【壓縮機網(wǎng)】MVR工藝介紹
1、MVR原理
MVR是機械式蒸汽再壓縮技術(shù)（Mechanical Vapor Recompression）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是利用蒸發(fā)系統自身產(chǎn)生的二次蒸汽及其能量，將低品位的蒸汽經(jīng)壓縮機的機械做功提升為高品位的蒸汽熱源。如此循環(huán)向蒸發(fā)系統提供熱能，從而減少對外界能源需求的一項節能技術(shù)。
為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡(jiǎn)單和操作方便，可使用離心式壓縮機、羅茨式壓縮機。這些機器在1∶1.2到1∶2壓縮比范圍內其體積流量較高。
2、機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（MVR蒸發(fā)器）
其工作過(guò)程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開(kāi)車(chē)啟動(dòng)外，整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)需生蒸汽。
如圖所示，將蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，然后返回蒸發(fā)器作為加熱蒸汽。
蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽溫度較低，但含有大量潛熱，二次蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮提高溫度（壓力）后，送回原蒸發(fā)器的換熱器用作熱源，使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到充分的利用，回收潛熱，提高熱效率，經(jīng)濟性相當于多效蒸發(fā)的20效。
·MVR蒸發(fā)器主要特點(diǎn)：
1）無(wú)需生蒸汽
2）低能耗、低運行費用
3）可與結晶器組合，做成MVR形式的連續結晶器
·MVR蒸發(fā)器與多效蒸發(fā)器蒸發(fā)每噸水的費用比較：
為了降低運行成本，本方案采用MVR技術(shù)，此項目使用進(jìn)口風(fēng)機，將二次蒸汽壓縮，達到系統運行需要的蒸發(fā)溫差。除了在系統開(kāi)啟時(shí)使用蒸汽將系統預熱外，整套系統正常運行時(shí)只需使用電力，不需補充生蒸汽。風(fēng)機的吸入端為部分真空，這樣可以降低晶漿進(jìn)入離心機時(shí)形成的閃蒸蒸汽。系統運行不需要補充生蒸汽，因為系統產(chǎn)生的所有高溫冷凝水都被用于將物料預熱至接近沸點(diǎn)；風(fēng)機壓縮蒸汽時(shí)產(chǎn)生的熱能將用于完成剩余的物料預熱，同時(shí)補償系統產(chǎn)生的熱損失，提供足夠的熱能保證空氣和不凝汽的排出。
風(fēng)機采用變頻控制電機驅動(dòng)。變頻控制可以讓風(fēng)機在最佳轉速下運行，消除入口導葉損失；通過(guò)軟啟動(dòng)，降低對整個(gè)系統的沖擊，延長(cháng)風(fēng)機和電機的使用壽命。當需要在低于系統設計能力的情況下運行時(shí)，通過(guò)調節變頻器可以保證系統的經(jīng)濟運行。
MVR蒸發(fā)器系統中最關(guān)鍵的部位該如何選擇？
隨著(zhù)環(huán)保節能要求的進(jìn)一步提高，MVR蒸發(fā)器以很低的運行成本，逐漸成為包括廢水濃縮處理在內的蒸發(fā)裝置的首選。近兩年國內機械蒸汽壓縮機行業(yè)蓬勃發(fā)展，國內壓縮機的份額也不斷增加。那么，MVR蒸發(fā)器中最關(guān)鍵的蒸汽壓縮機該如何選擇？
蒸汽壓縮機是熱回收系統對產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關(guān)鍵設備。作用是將低壓（或低溫）的蒸汽加壓升溫，以達到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。
機械蒸汽壓縮機分為羅茨蒸汽壓縮風(fēng)機和離心蒸汽壓縮風(fēng)機兩種，而離心蒸汽壓縮風(fēng)機又分為普通離心壓縮風(fēng)機和單級高速離心蒸汽壓縮機。不同的風(fēng)機類(lèi)型具有不同的特點(diǎn)，在不同的應用條件下也有自己的優(yōu)勢。
下圖為羅茨壓縮機、高速離心壓縮機和離心鼓風(fēng)機的溫升—流量關(guān)系。
?。?）羅茨蒸汽壓縮風(fēng)機
