離心蒸汽壓縮機(jī)用于MVR技術(shù)簡介

1、MVR技術(shù)簡介德維透平機(jī)械有限公司機(jī)械蒸汽再壓縮的原理 由于成本原因，單級離心壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)被普遍用于機(jī)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(jī)是體積控制機(jī)器，即無論吸入壓力多大，體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與絕對吸入壓力成比例。單級離心壓縮機(jī)的壓縮循環(huán)描繪在焓熵圖中。單級離心壓縮機(jī)需要的動力： 例如：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 = 1.4）。壓縮循環(huán)沿著多變曲線12，蒸汽的比焓增加量hp。 對于蒸汽的比焓h2，通過壓縮機(jī)內(nèi)效率（等熵效率）的等式： 而得到的值是h2 =

2、2785 kJ/kg (s 0.8適用于水蒸汽介質(zhì)的單級離心壓縮機(jī))。t2=161相對于h2和p2。現(xiàn)在此蒸汽就能夠用于加熱第1效蒸發(fā)器。首先它失去過熱并冷卻至飽和溫度t3（130），壓力p2（2.7bar）。在此溫度下，它進(jìn)入到蒸發(fā)器的加熱器?；诔渌蛩刂?，單位多變壓縮功hp取決于多方指數(shù)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(jī)（電動機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、渦輪機(jī)等）的實際耦合功率，考慮了更大的機(jī)械損耗余量。葉輪由標(biāo)準(zhǔn)材料制造的單級離心壓縮機(jī)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(dá)2.5。這樣一來，最終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍，或

3、最大2.5倍，這對應(yīng)于飽和蒸汽溫度升高約12-18K，最大溫升可到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。 例如：吸入壓力 p1 = 1 bar 對應(yīng)于100 ，最終壓力 p2 = 1.7 bar 對應(yīng)于115.2 ，壓力比=p2/p1=1.7，飽和蒸汽溫升為15.2 K。 用于蒸發(fā)蒸餾等裝置的三種技術(shù)比較 蒸發(fā)、蒸餾、蒸發(fā)結(jié)晶、蒸發(fā)干燥裝置都是高能耗的。 能耗在這些裝置的運(yùn)行成本中占很大的比例，因此單位能耗的降低和優(yōu)化對降低整個運(yùn)行成本至關(guān)重要。 目前有三種主要的技術(shù)實現(xiàn)比能耗的最小化，可單獨應(yīng)用，也可聯(lián)合應(yīng)用：

4、 多效技術(shù)（Multiple Effect Evaporator，MEE） 熱力蒸汽再壓縮技術(shù)（Thermal Vapour Recompressor，TVR） 機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)（Mechanical Vapour Recompressor，MVR） 1多效技術(shù) 在多效蒸發(fā)裝置中，由新蒸汽加熱第一效產(chǎn)生的蒸汽不進(jìn)入冷凝器，而是作為第二效的加熱介質(zhì)得以再次利用。這樣可以將新蒸汽消耗有效降低約50%。重復(fù)利用此原理，可進(jìn)一步降低新蒸汽消耗。第一效的最高加熱溫度與最后一效的最低沸點溫度形成了總溫差，分布于各個效。結(jié)果，每效溫差隨效數(shù)增加而減小。所以為達(dá)到指定的蒸發(fā)速率必須增大加熱面積。初步估算表明

5、，用于所有效的加熱面積隨效數(shù)成比例增加，這樣一來蒸汽節(jié)省量逐漸減少的同時，投資費用顯著增加。 A 產(chǎn)品 B 殘余蒸汽 C 濃縮液 D 動力蒸汽 E 動力蒸汽冷凝水 F 二次蒸汽冷凝水 V 熱損失 二效直接加熱蒸發(fā)器的熱流圖 2熱力蒸汽再壓縮技術(shù) 熱力蒸汽再壓縮時，根據(jù)熱泵原理，來自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力；即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據(jù)噴射泵原理來操作，沒有活動件，設(shè)計簡單而有效，并能確保最高的工作可靠性。使用一臺熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發(fā)器具有相同的節(jié)省蒸汽/節(jié)能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作

6、需要一定數(shù)量的新蒸汽，即所謂的動力蒸汽。這些動力蒸汽必須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動力蒸汽所提供的能量相當(dāng)。 A 產(chǎn)品 B 二次蒸汽 B1 殘余蒸汽 C 濃縮液 D 動力蒸汽 E 動力蒸汽冷凝水 V 熱損失 熱力蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖 3機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù) 機(jī)械蒸汽再壓縮時，通過機(jī)械驅(qū)動的壓縮機(jī)將蒸發(fā)器蒸出的蒸汽壓縮至較高壓力。因此再壓縮機(jī)也作為熱泵來工作，給蒸汽增加能量。與用循環(huán)工藝流體（即封閉系統(tǒng)，制冷循環(huán)）的壓縮熱泵相反，因為蒸汽再壓縮機(jī)是作為開放系統(tǒng)來工作，故可將其視為特殊的壓縮熱泵。在蒸汽壓縮和隨后的加熱蒸汽冷凝之后，冷凝液離

