效率(内效率)除其他因素之外,单位多变压缩功 hp取决于多方指数κ和吸入气体的摩尔质量M,以及吸入温度和要求的压升。对于原动机(电动机、燃气机、涡轮机等)的实际耦合功率,考虑了更大的机械损耗余量。叶轮由标准材料制造的单级离心压缩机能够获得压缩因子1.8的水蒸汽压升,如果采用钛等更高质量的材料,压缩因子可高达2.5。这样一来,终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍,或2.5倍,这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K,温升可到30K,这取决于吸入压力。就蒸发技术而言,通常的做法是根据相应的水沸点温度来表示其压力。这样,有效温差就被直接表示出来。
mvr能流图
mvr能流图
机械蒸汽再压缩的原理
蒸发设备紧凑,占地面积小、所需空间也小。又可省去冷却系统。对于需要扩建蒸发设备而供汽,供水能力不足,场地不够的现有工厂,特别是低温蒸发需要冷冻水冷凝的场合,可以收到既节省投资又取得较好的节能效果。
MVR蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器,MVR为单体蒸发器,集多效降膜蒸发器于一身,根据所需产品浓度不同采取分段式蒸发,即产品在次经过效体后不能达到所需浓度时,产品在离开效体后通过效体下部的真空泵将产品通过效体外部管路抽到效体上部再次通过效体,然后通过这种反复通过效体以达到所需浓度。
效体内部为排列的细管,管内部为产品,外部为蒸汽,在产品由上而下的流动过程中由于管内面积增大而使产品呈膜状流动,以增加受热面积,通过真空泵在效体内形成负压,降低产品中水的沸点,从而达到浓缩,产品蒸发温度为60℃左右。
产品经效体加热蒸发后产生的冷凝水、部分蒸汽和给效体加热后残余的蒸汽一起通过分离器进行分离,冷凝水由分离器下部流出用于预热进入效体的产品,蒸汽通过风扇增压器进行增压(蒸汽压力越大温度越高),而后经增压的蒸汽通过管路汇合一次蒸汽再次通过效体。
设备启动时需一部分蒸汽进行预热,正常运转后所需蒸汽会大幅度减少,在风扇增压器对二次蒸汽加压的过程中由电能转化为蒸汽的热能,所以设备运转过程中所需蒸汽减少,而所需电量大幅增加。
产品在效体流动的整个过程中温度始终在60℃左右,加热蒸汽与产品之间的温度差也保持在5—8℃左右,产品与加热介质之间的温度差越小越有利于保护产品质量、有效防止糊管。
产品的浓缩度在50%左右时仅MVR蒸发器就能完成,当所需浓度为60%时则需安装闪蒸设备。
压缩原因编辑
机械蒸汽再压缩原因
■ 单位能量消耗低
■ 因温差低使产品的蒸发温和
■ 由于常用单效使产品停留时间短
■ 工艺简单,实用性强
■ 部分负荷运转特性优异
■ 操作成本低
机械蒸汽再压缩机-设计与功能范围
用于气体压缩的机器是按照正位移原理或动力学原理来操作的。在正位移机器中,机器活动件将吸入室和压力室分隔开,操作室的体积减少而气体压力升高。在使用往复式压缩机的情况下,这样的过程通过气缸内活塞的运动来实现的。在动力式机器中,通过叶轮片高周速的旋转供给气体能量。气体首先被加速然后通过位于叶轮下游的扩散器减速。这样,高速度转化为压力能。根据流体通过叶轮的方向,将相关设备称为轴流、混流或离心式压缩机。适用的压缩机类型取决于相关应用的操作条件。关键参数是需要达到的压升和待压缩蒸汽的流量。Π是终压力p2与吸入压力p1的比值,定义为压缩比。由于蒸发装置经常是在真空范围内操作,加热表面负荷中等,温差小,所以通常采用离心式再压缩机。
动力式操作压缩机
混流式离心式
离心风机
单级离心压缩机
多级离心压缩机
技术特点
1)低能耗、低运行费用;
2)占地面积小;
3)公用工程配套少,工程总投资少,
4)运行平稳,自动化程度高;
5)无需原生蒸汽;
6)由于常用单效使产品停留时间短
7)工艺简单,实用性强,部分负荷运转特性优异
8)操作成本低,可以在40℃以下蒸发而无需冷冻设备,特别适合于热敏性物料。
应用范围
1)蒸发浓缩
2)蒸发结晶
3)低温蒸发
1)蒸发一吨水需要耗电为23-70度电;
2)可以实现蒸发温度17-40℃的低温蒸发,无需冷冻水系统。
降膜蒸发器
降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入,经液体分布及成膜装置,均匀分配到各换热管内,在重力和真空诱导及气流作用下,成均匀膜状自上而下流动。流动过程中,被壳程加热介质加热汽化,产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室,汽液经充分分离,蒸汽进入冷凝器冷凝(单效操作)或进入下一效蒸发器作为加热介质,从而实现多效操作,液相则由分离室排出。 [1]