羅茨壓縮機屬于容積型風(fēng)機，相對于普通離心壓縮機而言，壓縮比高，單級壓縮溫升可達25攝氏度。
對于羅茨蒸汽壓縮機而言，由于其轉速較低，因此具有更好的穩定性。
一般來(lái)說(shuō)，羅茨蒸汽壓縮機的轉速在980～1450r /min，普通離心蒸汽壓縮機的轉速在6000～9000r/min，而單級高壓離心機的最高轉速可達30000r/min。
當然，對于羅茨風(fēng)機來(lái)說(shuō)，其劣勢也很明顯，其單級體積流量過(guò)小、效率低、保養周期短（一般2000h/次）是其先天缺陷；同時(shí)羅茨風(fēng)機噪聲頻譜較寬，且以63-8000Hz的低中頻噪音為主要成份，在運行中的噪聲高達100分貝以上，對人員健康傷害較大。
?。?）普通離心蒸汽壓縮機
普通離心蒸汽壓縮機一般壓縮升溫為8～10攝氏度，目前主要應用機型基本為進(jìn)口壓縮機，優(yōu)點(diǎn)是效率高，性能穩定。
在需要較高壓縮比的工況可將兩臺離心蒸汽壓縮機串聯(lián)，以獲得更高的壓縮溫升，但同時(shí)，風(fēng)機的效率會(huì )有所下降。
一般情況下，在蒸發(fā)過(guò)程中都有沸升的情況出現，有的溶液沸升甚至會(huì )很高，這時(shí)就需要兩級或三級風(fēng)機串聯(lián)使用。
?。?）單級高速離心壓縮機
單級高速離心壓縮機的顯著(zhù)特點(diǎn)是風(fēng)機轉速高，有很高的壓縮比，從而壓縮溫升較高，最高可達25～30攝氏度，同時(shí)，它還有效率高、低能耗、更大處理量，因而應用范圍更廣泛。
MVR技術(shù)發(fā)展狀況
上世紀70年代隨著(zhù)對能源需求的日漸增加以及能源價(jià)格的飛速上漲，MVR技術(shù)逐漸引起各國研究者的關(guān)注和研究，并成功的應用于蒸發(fā)的操作中。
1957年德國GEA公司針對蒸發(fā)分離操作過(guò)程耗能高的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了商業(yè)化的MVR蒸發(fā)系統。應用實(shí)踐表明，GEA公司開(kāi)發(fā)的MVR技術(shù)用于油罐車(chē)清洗工業(yè)廢水濃縮時(shí)的耗為 16.4kWh/t；用于濃縮各類(lèi)型的乳制品和乳清制品時(shí)能耗為9.8kW·h/t；處理小麥淀粉廢水時(shí)的能耗為13.5kWh/t。1999年美國通用電氣公司開(kāi)始對MVR在重油開(kāi)采廢水回收蒸發(fā)上的應用進(jìn)行研發(fā)，該系統每蒸發(fā)1噸水大約消耗15～16.3kWh，其能耗要比由加熱蒸汽驅動(dòng)的單級蒸發(fā)系統低到25～50倍。
2004年美國AGV Technologies公司在考慮了其他MVR技術(shù)基礎之上結合自身技術(shù)優(yōu)勢，開(kāi)發(fā)了一種新的定名為刮膜旋轉盤(pán)的MVR水處理系統。該系統各效的傳熱面一改傳統樣式而采用旋轉盤(pán)形式，提高了傳熱效率且減小了污垢的生成，降低了系統的規模，系統的傳熱系數可達25kW·M-2·℃-1。
除了上述主要的機構之外，在歐洲奧地利的GIG Karasek、瑞士的EVATHERM、德國的MAN Diesel &Turbo等對MVR水處理技術(shù)也進(jìn)行了應用研究和推廣。中東一些國家則在致力于MVR技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域的應用研究?？梢?jiàn)，MVR技術(shù)已受到國外水處理領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并不斷得到認可和應用，尤其在海水淡化領(lǐng)域。據統計，在世界范圍內MVR技術(shù)在熱分離系統中占有約33%的份額。
MVR技術(shù)從2007年起開(kāi)始從北美和歐洲進(jìn)入中國市場(chǎng)，主要應用在食品深加工、奶制品行業(yè)、工業(yè)廢水處理和飲料等行業(yè)。同時(shí)，國內不斷有高校和科研院所對該技術(shù)進(jìn)行著(zhù)開(kāi)拓性研究，南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科院理化技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等都對MVR進(jìn)行了理論和實(shí)踐研究。2008年以來(lái)，隨著(zhù)環(huán)保節能的呼聲越來(lái)越高，MVR開(kāi)始進(jìn)入平臺的上升期，大量運用于商業(yè)實(shí)踐。
1、MVR原理
