MVR蒸發器

MVR蒸發器是一種主要套用於製藥行業的新型高效節能蒸發設備，該設備採用低溫與低壓汽蒸技術和清潔能源為能源產生蒸汽，將媒介中的水分離出來，是目前國際先進的蒸發技術，是替代傳統蒸發器的升級換代產品。

基本介紹

• 中文名：MVR蒸發器
• 外文名：mechanical vapor recompression
• 特點：二次蒸汽
• 性質：高效節能蒸發設備

工作原理

MVR蒸發器不同於普通單效降膜或多效降膜蒸發器，MVR為單體蒸發器，集多效降膜蒸發器於一身，根據所需產品濃度不同採取分段式蒸發，即產品在第一次經過效體後不能達到所需濃度時，產品在離開效體後通過效體下部的真空泵將產品通過效體外部管路抽到效體上部再次通過效體，然後通過這種反覆通過效體以達到所需濃度。

效體內部為排列的細管，管內部為產品，外部為蒸汽，在產品由上而下的流動過程中由於管內面積增大而使產品呈膜狀流動，以增加受熱面積，通過真空泵在效體內形成負壓，降低產品中水的沸點，從而達到濃縮，產品蒸發溫度為60℃左右。

產品經效體加熱蒸發後產生的冷凝水、部分蒸汽和給效體加熱後殘餘的蒸汽一起通過分離器進行分離，冷凝水由分離器下部流出用於預熱進入效體的產品，蒸汽通過風扇增壓器進行增壓（蒸汽壓力越大溫度越高），而後經增壓的蒸汽通過管路匯合一次蒸汽再次通過效體。

設備啟動時需一部分蒸汽進行預熱，正常運轉後所需蒸汽會大幅度減少，在風扇增壓器對二次蒸汽加壓的過程中由電能轉化為蒸汽的熱能，所以設備運轉過程中所需蒸汽減少，而所需電量大幅增加。

產品在效體流動的整個過程中溫度始終在60℃左右，加熱蒸汽與產品之間的溫度差也保持在5—8℃左右，產品與加熱介質之間的溫度差越小越有利於保護產品質量、有效防止糊管。

產品的濃縮度在50%左右時僅MVR蒸發器就能完成，當所需濃度為60%時則需安裝閃蒸設備。

壓縮原因

機械蒸汽再壓縮原因

■ 單位能量消耗低

■ 因溫差低使產品的蒸發溫和

■ 由於常用單效使產品停留時間短

■ 工藝簡單，實用性強

■ 部分負荷運轉特性優異

■ 操作成本低

mvr示意圖

機械蒸汽再壓縮機-設計與功能範圍

用於氣體壓縮的機器是按照正位移原理或動力學原理來操作的。在正位移機器中，機器活動件將吸入室和壓力室分隔開，操作室的體積減少而氣體壓力升高。在使用往復式壓縮機的情況下，這樣的過程通過氣缸內活塞的運動來實現的。在動力式機器中，通過葉輪片高周速的旋轉供給氣體能量。氣體首先被加速然後通過位於葉輪下游的擴散器減速。這樣，高速度轉化為壓力能。根據流體通過葉輪的方向，將相關設備稱為軸流、混流或離心式壓縮機。最適用的壓縮機類型取決於相關套用的操作條件。關鍵參數是需要達到的壓升和待壓縮蒸汽的流量。Π是最終壓力p2與吸入壓力p1的比值，定義為壓縮比。由於蒸發裝置經常是在真空範圍內操作，加熱表面負荷中等，溫差小，所以通常採用離心式再壓縮機。

