MVR与MVC综述

1、MVR/MVCMVR/MVC：原理、流程、：原理、流程、 设计、设备与实例设计、设备与实例 1 MVC 2 机械蒸汽压缩MVC是Mechanical Vapor Compression蒸 发技术的简称。 其原理是利用蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，提高 二次蒸汽热量和温度，压缩后的蒸汽打入蒸发器作为热源 ，再次使其原液产生蒸发，从而达到不需要外部鲜蒸汽， 依靠蒸发器系统自循环来达到蒸发浓缩的目的蒸发器系统自循环来达到蒸发浓缩的目的。通过PLC 控制系统、组态软件等工程软件来控制系统温度、压力、 马达转速，保持蒸发器稳定、高效智能运行。. 主要特点 1. MVR节能蒸发器技术是目前国际最为先进

2、的蒸发器技术， 仅需要极少量生蒸汽仅需要极少量生蒸汽，极大地降低企业运行成本，减少环境 污染。 2. 由于采用压缩机提供热源，和传统蒸发器相比，温差小得温差小得 多，能够达到低温蒸发，多，能够达到低温蒸发，极大地提高产品质量、降低结垢。 3.无需冷凝器，结构与流程非常简单，无需冷凝器，结构与流程非常简单，全自动操作，可连续 运行，安全可靠。 4.设备内配CIP清洗管路，可实现就地清洗就地清洗，整套设备操作方 便，无死角。 5. 该蒸发器是物料在低温、且不产生泡沫的状态下进行蒸发，不产生泡沫的状态下进行蒸发， 料液均匀，不跑料，不易结焦。料液均匀，不跑料，不易结焦。 3 4 热泵（MVR/TVR

3、）蒸发两种方式： 机械压缩式和蒸汽动力压缩式比较 蒸汽动力压缩式蒸发系统只能 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机械压 缩式蒸发系统。但其本身结构 简单，费用低廉，消耗蒸汽而 不耗电，可以在投资较少的前 提下取得较大的节能效果和经 济效益，因而很受一些企业的 欢迎。 5 原理与能效 6 MVCMVC的原理 7 启动蒸汽 进料 压缩机 冷凝液 浓缩液 蒸汽 MVCMVC的原理和设备 8 MVCMVC流程示意图 9 电加热器（6） 主热交换器蒸汽侧（3） 薄雾过滤器（8） 蒸汽压缩机（4） 辅助热交换器（7） 废液进料1527 冷凝水2743 压缩蒸汽11

4、0115 热进料8293 热进料100110 蒸汽99 汽液分离室（1） MVRMVR能流图 10 蒸汽压缩、蒸发、冷凝过程分析 11 A-C 压缩过程，压缩过程，C-D蒸发过程，蒸发过程，D-A冷凝过程冷凝过程 12 饱和线 等压线 等温线 比熵 比 焓 I、II、III 是多个 冷凝过程，也可 以是一个冷凝过 程。 开式循环热泵流程中，二次蒸汽理论上从点 1经压缩机加压升温升焓至点2（如图2）， 进蒸发器，释放过热（2-3）并冷凝放热 （ 3-4）。但实际的循环过程为1-2-3-4。原 因是进压缩机之前有热损失，故有一定过热 度（点1）且压缩过程不能严格做到等3-4 熵压缩，实际上熵值增大

5、即1-2。用压-焓 图分析较方便，如图3所示。 由于只压缩干蒸汽，且沿等熵线，故压缩后 的蒸汽是过热的（1-2）。这就是说，在开 始冷凝（点3）之前须先等压冷却（2-3）； 3-4为等温冷凝，直到完全没有蒸汽为止。 而实际情况的压焓图则如图4所示：工质进 压缩机之前就有一定过热度，另外，由于工 质通过压缩机流动的不可逆性，比起理论值 ，压缩机将使工质的焓提高很多。即排气温 度提高了，如点1。实际功耗为w，而等熵 压缩时所耗功为w ，则等熵效率为w/w，偏 离卡诺循环，故!#(!4G!H 即实际的性能 系数cop必将小于逆卡诺循环的。 13 工艺流程 14 上海定泰蒸发器有限公司蒸发结器 15

6、工艺流程专利之一 16 有关专利99800759-机械蒸汽再压缩分离处理 （加拿大）.pdf 工艺流程专利之二 17 有关专利201010576475-一种废水蒸干 工艺及装置系统.pdf 改进的机械再压缩法流程MVRMVR a.是由二个蒸发器组成各自的 二次蒸汽由压缩后分别作为蒸 发器的加热热源;处理液按先后 序进入蒸发器。这种方式在溶 液浓缩比大，沸点上升较大的 场合比较有效 b.流程与多效蒸发的流程相似 ，利用末效的二次蒸汽压缩后 作第一效尔社热热源，它用在 落液沸点上升较小的场合 18 设计和计算 19 工艺设计的关键： 工艺和设备配套选型设计计算 系统的自控设计 压缩风机的选型和设计

