MVR蒸发器与传统三效蒸发器对比

机械蒸汽再压缩式蒸发器（MVR），是将二次蒸汽经压缩机压缩后，使加热热量得到循环利用。

该系统能耗低，结构简单，运行稳定，无需冷凝器、冷却塔等设备，也无需生蒸汽、冷却水等公用工程。

该技术也适用于企业原有的多效蒸发系统的改造。

以每年蒸发量为10吨/小时的蒸发器为例，MVR运行费用比三效蒸发器的节省367.2万元。

技术特点：1）低能耗、低运行费用；2）占地面积小；3）公用工程配套少，工程总投资少，4）运行平稳，自动化程度高；5）无需原生蒸汽；6）可以在40℃以下蒸发而无需冷冻设备，特别适合于热敏性物料。

技术参数：1）蒸发一吨水需要耗电为23-70度电；2）可以实现蒸发温度17-40℃的低温蒸发（无需冷冻水系统）；3）无需生蒸汽；4）无需冷凝器以及冷却水。

应用推广情况：■ 蒸发浓缩■ 蒸发结晶■ 低温蒸发从蒸发器出来的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。

这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。

为使蒸发装置的制造尽可能简单和操作方便，经常使用单效离心再压缩器，也可以是高压风机或透平压缩器。

这些机器在1：1.2到1：2压缩比范围内其体积流量较高。

对于低的蒸发速率，也可用活塞式压缩机、滑片压缩机或是螺杆压缩机。

蒸发设备紧凑，占地面积小、所需空间也小。

又可省去冷却系统。

对于需要扩建蒸发设备而供汽，供水能力不足，场地不够的现有工厂，特别是低温蒸发需要冷冻水冷凝的场合，可以收到既节省投资又取得较好的节能效果。

工艺流程的优化设计是投资节省的关键所在，例如，优化设计液柱静压，使冷凝水不回流，不倒灌，这样通常的多台冷凝水罐，只需设计一台就可以。

就蒸发器形式而言，要优先选择降膜蒸发器，因为降膜没有液柱静压力，纯热温差显著高于其它形式。

如果出于物料特性的原因选择其它形式的蒸发器，那么也应强化管内循环流速的设定，实验证明，提高流速可以使所需蒸发面积明显减少。

高盐废水蒸发工艺选择：单效/多效/MVR 概述高盐废水是在工业生产、化学合成、冶炼等领域中产生的，其处理难度较大。

常规的废水处理方法如生物降解、化学沉淀等难以处理高浓度盐水废水。

而蒸发技术可以将水分从高浓度废水中挥发掉，达到削减体积、提高浓度的目的。

本文将介绍三种高盐废水蒸发工艺：单效、多效、MVR，并分析其优缺点以及适用场景。

单效蒸发工艺单效蒸发工艺是最简单的一种蒸发技术。

其原理是将高盐废水加热到沸点，使水分蒸发，然后冷凝回收。

这种工艺适用于废水浓度较低的场景，废水的挥发量较小，需要较长的处理时间。

通常单效蒸发器的处理效率在15%～25%之间。

优点•设备简单，操作简单；•能够良好地处理一些浓度较低的废水。

缺点•废水处理时间较长，效率较低；•废水处理成本较高，能耗较大。

适用场景•废水浓度较低，不含有毒害物质；•废水处理量较小，处理的时限不紧。

多效蒸发工艺多效蒸发工艺是将单效蒸发器连接成多级，将蒸发失去的热量通过热量交换器传递给下一级蒸发器，达到节能的目的。

多效蒸发技术通常分为二效、三效、四效等，能够加添废水处理的效率，提高蒸发器的处理水平，将废水浓缩度提高至50%～70%。

优点•处理效率高，能够快速处理高浓度废水，节省处理时间；•设备占地面积小，能耗低。

缺点•设备多而杂，运行成本高，维护、保养难度较大；•对废水浓度变化较为敏感，需要搭配调整。

适用场景•废水浓度较高，需要快速处理；•废水处理量较大，需要较短的处理周期。

MVR蒸发工艺MVR（Mechanical Vapor Recompression ）蒸发工艺是基于机械压缩对低级蒸汽进行加热，实现蒸发过程的再循环利用，使蒸汽压力渐渐上升来完成水的蒸发，并以小型离心压缩机为核心设备。