動力式操作壓縮機

混流式離心式

離心風機

單級離心壓縮機

多級離心壓縮機

技術特點

1）低能耗、低運行費用；

2）占地面積小；

3）公用工程配套少，工程總投資少，

4）運行平穩，自動化程度高；

5）無需原生蒸汽；

6）由於常用單效使產品停留時間短

7）工藝簡單，實用性強，部分負荷運轉特性優異

8）操作成本低，可以在40℃以下蒸發而無需冷凍設備，特別適合於熱敏性物料。

套用範圍

1）蒸發濃縮

2）蒸髮結晶

3）低溫蒸發

1）蒸發一噸水需要耗電為23-70度電；

2）可以實現蒸發溫度17-40℃的低溫蒸發，無需冷凍水系統。

基本原理

MVR蒸發器，是英文mechanical vapor recompression的簡稱。mvr是重新利用它自身產生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項技術。

二次蒸汽，經過壓縮機的壓縮，壓力和溫度得以升高，熱焓隨之增加，被送到蒸發器的加熱室當作加熱蒸汽即生蒸汽使用，使料液維持蒸髮狀態，而加熱蒸汽本 身將熱量傳遞給物料本身冷凝成水。這樣，原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率。

早在60年代，德國和法國已經成功的將該技術套用於化工、製藥、造紙、污水處理、海水淡化等行業。

其工作過程是低溫位的蒸汽經壓縮機壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然後進入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動外，整個蒸發過程中無需生蒸汽。

多效蒸發過程中，蒸發器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源，只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量，使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽，而mvr蒸發器則可壓縮蒸發器中所有的二次蒸汽。

溶液在一個降膜蒸發器里，通過物料循環泵在加熱管內循環。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱，將溶液加熱沸騰產生二次汽，產生的二次汽由渦輪增壓風機吸入，經增壓後，二次汽溫度提高，作為加熱熱源進入加熱室循環蒸發。正常啟動後，渦輪壓縮機將二次蒸汽吸入，經增壓後變為加熱蒸汽，就這樣源源不斷進行循環蒸發。蒸發出的水分最終變成冷凝水排出。

能量圖

由於成本原因，單級離心壓縮機和高壓風機被普遍用於機械蒸汽再壓縮系統。因此下述說明是針對此類設計。離心壓縮機是體積控制機器，即無論吸入壓力多大，體積流率幾乎保持恆定。而質量流量的變化與絕對吸入壓力成比例。

單級離心壓縮機的壓縮循環描繪在焓熵圖中。單級離心壓縮機需要的動力：

例如：將來自蒸發器的飽和水蒸汽從吸入狀態p1=1.9 bar, t1=119 ℃壓縮到p2= 2.7 bar, t2=161℃（壓縮比 Π= 1.4）。壓縮循環沿著多變曲線1－2，蒸汽的比焓增加量Δhp。對於蒸汽的比焓h2，通過壓縮機內效率（等熵效率）的等式：在此溫度下，它進入到蒸發器的加熱器。基於被吸入蒸汽的量，kg/hr。hp 單位多變（有效）壓縮功，kJ/kg。hs 單位等熵壓縮功，kJ/kg。

壓縮機的等熵效率（內效率）除其他因素之外，單位多變壓縮功 hp取決於多方指數κ和吸入氣體的摩爾質量M，以及吸入溫度和要求的壓升。對於原動機（電動機、燃氣機、渦輪機等）的實際耦合功率，考慮了更大的機械損耗餘量。葉輪由標準材料製造的單級離心壓縮機能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升，如果採用鈦等更高質量的材料，壓縮因子可高達2.5。這樣一來，最終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍，或最大2.5倍，這對應於飽和蒸汽溫度升高約12-18K，最大溫升可到30K，這取決於吸入壓力。就蒸發技術而言，通常的做法是根據相應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。

機械蒸汽再壓縮的原理

mvr能流圖

蒸發設備緊湊，占地面積小、所需空間也小。又可省去冷卻系統。對於需要擴建蒸發設備而供汽，供水能力不足，場地不夠的現有工廠，特別是低溫蒸發需要冷凍水冷凝的場合，可以收到既節省投資又取得較好的節能效果。