蒸发量为1t/h工业规模的MVR系统设计文献综述

 2021-09-25 20:44:06

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文 献 综 述

1.MVR蒸发系统的工业应用背景

在目前能源紧缺的大环境下，国家一直倡导节能减排、绿色生产的科学发展方式。各种企业和工厂都在寻求一种高效节能的生产模式。蒸发工段是生物发酵产品的浓缩、废水的处理、海水淡化等行业必不可少的工艺步骤，寻找一种高效节能的蒸发设备迫在眉睫，不同规模的生物化工企业都将目光投向新型蒸发浓缩设备的开发与应用上。

由于能源价格的上涨，特别是煤资源的紧缺，煤炭能源的高污染，而且煤炭工业逐渐大众化廉价化，因此在蒸发工段寻找一种能够反复利用二次蒸汽的蒸发系统是未来工业发展的方向。其中机械蒸汽再压缩技术又称MVR（Mechanical Vapor Recompression）热泵技术就是能够反复利用二次蒸汽，一旦系统运转正常后无需补充新鲜蒸汽的一种新型蒸发浓缩系统，该系统运行的基本原理就是蒸发器产生的二次蒸汽经过蒸汽压缩机的作用产生高温高压蒸汽，并用此蒸汽重新作为加热热源，系统便因此持续永久的运作，整个工程所需的新鲜蒸汽量很少，消耗的只是部分电能，节能效果十分明显。MVR蒸发技术是目前世界上最节能的蒸发方式，先后被列为 2007和 2010 年国家鼓励发展的节能环保设备体系。

MVR热泵系统的原理流程如图1所示，原料经过预热器预热此时料液处于饱和液体状态；预热后的料液进入蒸发器的蒸发室内吸收热量沸腾汽化产生二次蒸汽，气液混合物经过气液分离器的分离作用，浓缩液从出料泵流出，得到的二次蒸汽进入罗茨压缩机的入口处，此时的蒸汽是在特定蒸发压强下的饱和蒸汽，；二次蒸汽在压缩机的作用下，温度升高，压强增大，蒸汽的热焓提高，此时的过热蒸汽先经过饱和话处理后进入蒸发器的壳程里冷凝放热得到饱和冷凝液。冷凝液先存在暂存罐中然后由泵引出对原料进行预热，实现能源综合利用。系统在开始运行时需要向蒸发器壳程里通入新鲜蒸汽，一旦系统运行稳定后，便可利用压缩蒸汽的冷凝潜热维持系统的热量平衡，只需要在热量损失较多时补充少量新鲜蒸汽即可。

图1 MVR热泵工艺流程

2.MVR蒸发系统的国内外研究进展

1970 年前后，离心式或轴向式压缩机在MVR热泵系统上的应用已出现在国外的媒体报道中。芬兰于1981 年开始试用风机型压缩器，经多年的实践和逐步完善，现在这种压缩器已在西欧各国普遍使用。早于这个时期，高压型压缩器或压缩机应用较广，这类压缩器可提高蒸汽温度15℃左右，能将第三四效的二次蒸汽压缩后作为一效加热室的热源。缺点是运行压力高，结构复杂，节能的收益几乎全被高昂的机器价格和维修费用所抵消，后来逐渐退出市场。

近几年来，国内行业也加快了国产蒸汽压缩机的开发进程，沈阳化工机械厂已生产出螺杆式蒸汽压缩机，其最初是用于科研试验。受国外同行的影响，我国研究人员在蒸汽压缩机的选型上也较多关注于活塞、螺杆和离心式压缩机。不过，同时期也有学者提出了使用罗茨风机作为提升水蒸气压力的思想。随着蒸汽压缩机国产化研究的深入，防腐防锈、密封、耐高温和长期运行时的安全可靠性成为其主要的技术难题。

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