7、计算 20 所需的设计项目和参数 蒸发器设计计算蒸发器设计计算 单效蒸发设计计算内容有：单效蒸发设计计算内容有： 确定水的蒸发量； 加热蒸汽消耗量； 蒸发器所需传热面积。 在给定生产任务和操作条件，如进料量、温度和浓度，完 成液的浓度，加热蒸汽的压力和冷凝器操作压力的情况下 ，上述任务可通过物料衡算、热量衡算和传热速率方程求 解。 21 一、蒸发水量的计算一、蒸发水量的计算 技术技术设计计算设计计算一、蒸发水量的计算一、蒸发水量的计算.doc 对图5-13所示蒸发器进行溶质的物料衡算，可得 蒸发量 完成液的浓度 式中： F原料液量，kg/h； W蒸发水量，kg/h； L完成液量，kg/h； x

8、0原料液中溶质的浓度，质量分数； 图5-13 单效蒸发器 x1完成液中溶质的浓度，质量分数。 22 图5-13 单效蒸发器 110 )(LxxWFFx （5-1） 由此可得水的蒸发量 )1 ( 1 0 x x FW WF Fx x 0 1 （5-2） 二、加热蒸汽消耗量的计算二、加热蒸汽消耗量的计算 加热蒸汽用量可通过热量衡算求得，即对图5-13作热量衡算可得： （53） 或 （53a） 式中： H 加热蒸汽的焓，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 加热室排出冷凝液的焓，kJ/h ; Q 蒸发器的热负荷或传热

9、速率，kJ/h ; QL 热损失，可取Q的某一百分数，kJ/kg ; c0、c1为原料、完成液的比热，kJ/(kg) 。 技术设计计算二、加热蒸汽消耗量的计算.doc 23 Lc10 QDhLhWHFhDH L01 )(QFhLhWHhHDQ c 三 压缩比 压缩比直接影响蒸发器冷凝蒸发传热推力的大小。从理论上讲， 希望压缩比增大，这样可减少蒸发器的传热面积。从蒸发器相变传 热要求出发，最理想的压缩过程是沿蒸汽焓熵图 (见下图43) 的饱和线AB进行，但一般无冷却压汽机的压缩过程是沿等熵线AC 进行，而实际压缩过程又受绝热效率的影响，沿AD线进行。可见 ，压缩比增大，会引起过热度和熵的增大，并

10、导致功耗剧增，此外压缩比增大，会引起过热度和熵的增大，并导致功耗剧增，此外 还会影响压汽机的正常运行，产生大的噪音还会影响压汽机的正常运行，产生大的噪音。为消除过热度和改善 压缩过程，可在蒸汽进口端加水，使压缩过程线变为AD。根据压 缩比试验表明，在实际应用中，选用压缩比为选用压缩比为1.2，相应的饱和温，相应的饱和温 差为差为7，是比较合理可靠的。，是比较合理可靠的。 压汽式蒸馏设备简单、紧凑，在特 定条件下具有良好的节能效益，等效造水比可达等效造水比可达15。能源单一方便 ，只用电能，且不需冷却水。适用于水源缺乏和供汽不便的地方， 以及中小规模的废水处理、化工蒸发和蒸馏水生产等。 四、传热

11、面积的计算四、传热面积的计算 蒸发器的传热面积可通过传热速率方程求得，即： （56） 或 （56a） 式中： A 蒸发器的传热面积，m2; K 蒸发器的总传热系数，W/(m2K)； tm传热平均温度差，； Q 蒸发器的热负荷，W或kJ/kg。 式（56）中，Q可通过对加热室作热量衡算求得。若忽略热损失， Q即为加热蒸汽冷凝放出的热量，即 （57） 但在确定tm和K时，却有别于一般换热器的计算方法。技术设计计 算三、传热面积的计算.doc 26 m tAKQ m tK Q A DrhHDQ)( c （57） 优化变量的确定 机械压缩式热泵蒸发系统存在能量平衡性问题.对给定生 产要求,作为直接操作

12、参数,压缩机出口压力P2越大,则饱和 蒸气的温度越高,传热温差越大,蒸发器的传热面积越小,因 而蒸发器的投资越小,但压缩机的耗功量与设备投资都增压缩机的耗功量与设备投资都增 加加;如果压缩机的出口压力越小,结论同上面相反,故机械压 缩式热泵蒸发存在着以压缩机出口压力为变量的经济优化以压缩机出口压力为变量的经济优化 .而压缩机出口压力是易直接调控的操作参数,其变化可通 过调节电机的可控硅变流设备可控硅变流设备来实现。 27 产品与设备产品与设备 28 选择蒸发器必须明确： 选择蒸发器，必须明确以下事 项，才能正确选择蒸发工艺流 程、蒸发器设备形式、材质。 1、确定蒸发的目的、确定蒸发的目的 提高