中文名 降膜蒸发器 外文名 Falling film evaporator 流动方式 成均匀膜状自上而下流动 工艺流程形式 顺流(并流)、逆流、混流、平流 应 用 医药、食品、化工 特 点 传热系数较高
目录
1 简介
2 工艺流程
? 顺流
? 逆流
? 混流
? 平流
3 降膜蒸发系统的特点
4 适用范围
简介
蒸发是浓缩溶液的单元操作,通常溶剂可挥发,而大多数溶质的蒸气压趋近于零,不能挥发。溶液在沸腾条件下,用汽化的办法,排除部分溶剂,使其浓缩的过程,叫做蒸发。在大部分情况下蒸发器用水蒸气作为加热介质(通常称之为加热蒸汽、一次蒸汽或新鲜蒸汽),通过金属壁间接传热给溶液,溶液受热后,溶剂沸腾汽化,产生的蒸汽(大多数情况下也是水蒸气)叫做二次蒸汽。
立式降膜蒸发器和降膜式再沸器如下图(a)和图(b)所示。料液从顶部进入料液分布器。料液分布器把料液均匀地分布到每根加热管中,并使其呈膜状沿管内壁往下流动,液膜受到从管壁传人的热量而蒸发汽化。当传热温差不大时,汽化发生在强烈扰动着的膜的内表面,而不是在加热管与液膜的界面(即加热管内表面),因此不易结垢。产生的蒸汽通常是与液膜并流往下。由于汽化表面很大,蒸汽中的液沫夹带量较少,料液在管内壁呈膜状流动,不充满管子的整个截面,所以通过的料液量可以很少。
降膜蒸发器
真空薄膜蒸发器
真空薄膜蒸发器是一种蒸发器的类型,特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发,优点是传热效率高,蒸发速度快,物料停留时间短,因此特别适合热敏性物质的蒸发。
目录
1 日常保养
2 性能特点
3 维护保养
日常保养 1、水泵润滑:水泵中润滑油量不得少于油窗中心红点票的油液面。
2、水泵次工作50小时后须换油,以后第工作1000小时换一次油。
3、请使用真空薄膜蒸发器清洁的自来水直接从水龙头连至机器供水,严格禁止水中含沙及其它杂质。
4、使用真空薄膜蒸发器前将水管及设备内部防锈及杂质冲洗干净。
5、禁止将真空薄膜蒸发器放置于温度低于0摄氏度的环境中,以防止剩余水结冰。
6、经常冲洗进水管中沉积下来的水垢。
7、清洁油箱:旋下机底排油螺帽,排净剩余柴油,再用干净的柴油冲洗一下油箱,然后旋紧排油螺帽。
8、燃料请使用----10#或更高品质之柴油,油箱内必须始终保持有油,严禁有水分及杂质。
9、执行开关程序,关时先关闭热水,持续冲洗直至设备完全冷却后再关闭冷水。
10、真空薄膜蒸发器电源为380V,50HZ,黄/绿线要求接地。
11、由于在高压环境下工作,喷嘴磨损在所难免,因此也须及时更换.适当调低压力可延长喷嘴及高压水管使用寿命。
12、真空薄膜蒸发器的柴油滤清器须及时调换或清洗。
性能特点1、真空薄膜蒸发器具有很高的传热系数,蒸发强度大,对水和有机溶剂(粘度小于100cp)等达到50~300kg/m2.h。
2、节约能源:由于真空薄膜蒸发器的采用真空操作,降低了物料沸点,在保证相同温差的前提下,可以利用低品位蒸汽,节约了能源。特别适用多效蒸发的末效蒸发。
3、低温蒸发:由于真空薄膜蒸发器在真空下操作,真空度要求根据蒸发物料性质确定,大大降低了处理物料的沸点,因此特别适合热敏性物料的低温浓缩。同时可以选用普通材料来处理对强腐蚀介质的浓缩。
4、真空薄膜蒸发器的操作方便,易于维修保养:由于转子系统对蒸发物料有良好的搅拌作用,设备表面具有小的表面结垢,能够处理高粘度、含颗粒、热敏性及易结晶的介质。
5、停留时间短:物料在设备内停留时间很短,在几秒~几十秒之间。停留时间随着挂板端面沟槽倾角不同而改变。物料在挂板的推送作用下,在设备内呈螺旋下降离开加热筒体,物料受到挤出,缩短停留时间,可以减少产品在蒸发过程中的分解或聚合,提高溶剂的回收率。
维护保养
1)减速机润滑油为40#机油,其加油量应在指示高度内。油量过多会引起搅拌而发热,油量过少偏心体轴泵油膜破坏而发热导致温度升高。开始使用时在1个月之内更换二次润滑油,以后润滑油3-4个月内更换一次。
2)打开低封头后,拧开转子U 型槽底部螺栓,每四个月检查刮板更换刮板。
3)每二个月打开底轴承,检查底轴承磨损情况,必要时更换底轴承。
4)根据物料性质应定期用温水或溶剂浸泡、清洗内筒体。
5)每一个月向机械密封腔加密封液一次,密封液为20#机械油。
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