MVR是機械式蒸汽再壓縮技術(shù)（Mechanical Vapor Recompression）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是利用蒸發(fā)系統自身產(chǎn)生的二次蒸汽及其能量，將低品位的蒸汽經(jīng)壓縮機的機械做功提升為高品位的蒸汽熱源。如此循環(huán)向蒸發(fā)系統提供熱能，從而減少對外界能源需求的一項節能技術(shù)。
為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡(jiǎn)單和操作方便，可使用離心式壓縮機、羅茨式壓縮機。這些機器在1∶1.2到1∶2壓縮比范圍內其體積流量較高。
2、機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（MVR蒸發(fā)器）
其工作過(guò)程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開(kāi)車(chē)啟動(dòng)外，整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)需生蒸汽。
如圖所示，將蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，然后返回蒸發(fā)器作為加熱蒸汽。
蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽溫度較低，但含有大量潛熱，二次蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮提高溫度（壓力）后，送回原蒸發(fā)器的換熱器用作熱源，使料液維持沸騰狀態(tài),而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到充分的利用，回收潛熱，提高熱效率，經(jīng)濟性相當于多效蒸發(fā)的20效。
·MVR蒸發(fā)器主要特點(diǎn)：
1）無(wú)需生蒸汽
2）低能耗、低運行費用
3）可與結晶器組合，做成MVR形式的連續結晶器
·MVR蒸發(fā)器與多效蒸發(fā)器蒸發(fā)每噸水的費用比較：
為了降低運行成本，本方案采用MVR技術(shù)，此項目使用進(jìn)口風(fēng)機，將二次蒸汽壓縮，達到系統運行需要的蒸發(fā)溫差。除了在系統開(kāi)啟時(shí)使用蒸汽將系統預熱外，整套系統正常運行時(shí)只需使用電力，不需補充生蒸汽。風(fēng)機的吸入端為部分真空，這樣可以降低晶漿進(jìn)入離心機時(shí)形成的閃蒸蒸汽。系統運行不需要補充生蒸汽，因為系統產(chǎn)生的所有高溫冷凝水都被用于將物料預熱至接近沸點(diǎn)；風(fēng)機壓縮蒸汽時(shí)產(chǎn)生的熱能將用于完成剩余的物料預熱，同時(shí)補償系統產(chǎn)生的熱損失，提供足夠的熱能保證空氣和不凝汽的排出。
風(fēng)機采用變頻控制電機驅動(dòng)。變頻控制可以讓風(fēng)機在最佳轉速下運行，消除入口導葉損失；通過(guò)軟啟動(dòng)，降低對整個(gè)系統的沖擊，延長(cháng)風(fēng)機和電機的使用壽命。當需要在低于系統設計能力的情況下運行時(shí)，通過(guò)調節變頻器可以保證系統的經(jīng)濟運行。
MVR蒸發(fā)器系統中最關(guān)鍵的部位該如何選擇？
隨著(zhù)環(huán)保節能要求的進(jìn)一步提高，MVR蒸發(fā)器以很低的運行成本，逐漸成為包括廢水濃縮處理在內的蒸發(fā)裝置的首選。近兩年國內機械蒸汽壓縮機行業(yè)蓬勃發(fā)展，國內壓縮機的份額也不斷增加。那么，MVR蒸發(fā)器中最關(guān)鍵的蒸汽壓縮機該如何選擇？
蒸汽壓縮機是熱回收系統對產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關(guān)鍵設備。作用是將低壓（或低溫）的蒸汽加壓升溫，以達到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。
機械蒸汽壓縮機分為羅茨蒸汽壓縮風(fēng)機和離心蒸汽壓縮風(fēng)機兩種，而離心蒸汽壓縮風(fēng)機又分為普通離心壓縮風(fēng)機和單級高速離心蒸汽壓縮機。不同的風(fēng)機類(lèi)型具有不同的特點(diǎn)，在不同的應用條件下也有自己的優(yōu)勢。
下圖為羅茨壓縮機、高速離心壓縮機和離心鼓風(fēng)機的溫升—流量關(guān)系。
?。?）羅茨蒸汽壓縮風(fēng)機
羅茨壓縮機屬于容積型風(fēng)機，相對于普通離心壓縮機而言，壓縮比高，單級壓縮溫升可達25攝氏度。