13、溶液的浓度 浓缩溶液并回收溶剂 制备纯净的溶剂 2、确定蒸发参数、确定蒸发参数 进料温度、浓度 出料温度、浓度 总进料量 总蒸发量 3、确定蒸发溶液的特性、确定蒸发溶液的特性 溶液的热敏性以及可以承受 的最高温度 溶液的腐蚀性 各浓度下溶液的沸点升高值 溶液的粘度 溶液的饱和浓度 溶液的密度 4、确定公用工程参数、确定公用工程参数 电源 蒸汽压力 冷却水进水及允许的回水温 度 30 德国GEAGEA公司的MVRMVR 降膜式蒸发器降膜式蒸发器 顶部关键设备：布水器。，选择合适顶部关键设备：布水器。，选择合适 的液体分布器安装于蒸发器顶部是非的液体分布器安装于蒸发器顶部是非 常重要的。常重要的。

14、 31 关于压缩机选型的建议 可用于压缩饱和蒸汽的压缩机有活塞式,螺杆式和离心式, 离心式压缩机生产能力大,且改变转数,因而改变压缩比容 易,因此具有诸多优点。如再配以调速电机,则更显出其优 越性。调速机构可以是一套变频装置,亦可选择整流装置 配置直流电机。该装置不但可以较方便灵活地改变压缩机 转数,而且有助于电力供应系统功率因数的改善。 32 市场概况之一：MVCMVC 市场产品分市场产品分MVC和和MVR，两种。这两种又来自国外进口和和国内自主 生产两个方面。 进口进口MVC-市场上主要是美国PSI公司ENCONMVC系列蒸汽压缩型高 浓度废水蒸发浓缩设备生产线已具备2844,543升/时

15、(75-1200 GPH)标 准处理量设备的批量生产和供应能力。由沈阳华可乐公司，石家庄博特 公司，安杨德环能科技有限公司，沈阳科龙实业有限公司等。 自主开发自主开发MVC的产品有：的产品有：广州市捷晶能源科技有限公司 ，江苏乐科热 力科技有限公司， 国内要实现批量生产能力的有国内要实现批量生产能力的有，濮阳市汉华石油机械化工有限公司要投 资1.5亿人民币，在今年年底建成年产100台MVC蒸发浓缩设备的产业。 33 压缩机的选用 最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。 是最终压力最终压力p2与吸入压力与吸入压力p1的比值，定义为压缩比的比值，

16、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。 主要包括： 高压离心风机 单级离心压缩机 此类机器的流量范围大（ 例如3,000到500,000m3/hr）， 压缩比1.1 到2.5。 34 传动机的耦合功率选取 35 36 37 38 技术展望 39 发展方向 低能耗。低能耗。 蒸发器是一个大的热能消耗装置,由于能源 价格不断地提高。因此,在系统工程中以及 蒸发装置本身,如何降低能耗,有效地利用 各种余热更加重要。 40 改进和创新结构改进和创新结构。 改进原有装置的重要目的之一是将蒸发器 改进后,可作为蒸发干燥,蒸发分馏,蒸发造

17、 粒等双重目的操作设备。为了使设备紧凑, 增加液膜的湍动、防止结垢、缩短接触时 间等目的,研究和创制各种不同的新结构。 41 减少蒸发器的结垢减少蒸发器的结垢 控制结垢的研究,过去重点是防止或延缓结 垢过程的本身,今后所面临的课题将是,如 何合理组织蒸发器的运行,使沉积在加热面 上的污垢热阻的增长为最少,并且较容易从 加热面上脱除。当然无传热面的闪急蒸发 器以及浸没式蒸发器,将会得到更大的发展 42 防垢技术：用于热交换器的蒸发亲水表面及防垢技术：用于热交换器的蒸发亲水表面及 其组合物的制造方法其组合物的制造方法 申请号：申请号：03800563.8 申请日：申请日：2003-04-25 摘要

18、：摘要：一种热交换器/蒸发器,用于从第一热交换流体传递热量到一液 体以使其蒸发成为气态第二热交换流体,其包括一个热传导元件(30),该 热传导元件分隔出用于第一热交换流体的第一流动通道(34),和用于第 二热交换流体的第二流动通道(36)。第一表面在元件(30)上并与第一 流动通道形成热交换联系,第二表面在第一表面相对的元件(30)上并与 第二流动通道(36)形成热交换联系。一个亲水涂层(50)部分粘接在第 二表面上,该涂层包括一种标称球形微粒粉末,其包括镍、铬、铝、钴 以及氧化钇,它们由一种钎焊金属粘接到一起,该钎焊金属主要由镍、 铬和硅构成,该钎焊金属扩散进入标称球形金属微粒和第二表面中。也 披露了一种可用于形成亲水表面的组合物以及一种制造热交换器/蒸发 器的方法。 43 新型蒸发器的研发 44 45 日本研发新型蒸发器 日本大川原制作所研制出一种新型真空蒸发器。 这种蒸发器将动力蒸汽再压缩与高速涡流蒸发器蒸汽再压缩与高速涡流蒸发器结合在一起 ,以减少能耗和其他运行费用。它的投资与普通蒸发器大体 相同,但运行费用低1/3。 在这个新型蒸发器中,浓缩的液体在一个换热器中被100蒸 汽加热。初始进料和热液