多效、TVR与MVR三种蒸发工艺的对比介绍.docx

多效、TVR与MVR三种蒸发工艺的对比介绍一、蒸发的恃性蒸发操作是大量耗热的过程，高温位的蒸汽向低温位转化，因此较低温位的二次蒸汽的利用在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。二、蒸发工艺的分类多效蒸发与机械蒸汽压缩蒸发(MVR),热力蒸汽压缩蒸发(TVR)是提高蒸发操作能量利用经济性的两条主要的途径，它们均利用了二次蒸汽的大量潜热，有着明显的节能效果。从节能效果方面比较了多效蒸发与机械蒸汽压缩蒸发(MVR)、热力蒸汽压缩蒸发(TVR)。三、多效蒸发器(MEE)多效蒸发器缩写简称MEE。多效是相对于单效而言的，单效只有一个有效的蒸发体，而多效有多个；将多个蒸发器串联起来，前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽，下一个蒸发器的加热室便是前一个蒸发器的冷凝器，这便是多效蒸发器的原理。当然,最大的差别就是单效的蒸汽直接去冷凝了，而多效前面效体的二次蒸汽继续利用以节约能耗。蒸发同样数量的水分，采用多效时，所需要的生蒸汽量将远较单效时为小，因此提高了生蒸汽的利用率。多效蒸发是节能的主要手段，一般来说，效数越多，蒸汽经济性越好。但如果不注重物性，随着沸点升高加大，后效的温差缩小，即使再多的效数，也无济于事。市面上，3效、4效较为常见。多效蒸发器可以有列管、板式的不同，也可以有降膜，升膜的不同，还可以有顺流，逆流等等的区别。像上上图里的多效进料流程,就属于顺流，蒸汽（或二次蒸汽）的流向和物料进料流向相同。而如果是逆流的话，蒸汽和物料的流向则刚好相反。相对而言，顺流设计的蒸发器，更适合设置在来料温度较高的情况，这样需要的生蒸汽就少一些；但如果来料温度较低的时候，逆流设计的蒸发器，就更经济些，毕竟，后效可利用的温差小了，用来预热物料可能就更经济些。除了顺流、逆流，还有平流、错流，设置什么样的流向，除了考虑经济性的要求，有时也经常考虑物料流动性的情况，所以，蒸发器的设计，没有一招致命的绝招，是需要反复做好摸排，综合考虑的。四、TVR热泵蒸发器热泵这个名称，被更多的通俗指向于类似空气热泵、吸收式热泵等的技术，在蒸发器里面，说的热泵指的是蒸汽再压缩技术，实现这种的技术，一种是TVR,通俗的叫它喷射式热泵或者直译叫做热能压缩。这种喷射泵的工作原理是：利用中压或高压的新鲜蒸汽在喷射器中形成一定的负压，引入从分离器出来的二次蒸汽，并将二者混合,用于蒸发系统的加热蒸发。像上图的流程示意就是，蒸汽喷射热泵将一效出来的二次蒸汽的温度，用于加热另一效。喷射器的性能和喷嘴、文丘里喉管面积、生蒸汽压力、吸气和排气压力、分子量等都有关系，虽然类似的书籍早就给出了最佳设计曲线，但是国产的喷射器，需要提升的空间，依然很大。根据热泵原理，来自沸腾室的蒸汽被加压到较高压力。此时，其所对应饱和蒸汽相对加热室的蒸汽温度更高，蒸汽则可被再次利用，而采用蒸汽喷射压缩器即可达到要求。根据其效能特点，使用一台热力蒸汽压缩器所节约的能源与增加一效蒸发器所节约的能源相当，因此目前被较为广泛地使用。但热力蒸汽压缩器的操作需一定数量的鲜蒸汽，即动力蒸汽，大约可节能60%。该工艺主要利用TVR热泵把部分二次蒸汽进行再压缩作为加热室热源的浓缩设备。须具备稳定供给0.7MPa以上饱和蒸汽的供应条件。TVR的性能好坏直接关系到蒸汽的节约效果，因此必须使用运行性能有保障的产品。由于没有额外的动力装置，喷射热泵所吸入的二次蒸汽完全靠生蒸汽提供的动力实现，所以，使用TVR的蒸发器利用二次蒸汽的量是不可能无限大的。