7、開循環(huán)。加熱蒸汽（熱的一側(cè)）與二次蒸汽（冷的一側(cè)）被蒸發(fā)器的換熱表面分隔開來。開放式壓縮熱泵與封閉式壓縮熱泵的對比表明：在開放系統(tǒng)中的蒸發(fā)器表面基本上取代了封閉系統(tǒng)中工藝流體膨脹閥的功能。通過使用相對少的能量，即在壓縮熱泵情況下的壓縮機(jī)葉輪的機(jī)械能，能量被加入工藝加熱介質(zhì)中并進(jìn)入連續(xù)循環(huán)。在此情況下，不需要一次蒸汽作為加熱介質(zhì)。 A 產(chǎn)品 B 二次蒸汽 B1 殘余蒸汽 C 濃縮液 D 電能 E 動力蒸汽冷凝水 V 熱損失 機(jī)械蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖 在多效熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)中，待釋放的冷凝熱仍然很高。在多效裝置中，如果有n效，冷凝熱約為一次能量輸入的1/n。而且，蒸汽噴射壓縮器只能壓縮一

8、部分的二次蒸汽，動力蒸汽的能量必須作為余熱釋放給冷卻水。然而，開放式壓縮熱泵原理的使用可以顯著減少甚至消除通過冷凝器釋放的熱量。為達(dá)到最終的熱平衡，可能需要少量的剩余能量或殘余蒸汽的冷凝，因此允許恒定的壓力比和穩(wěn)定的操作條件。采用機(jī)械蒸汽再壓縮的原因： 單位能量消耗低 因溫差低使產(chǎn)品的蒸發(fā)溫和 由于常用單效使產(chǎn)品停留時間短 工藝簡單，實用性強(qiáng) 部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)特性優(yōu)異 運(yùn)行成本低 節(jié)能效果5t/hr三效蒸發(fā)器設(shè)備成本：80萬元/套，每年折算成本（10年記）8萬元。運(yùn)行成本：蒸汽消耗0.45t/t，蒸汽價格200元/t，電耗50千瓦/時(循環(huán)水泵、真空泵)，平均電價0.6元/千瓦時；每小時運(yùn)行成本：

9、5噸蒸發(fā)量*0.45噸蒸汽/噸水*200元/噸汽+50千瓦*0.6元/千瓦時=360元+30元=480元/小時；每日運(yùn)行成本（20小時/天）：480元/小時*20小時=9600元/天；年運(yùn)行成本（300天/年）9600元/天*300天/年=2880000元/年。年總成本：288+10=298萬元/年。 5t/hr機(jī)械蒸汽再壓縮（蒸汽溫升8）蒸發(fā)器設(shè)備成本：250萬元/套 每年折算成本（10年記）25萬元。運(yùn)行成本：蒸汽消耗0.02噸/小時（機(jī)組密封補(bǔ)汽），蒸汽價格200元/噸，電耗170千瓦/時（主電機(jī)、循環(huán)泵、真空泵、凝水泵），平均電價0.6元/千瓦時；每小時運(yùn)行成本：0.02噸*200元/

10、噸+170千瓦*0.6元/千瓦時=4+102=106元/小時；每日運(yùn)行成本（20小時/天）：106元*20小時=2120元/天；年運(yùn)行成本（300天/年）2120元*300天=636000元/年。年總成本：63.6+25=88.6萬元/年。 與三效蒸發(fā)器比較，每年節(jié)省費用：298-88.6=209.4萬元/年。應(yīng)用領(lǐng)域·環(huán)境保護(hù)很多工業(yè)生產(chǎn)都會產(chǎn)生大量的廢水對環(huán)境造成很大污染，如金屬冶煉、電鍍、造紙、金屬加工行業(yè)、和原油生產(chǎn)行業(yè)等，工業(yè)污水處理是環(huán)境保護(hù)的重要課題。采用MVR蒸發(fā)技術(shù)處理污水，可以很低的能源代價濃縮工業(yè)廢水，提取對環(huán)境有害的物質(zhì)，使污水達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，并變廢為保，

