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适用范围
适用于各类物料进行蒸发浓缩结晶,特别是产品沸点上升(BPR)不是很大的产品或易蒸发的稀物料。


系统组成
由加热器、分离器(结晶器)、压缩机、真空泵、循环泵、操作平台、电气仪表控制柜及阀门、管路等系统组成,结构非常简单。
利用MVR(蒸汽机械压缩装置)把全部的二次蒸汽压缩升温成加热蒸汽并循环往复利用的蒸发浓缩设备。


主要原理
机械式蒸汽再压缩(MVR)蒸发器利用蒸发器中产生的二次蒸汽,经压缩机压缩,压力,温度升高,热焓增加,然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。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,生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效,减少了对外部加热及冷却资源的需求,降低能耗,减少污染。


主要特点

  1. MVR节能蒸发器技术是目前先进的蒸发器技术,仅需要极少量生蒸汽(开机启动时需少量生蒸汽,正常运行中不再需要生蒸汽),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,温差小得多,能够达到温和蒸发,极大地提高产品质量,降低结垢。
  3. 无需冷凝器或只需很小面积的冷凝器,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,整套设备操作方便,无死角。
  5. 该蒸发器是物料在低温(蒸发温度50℃—100℃)、且不产生泡沫的状态下进行蒸发,料液均匀,不跑料,不易结焦,物料加热变性最小。
  6. MVR蒸发器的安装空间是普通多效蒸发器的两倍左右,设备投资金额也比较大,但是运行费用比普通多效蒸发器要低很多。
  7. 为了避免操作人员失误或因错误操作引起MVR发生故障,保护设备的自控操作系统是必要的。
  8. 传统多效蒸发器采用新鲜蒸汽作为能源,如五效蒸发器蒸发1吨水一般消耗新鲜蒸汽0.23吨;MVR机械压缩蒸发器消耗的能源是电能,蒸发1吨水一般消耗电15—27度,一般沸点升高较小的物料可以达到1吨水电耗20点度以下。能源节省程度与用户当地的新鲜蒸汽单价与电价密切相关,如蒸汽单价180元/吨,电价每度0.7元与五效蒸发器比,每蒸发一吨水能耗节省0.23*180-20*0.7=27.4元,如蒸发量为100吨,每年运行时间为330天,每天工作24小时,每年的节省能耗费用是27.4*100*24*330=21700800元。MVR蒸发器比五效蒸发器节能60%以上。
  9. MVR机械压缩蒸发器的价格是多效蒸发器的2倍上下,对于新建项目,比较投资差异,投资采购MVR多花的投入一般在300个运行日内可收回。对于用MVR机械压缩蒸发器替换原有的多效蒸发器的节能改造项目,改造投资一般在500个运行工作日内可以收回。
  10. 在某些蒸汽成本很低而电价很高的特殊地域场合,MVR机械压缩蒸发器的经济性优势不明显,不建议使用。


普通多效浓缩设备与MVR浓缩设备的年均能耗费用比较

分类 多效浓缩蒸发设备
TVR浓缩蒸发设备
MVR浓缩蒸发设备
主要能源 蒸汽 电力
蒸发1吨水分所消耗的能源 0.1—0.6吨(蒸汽) 10—40KWH(电)


能耗比较(举例)
蒸发量40吨/H,蒸汽单价170RMB/吨,
电单价:0.6RMB/KWH,每年运转天数;24小时/天,330天/年

分类 4效浓缩蒸发设备 MVR浓缩蒸发设备
能耗 蒸汽12.5吨/H 电700KWH
每年能耗费用 16,830,000RMB/年 3,326,400RMB/年
每年节约金额 13,503,600RMB/年


MVR蒸发器的耗电量
MVR蒸发器几乎不会用到蒸汽,但所消耗的电量要比普通多效蒸发器要大很多,换句话说,MVR主要使用的能源是电能。MVR(蒸汽机械压缩风机)的主电机耗电量大小取决于蒸发器的换热面积与蒸发温度以及物料本身的特性。