對于羅茨蒸汽壓縮機而言，由于其轉速較低，因此具有更好的穩定性。
一般來(lái)說(shuō)，羅茨蒸汽壓縮機的轉速在980～1450r /min，普通離心蒸汽壓縮機的轉速在6000～9000r/min，而單級高壓離心機的最高轉速可達30000r/min。
當然，對于羅茨風(fēng)機來(lái)說(shuō)，其劣勢也很明顯，其單級體積流量過(guò)小、效率低、保養周期短（一般2000h/次）是其先天缺陷；同時(shí)羅茨風(fēng)機噪聲頻譜較寬，且以63-8000Hz的低中頻噪音為主要成份，在運行中的噪聲高達100分貝以上，對人員健康傷害較大。
?。?）普通離心蒸汽壓縮機
普通離心蒸汽壓縮機一般壓縮升溫為8～10攝氏度，目前主要應用機型基本為進(jìn)口壓縮機，優(yōu)點(diǎn)是效率高，性能穩定。
在需要較高壓縮比的工況可將兩臺離心蒸汽壓縮機串聯(lián)，以獲得更高的壓縮溫升，但同時(shí)，風(fēng)機的效率會(huì )有所下降。
一般情況下，在蒸發(fā)過(guò)程中都有沸升的情況出現，有的溶液沸升甚至會(huì )很高，這時(shí)就需要兩級或三級風(fēng)機串聯(lián)使用。
?。?）單級高速離心壓縮機
單級高速離心壓縮機的顯著(zhù)特點(diǎn)是風(fēng)機轉速高，有很高的壓縮比，從而壓縮溫升較高，最高可達25～30攝氏度，同時(shí)，它還有效率高、低能耗、更大處理量，因而應用范圍更廣泛。
MVR技術(shù)發(fā)展狀況
上世紀70年代隨著(zhù)對能源需求的日漸增加以及能源價(jià)格的飛速上漲，MVR技術(shù)逐漸引起各國研究者的關(guān)注和研究，并成功的應用于蒸發(fā)的操作中。
1957年德國GEA公司針對蒸發(fā)分離操作過(guò)程耗能高的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了商業(yè)化的MVR蒸發(fā)系統。應用實(shí)踐表明，GEA公司開(kāi)發(fā)的MVR技術(shù)用于油罐車(chē)清洗工業(yè)廢水濃縮時(shí)的耗為 16.4kWh/t；用于濃縮各類(lèi)型的乳制品和乳清制品時(shí)能耗為9.8kW·h/t；處理小麥淀粉廢水時(shí)的能耗為13.5kWh/t。1999年美國通用電氣公司開(kāi)始對MVR在重油開(kāi)采廢水回收蒸發(fā)上的應用進(jìn)行研發(fā)，該系統每蒸發(fā)1噸水大約消耗15～16.3kWh，其能耗要比由加熱蒸汽驅動(dòng)的單級蒸發(fā)系統低到25～50倍。
2004年美國AGV Technologies公司在考慮了其他MVR技術(shù)基礎之上結合自身技術(shù)優(yōu)勢，開(kāi)發(fā)了一種新的定名為刮膜旋轉盤(pán)的MVR水處理系統。該系統各效的傳熱面一改傳統樣式而采用旋轉盤(pán)形式，提高了傳熱效率且減小了污垢的生成，降低了系統的規模，系統的傳熱系數可達25kW·M-2·℃-1。
除了上述主要的機構之外，在歐洲奧地利的GIG Karasek、瑞士的EVATHERM、德國的MAN Diesel &Turbo等對MVR水處理技術(shù)也進(jìn)行了應用研究和推廣。中東一些國家則在致力于MVR技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域的應用研究?？梢?jiàn)，MVR技術(shù)已受到國外水處理領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并不斷得到認可和應用，尤其在海水淡化領(lǐng)域。據統計，在世界范圍內MVR技術(shù)在熱分離系統中占有約33%的份額。
MVR技術(shù)從2007年起開(kāi)始從北美和歐洲進(jìn)入中國市場(chǎng)，主要應用在食品深加工、奶制品行業(yè)、工業(yè)廢水處理和飲料等行業(yè)。同時(shí)，國內不斷有高校和科研院所對該技術(shù)進(jìn)行著(zhù)開(kāi)拓性研究，南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科院理化技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等都對MVR進(jìn)行了理論和實(shí)踐研究。2008年以來(lái)，隨著(zhù)環(huán)保節能的呼聲越來(lái)越高，MVR開(kāi)始進(jìn)入平臺的上升期，大量運用于商業(yè)實(shí)踐。
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