在蒸发器系统里，做好前面的设计工作，知道了二次蒸汽的参数、控制好新鲜蒸汽的压力，才能控制好抽汽比。五、MVR蒸发器实现蒸汽再压缩技术的热泵，还有一种，那就是简称MVR,或者MVC,道理和上面TVR一样。机械压缩式蒸发流程：从蒸发器出来的二次蒸汽进入压缩机，在压缩机中绝热压缩，温度、压力升高，然后又送入蒸发器作加热蒸汽用，在加热室中冷凝后排出。这种蒸发器只在启动阶段需要生蒸汽，故在蒸汽短缺时尤为适合。由于机械压缩式蒸发器是用补充一定的压缩功（耗电）代替了消耗大量的加热蒸汽（耗煤），因而电煤比价是决定机械压缩式蒸发系统是否有利的关键因素。目前电煤比价偏高，所以机械压缩式蒸发只适用于那些沸点升高不大的溶液的浓缩。再者蒸发器的传热温差直接影响着蒸发器的传热面积和压缩机的耗功量。传热温差越大，蒸发器的传热面积越小，因而蒸发器的投资亦越小，但压缩机的耗功量与投资增加，所以存在着传热温差。压缩机类型的蒸汽热泵，目前是应用在蒸发器里最为节能的技术,也是最节碳的技术。现在各个主流企业宣称的MVR蒸发器能耗，蒸发It水，大概耗能在860kwh之间。如果，我们的MVR蒸发器单位耗能，取中间值30kwh为例计算，而我们以多效蒸发器单位耗能，取0.3t蒸汽计算。那么，我们根据发改委的关于“温室气体排放核算方法”，每蒸发1吨水，MVR的蒸发器比多效蒸发器要减少C02排放达55公斤。常规设计的MVR蒸发器在流程上好像和单效蒸发器没有太大的区别，示意图如下：MVR蒸发器上面说了，其吨水蒸发能耗大概在860kwh之间，实际上更多的在1545kwh区间。主要造成这些成本区别的地方，主要包括以下几个方面：1、压缩机效率的差异目前，蒸汽的压缩热泵形式，有包括离心式、轴流式、罗茨式，甚至磁悬浮式等，即使同一种形式的热泵，能否运行在最佳工况，也和压缩机的系列产品存在距离的。常规的压缩机的效率大概在7585%之间，罗茨式的大概在5060%之间。市场主流以离心式为主，国内也有很多使用罗茨式的。2、沸点升高和物料浓度差异对于沸点升高的知识，我们上一篇已经说过。在蒸发浓缩过程，如果沸点升高比较高，这时候，就需要提高压缩比，将温度提高，才能达到溶液沸腾的温度要求。我们大概可以查看相关压缩机的性能曲线，当提高温度后，处理量减少了很多，很明显，这样运行起来就不那么经济了。3、其它设计上的考虑差异对于MVR蒸发器，降低蒸发器的实际蒸发单耗，还包括利用工厂和蒸发系统的余热进行预热，结合流程模拟软件，设置最佳的MVR+多效蒸发流程等。这些措施，都可以在一定程度降低MVR蒸发器的实际蒸发单耗，但并非蒸发单耗越低越好。这里，还有其投资回报的合理性的问题，还是因势利导为好。六、多效蒸发（MEE）、热力蒸汽压缩蒸发（TVR）与机械蒸汽压缩蒸发MVR）的节能效果比较对于多效蒸发，节能率随着效数的增多而增大，但增大的幅度却越来越小，从五效以后，曲线已快接近水平，此时再增加效数，节能效果就不太明显了。蒸汽动力压缩式热泵蒸发系统的节能率视喷射泵工作蒸汽压力不同、传热温差不同而不同，其正常范围均介于二效和三效之间。机械压缩式热泵蒸发系统的节能率视传热温差不同而不同，但均极高，超过十几效的多效蒸发。但是，多效蒸发和蒸汽动力压缩式热泵蒸发消耗的是蒸汽，而机械压缩式热泵蒸发消耗的是电能，当比较使用不同能源为动力的系统时，采用一次能源利用系数更为合理。蒸汽动力压缩式热泵蒸发的一次能源利用系数范围仍介于二效与三效之间，且恰好落在多效蒸发的直线上。机械压缩式热泵蒸发的一次能源利用系数随传热温差的不同变化很大，但经优化设计的机械压缩式热泵蒸发，其一次能源利用率仍高于八效蒸发。