MVR蒸发浓缩设备

  1. 利用MVR(蒸汽机械压缩装置)把全部的二次蒸汽压缩升温成加热蒸汽并循环往复利用的蒸发浓缩设备。
  2. MVR蒸发器的安装空间是普通多效蒸发器的两倍左右,设备投资金额也比较大,但是运行费用比普通多效蒸发器要低很多。
  3. 为了避免操作人员失误或因错误操作引起MVR发生故障,保护设备的自控操作系统是必要的。


MVR蒸发器的几种形式
根据浓缩产品的物料特性与最终浓缩液的浓缩程度主要供应以下三种:


CSFM
适用于物料的沸点上升(BPE)不是很大,通过MVR单次压缩二次蒸汽即可满足设计要求的情况。比起CDFM形式,安装空间更小,设备投资费用较低。


CDFM
使用CDFM不能充分达到设计浓度的情况下使用的蒸发器形式,把二次蒸汽进行二次或更多次压缩来得到比CSFM更高温度的加热蒸汽。
CDFM比CSFM设备安装空间要大,设备投资费用也相对较高。
根据蒸发浓缩产品的特性(BPE、粘度、出料浓度要求、有无结晶生成等情况)可以提供其它形式的CDFM,如将两台压缩机串联等。


将MVR与多效结合的形式
这是一种组合,从上世纪九十年代末兴起并流行于欧美,并于2009年进入中国市场,是大中型节能蒸发器流程,也是大型节能蒸发器的发展方向,在确保可靠性的前提下提倡绿色节能理念,设计中优先大量采用板式蒸发、降膜蒸发等高性能节能传热技术单元。根据物料的自身状况、产能大小、系统节能性能要求、投资额度大小限制,可以生成多种不同的配置变化。


几种蒸发设备性能对比表格

参数类型 单效蒸发器 多效蒸发器 TVR蒸发器 MVR蒸发器
能耗

能耗较高,蒸发一吨水理论上需要1吨蒸汽

比较技能,一般来说随着效数的增加、能耗也相应的降低

在传统多效蒸发器的基础上再多一效,但需要高压蒸汽带动

目前蒸发器技术,要10Kwh到40Kwh的电耗

占地面积
对产品质量影响

停留时间短但温差高,易结垢,对产品质量影响较小

停留时间较长,温差较高,易结垢,对产品质量影响较小

停留时间短,对产品质量影响较小

停留时间短,低温差蒸发,不易结垢,对产品质量影响最小

能源方式

使用蒸汽加热,需要蒸汽管网,需要锅炉

使用蒸汽加热,需要蒸汽管网,需要锅炉

需要高压蒸汽带动才能使用,需要锅炉

使用电即可,不需要蒸汽管网,全自闭循环系统

自控程度 半自控 全自控操作,不间断蒸发 全自控操作,不间断蒸发 全自控操作,不间断蒸发


中药提取液浓缩蒸发
产品优势 规格:NMVR-3

  1. 蒸发温度:75℃
  2. 蒸汽消耗:0吨/小时(无需新鲜蒸汽)
  3. 蒸发一吨水耗电量:25Kw/h—30Kw/h
  4. 真空低温蒸发
  5. 全自动无人化操作
  6. 能耗低/稳定好/噪声小
  7. 利用蒸馏水实现在线清洗
  8. 无需冷却循环水


RZMVR-3蒸发器与双效蒸发浓缩器运行成本
分析运行成本计算根据以下数据:
进料量:78.0立方/天,3.25立方/小时
蒸发量:72吨/天,3吨/小时
进料浓度:1%
出料浓度:40%
工作时间:20小时/天,300天/年
电价:RMB0.8Kw/h
蒸汽价:200RMB/吨


