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    MVR蒸發與多效蒸發技術的能效對比

    新聞類別:行業動態  發布時間:2015-3-6 14:02:27
    MVR蒸發與多效蒸發技術的能效對比
    2015-03-03氯堿產業網氯堿產業網

    摘要: 介紹了機械蒸汽再壓縮蒸發濃縮節能新工藝的工作原理,以 15 t/h 氨基酸的蒸發濃縮為工程實例,對采用 MVR 蒸發技術和傳統的多效蒸發技術進行了能效對比分析研究。

    蒸發濃縮是工業中非常典型的化工單元操作,廣泛使用在化工、輕工、食品、制藥、海水淡化、污水處理等工業生產中。蒸發濃縮操作的熱源主要采用源源不斷的鍋爐生蒸汽,隨著市場蒸汽價格的上漲,蒸汽運行成本越來越高,企業的負擔急劇增大。如何減少裝置蒸汽的運行成本、節約能源是目前蒸發濃縮工藝亟待解決的問題。

    利用蒸汽機械再壓縮機技術( mechanical vapor recompression,MVR) ,將蒸發器蒸發產生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽,經壓縮機壓縮后,提高其壓力和飽和溫度,增加熱焓,再送入蒸發器加熱器作為熱源,替代生蒸汽循環利用,二次蒸汽的潛熱又得到了充分的利用,從而達到了節能的目的。

    1、主要原理

    機械蒸汽再壓縮蒸發技術的工藝流程如下圖所示。將從蒸發器分離出來的二次蒸汽經壓縮機壓縮后,其溫度、壓力升高,熱焓增大,然后進入蒸發器加熱室冷凝并釋放出潛熱,受熱側的料液得到熱量后沸騰汽化產生二次蒸汽經分離后進入壓縮機,周而復始重復上述過程,蒸發器蒸發的二次蒸汽源源不斷地經過壓縮機壓縮,提高熱焓,返回到蒸發器作為蒸發的熱源,這樣就可以充分回收利用二次蒸汽的熱能省掉生蒸汽,達到節能的目的; 同時,還省去了二次蒸汽冷卻水系統,節約了大量的冷卻水。


    1—原料泵; 2—加熱室; 3—壓縮機; 4—蒸發室

    2、與多效蒸發技術的技術對比

    多效蒸發是把前效產生的二次蒸汽作為后效的加熱蒸汽,雖然在一定程度上節省了生蒸汽,但第一效仍然需要源源不斷地提供大量生蒸汽,并且末效產生的二次蒸汽還需要冷凝水冷凝,整個蒸發系統也比較復雜。而且多效蒸發一般最多只做到四效,四效后蒸發效果就很差了。此外,效數增加,設備費用會相應增大,每一效的傳熱溫差損失也會增加,使得有效傳熱溫差減小,設備的生產強度下降。

    蒸汽機械再壓縮機技術可以將二次蒸汽,經壓縮機壓縮后,提高其壓力和飽和溫度,再送入蒸發器加熱器作為熱源,替代生蒸汽循環利用,二次蒸汽的潛熱又得到了充分的利用,從而達到了節能的目的。

    3、與多效蒸發技術的能效對比

    下面以 15 t/h 氨基酸的蒸發濃縮工程實例為研究對象,對采用 MVR 蒸發技術和傳統的多效蒸發技術的工藝流程進行能效對比分析。

    工藝條件: 氨基酸蒸發總量W=15t/h,原料質量分數為x0=1%,進料溫度T0=50℃,完成液濃度為 x1=3%,蒸發溫度為T1=70℃,加熱蒸汽溫度為T2 =78℃。

    (1)加熱蒸汽的消耗量

    多效蒸發工藝在運行時,主要是第一效消耗加熱蒸汽多效蒸發第一效的加熱蒸汽消耗量為4.437kg/s。以三效蒸發為例,考慮到各種溫度差損失和蒸發器的熱損失等,其能效比為0.42,則三效蒸發的單位蒸汽消耗量為1.864kg/s。機械式蒸汽再壓縮技術,從理論上講,在啟動后正常運轉時,不再需要外來蒸汽的供應,僅壓縮機消耗一定的電能。

    (2)冷卻水處理量

    冷卻水的流量,由冷凝器的熱量衡算得:GB=[W3(HK-CBTK)]/[CB(TK-tH)]以三效蒸發為例,若第三效二次蒸汽的溫度T3=70℃,冷卻水初溫為tH =20℃,蒸發量在各效間的比例分配為1.0∶1.1∶1.2。根據以上條件,經計算得,三效蒸發的冷卻水流量為69.74t/h。機械式蒸汽再壓縮系統由于二次蒸汽加壓后重新回到加熱室作為加熱蒸汽,而加熱蒸汽的冷凝水又作為預熱原料的熱源,整個系統充分回收利用了蒸汽的潛熱,因而省卻了冷卻水系統,基本實現工業廢水的零排放。

    (3)輸入熱量

    達到相同的氨基酸生產條件,分別分析傳統多效蒸發和MVR蒸發技術所需的輸入熱量。多效蒸發的輸入熱量為:Q=q1E+q2E+q3E+q'-q式中,q1E為蒸汽冷凝水帶出顯熱;q2E為濃縮液帶走熱量;q3E為終效蒸汽冷凝放出潛熱;q'為損失熱;q為料液代入熱。經計算得最終三效蒸發的輸入熱量為Q=9795.45×1000kJ/h。

    對于 MVR 蒸發,加熱室以壓縮后的高溫位二次蒸汽作為加熱熱源,加熱蒸汽在加熱室中與被處理料液進行熱交換而凝結成液體后排出系統外。因此,MVR蒸發排出的是顯熱。根據這種蒸發方式列熱平衡可得:Q =q1V+q2V+q3V+q'-q式中,q1V為蒸汽冷凝水帶出顯熱量;q2V為濃縮液帶走熱量; q3V為預熱硫酸鈉溶液所需的熱量;q'及q同三效蒸發。最終可得MVR的輸入熱量為 Q'=2213.66×1000kJ/h。

    達到相同的生產條件,采用MVR蒸發裝置,其所需要的熱量約為三效蒸發的24% 。

    4、結論

    本文以15t/h 氨基酸的蒸發濃縮為工程實例,對采用MVR蒸發技術和傳統的多效蒸發技術的能效進行對比分析,結果表明,采用MVR 蒸發技術比傳統的多效蒸發技術每年可節省85.7%的標準煤。另外,在相同的蒸發條件下,MVR蒸發裝置所需熱量為三效蒸發的24% 。說明采用MVR蒸發技術可以提高效率、節約能源、降低企業運行成本,有巨大的推廣空間,為MVR蒸發技術在氨基酸蒸發濃縮方面的推廣應用提供了基礎。

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