11、把對環(huán)境有害的物質(zhì)提取重新利用。·化工行業(yè)很多化工企業(yè)的最終產(chǎn)品和中間物質(zhì)都需要蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶工藝處理，比如香精香料的提純、亞氯酸鈉和過硫酸鈉等化工原料的生產(chǎn)、有機(jī)添加劑的濃縮和結(jié)晶、合成染料有機(jī)顏料的生產(chǎn)等等。傳統(tǒng)單效多效蒸發(fā)技術(shù)能耗很大，熱效率不高。使用MVR蒸發(fā)濃縮結(jié)晶技術(shù)，可以大幅度提高工藝的熱效率，大幅度降低整個工藝的能耗。·食品發(fā)酵我們?nèi)粘Ｉ钪械暮艽笫称吩隙夹枰?jīng)過生物發(fā)酵方法來生產(chǎn)加工，龐大的生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)是能源消耗和環(huán)境污染大戶。味精制造、淀粉糖生產(chǎn)加工、乙醇生產(chǎn)、各類糖醇生產(chǎn)等等，都會用到蒸發(fā)濃縮結(jié)晶蒸餾工藝，這些正是MVR蒸發(fā)技術(shù)的用武之地，可以比傳統(tǒng)

12、蒸發(fā)蒸餾工藝大幅提高熱效率，可以較低的成本達(dá)到節(jié)能減排的效果。·生物制藥制藥企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)境會經(jīng)常用到蒸發(fā)蒸餾濃縮結(jié)晶工藝。比如中藥提取物、西藥生產(chǎn)中的濃縮，特別是有些在高溫時容易發(fā)生變性的西藥如各類維生素，需要在低溫條件下蒸發(fā)蒸餾濃縮。MVR技術(shù)可以很好地解決低溫蒸發(fā)蒸餾的問題，并大幅減少能耗，非常適合在制藥行業(yè)中推廣。解決方案·蒸發(fā)濃縮法處理酒精廢液采用MVR蒸發(fā)技術(shù)濃縮處理酒精廢液，再將酒精廢液濃縮液作為生產(chǎn)生物有機(jī)肥原材料及蒸氣鍋爐的輔助燃料。減少COD排放，不僅解決了酒精廢液污染排放問題，而且還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供大量的綠色肥料和減少用煤，符合國. ·低溫降膜蒸

13、發(fā)技術(shù)生產(chǎn)奶粉使用MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)可使牛奶在負(fù)壓條件下低溫沸騰蒸發(fā)水分，避免高溫破壞營養(yǎng)成分；加之膜過濾冷除菌技術(shù)，在低溫條件下濾掉微生物的同時，不損失牛奶營養(yǎng)成分，使產(chǎn)品營養(yǎng)成分均衡，更接近母乳。 ·濃縮無機(jī)鹽和有機(jī)鹽在很多工業(yè)生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生大量的含有較高的鹽分的廢水，對氯化鈉含量較高的廢水，采用MVR降膜蒸發(fā)器和結(jié)晶器是最穩(wěn)定有效且經(jīng)濟(jì)的方法。氯化鈉的溶解度一般在26%左右，而且隨溫度的變化的波動比較小。. ·味精生產(chǎn)污水處理味精行業(yè)的污水處理一直是一個世界性難題，針對部分廢水氨氮濃度較高的問題，采用高效的MVR蒸發(fā)器濃縮結(jié)晶生產(chǎn)硫酸銨，生產(chǎn)的硫酸銨可作為發(fā)酵

14、的原料使用，不僅解決排水氨氮高的問題，還能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)于我們溧陽德維透平機(jī)械有限公司成立于2008年9月，是一家專業(yè)從事離心蒸汽壓縮機(jī)的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝調(diào)試的高新技術(shù)企業(yè)。公司于2008年被列入常州市“千名海外人才集聚工程”，2009年被列入常州市“瞪羚計劃”，2010被列入“江蘇省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”引進(jìn)計劃。公司引進(jìn)中國科學(xué)院院士，建立“江蘇省企業(yè)院士工作站”，借助院士及其團(tuán)隊技術(shù)、智力優(yōu)勢，在節(jié)能產(chǎn)品科技創(chuàng)新上取得優(yōu)異成績。 公司最新研制生產(chǎn)的機(jī)械蒸汽再壓縮MVR蒸發(fā)器的核心設(shè)備離心蒸汽壓縮機(jī)，在性能和穩(wěn)定性上完全可以替代國外進(jìn)口同類設(shè)備，極大縮短產(chǎn)品供貨周期，為客戶提供更及時周到的售前售后服務(wù)，大大提高客戶的滿意度，同時在價格上與進(jìn)口產(chǎn)品相比也有很強(qiáng)的競爭力，為MVR技術(shù)在中國的推廣普及提供了新的推動力和質(zhì)量保證。 蒸發(fā)蒸餾結(jié)晶等工藝技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物化工、石化、制藥、食品制造、環(huán)境保護(hù)、海水淡化等諸多領(lǐng)域，傳統(tǒng)蒸發(fā)蒸餾技術(shù)都是高能耗的，對企業(yè)而言，由于熱能利用率低，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。在目前能源價格高居不下，國家大力推動節(jié)能減排的大