双效蒸发浓缩器能耗

  1. 耗汽

双效浓缩器3t/h每小时耗汽1.71吨,蒸发1吨水耗汽1.71*200/3=114元

  1. 耗电

真空泵5.5Kw,冷却循环泵和冷却塔电机功率11Kw,蒸发每吨水耗电:16.5*80%*0.8/3=3.52元/吨蒸发水

  1. 循环冷却水的损失折合:约3.48元/吨蒸发水
  2. 双效蒸发浓缩设备每蒸发1吨水综合费用:114+3.52+3.48=121.0元


MVR能耗
由于MVR很少使用蒸汽(取决于进料温度),蒸发一吨水约用15kg蒸汽:0.015*200=3.0元,冷却水用量也非常少,按蒸发一吨水1元耗水费来计算。根据一个月的使用统计,以一套3t/h蒸发量,平均每蒸发1吨水耗电27度,吨水耗电费用21.6元,MVR蒸发1吨水综合费用为3+1+21.6=25.6元。


使用MVR和传统双效比较
每蒸发1吨水,MVR浓缩器比双效降膜节约121-25.6=99.4元,节能率约80%。


MVR全年节约费用
一台MVR浓缩器每天按蒸发72吨水,全年运行300天,全年蒸发水量21600吨/年,则每年可节约214.7万元。



多效蒸发技术(Multiple Effect Evaporator,MEE)
在多效蒸发装置中,由新蒸汽加热第一效产生的蒸汽不进入冷凝器,而是作为第二效的加热介质得以再次利用。这样可以将新蒸汽消耗有效降低约50%。重复利用此原理,可进一步降低新蒸汽消耗。第一效的最高加热温度与最后一效的最低沸点温度形成了总温差,分布于各个效。结果,每效温差随效数增加而减小。所以为达到指定的蒸发速率必须增大加热面积。初步估算表明,用于所有效的加热面积随效数成比例增加,这样一来蒸汽节省量逐渐减少的同时,投资费用显著增加。





热力蒸汽再压缩技术(Thermal Vapour Recompressor,TVR)
热力蒸汽再压缩时,根据热泵原理,来自沸腾室的蒸汽被压缩到加热室的较高压力;即能量被加到蒸汽上。由于与加热室压力相对应的饱和蒸汽温度更高,使得蒸汽能够再用于加热。为此采用蒸汽喷射压缩器。它们是根据喷射泵原理来操作,没有活动件,设计简单而有效,并能确保最高的工作可靠性。使用一台热力蒸汽压缩器与增加一效蒸发器具有相同的节省蒸汽/节能效果。热力蒸汽压缩器的操作需要一定数量的新蒸汽,即所谓的动力蒸汽。这些动力蒸汽必须被传送到下一效,或者被送至冷凝器作为残余蒸汽。包含在残余蒸汽中的剩余能量大约与动力蒸汽所提供的能量相当。




机械蒸汽再压缩技术(Mechanical Vapour Recompressor,MVR)
机械蒸汽再压缩时,通过机械驱动的压缩机将蒸发器蒸出的蒸汽压缩至较高压力。因此再压缩机也作为热泵来工作,给蒸汽增加能量。与用循环工艺流体(即封闭系统,制冷循环)的压缩热泵相反,因为蒸汽再压缩机是作为开放系统来工作,故可将其视为特殊的压缩热泵。在蒸汽压缩和随后的加热蒸汽冷凝之后,冷凝液离开循环。加热蒸汽(热的一侧)与二次蒸汽(冷的一侧)被蒸发器的换热表面分隔开来。开放式压缩热泵与封闭式压缩热泵的对比表明:在开放系统中的蒸发器表面基本上取代了封闭系统中工艺流体膨胀阀的功能。通过使用相对少的能量,即在压缩热泵情况下的压缩机叶轮的机械能,能量被加入工艺加热介质中并进入连续循环。在此情况下,不需要一次蒸汽作为加热介质。



MVR的优势

在多效热力蒸汽再压缩系统中,待释放的冷凝热仍然很高。在多效装置中,如果有n效,冷凝热约为一次能量输入的1/n。而且,蒸汽喷射压缩器只能压缩一部分的二次蒸汽,动力蒸汽的能量必须作为余热释放给冷却水。然而,开放式压缩热泵原理的使用可以显著减少甚至消除通过冷凝器释放的热量。为达到最终的热平衡,可能需要少量的剩余能量或残余蒸汽的冷凝,因此允许恒定的压力比和稳定的操作条件。采用机械蒸汽再压缩的原因:
■ 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




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