MVR蒸发与其他工艺相比，具有能耗低、设备体积小、处理效率高、操作易于自动化掌控等优点。

MVR 蒸发器处理效率相对于其他工艺高出很多，除了节省电力外也更环保。

同时MVR的出水质量高，最后的浓缩效率也特别高。

(完整版)多效蒸发与MVR工艺的比较1. 引言多效蒸发与MVR工艺是常见的蒸发技术，在工业生产中被广泛应用于废水处理、盐类制取、浓缩果汁等领域。

本文将对多效蒸发与MVR工艺进行比较，分析它们的优势和劣势，以便选择适合特定场景的蒸发工艺。

2. 多效蒸发多效蒸发是一种将热能高效利用的工艺。

其基本原理是通过多级换热，使蒸发系统中的低温废热能够被高温废水有效吸收利用，提高热量转换效率。

多效蒸发的优点包括：- 节约能源：高效利用废热，减少燃料消耗。

- 高效浓缩：蒸发器级数多，每级浓缩效果明显，可以达到较高的浓缩度。

- 适应性广：适用于各种温度范围的废水处理和溶液浓缩。

然而，多效蒸发也存在一些不足之处：- 资金投入大：多级换热设备和蒸发器的制造和维护成本较高。

- 体积大：多级蒸发系统结构复杂，需要占用较大的场地空间。

3. MVR工艺- 低能耗：由于蒸汽的再利用，不需要外部热源，因此能耗较低。

- 占地小：相比于多效蒸发，MVR工艺的设备体积较小，占地面积较少。

- 操控灵活：机械压缩过程可根据实际需求进行调节，能够实现较好的控制性能。

MVR工艺也存在一些限制：- 适用范围窄：MVR适用于蒸发温度在60℃到120℃之间的废水处理和溶液浓缩。

- 初始投资高：MVR工艺中的压缩机等设备价格较高。

4. 结论多效蒸发与MVR工艺各有优势和劣势。

在选择蒸发工艺时，需要综合考虑工业生产的具体场景和要求。

如果需要处理高浓度、多种类型的废水，且具备较大的场地空间，多效蒸发可能是更适合的选择。

而如果对能耗要求较高，需要处理温度在60℃到120℃之间的废水，且有限的场地空间，MVR工艺则更具优势。

总之，根据实际情况选择合适的蒸发工艺，能够最大程度降低能耗、提高效率，实现经济、环保的生产目标。

请按照自己的需求对以上文档进行适当修改和完善。

第37卷,总第215期2019年5月,第3期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.37,Sum.No.215May.2019,No.3三效MVR 与三效蒸发技术的能耗对比分析李志新,王亚雄(内蒙古科技大学化学与化工学院,内蒙古　包头　014000)摘　要:对于海水淡化过程中的高能耗问题,将多效蒸发和MVR 工艺相结合,提出多效MVR 节能工艺的新思路。

介绍了三效MVR 蒸发系统的工作原理,用人工配制的氯化钠溶液模拟海水,以1t /h 氯化钠溶液为例,对三效MVR 和三效蒸发技术进行能耗对比分析。

分析结果显示,三效MVR 蒸发系统每年可节省308697.6元的加热蒸汽费用,并且还省去了末效蒸汽冷凝的装置,因此每年还可节省85564.8元的冷凝水费用,相当于节省了63.6%的标准煤。

关键词:MVR ;多效蒸发;氯化钠;节能;能耗中图分类号:TQ115 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2019)03-0244-04Contrastive Analysis on Energy Consumption in Three -effect MVRand Three -effect Evaporation TechnologyLI Zhi -xin,WANG Ya -xiong(School of Chemistry and Chemical Engineering,Inner Mongolia University of Scienceand Technology,Baotou 014000,China)Abstract :In order to solve the high energy consumption problem during the desalination process,a new i⁃dea of multi -effect MVR energy -saving technology is designed by combining multi -effect evaporation with MVR technology.The working principle of three -effect MVR evaporation system is carefully stud⁃ied.In this work,the seawater was simulated with the artificially prepared NaCl solution.A contrastive analysis on energy consumption in three -effect MVR evaporation technology and traditional multi -effect evaporation technology was conducted when the fluid quantity of NaCl solution is 1t /h during the desali⁃nation process.The results show that the three -effect MVR can save the steam heating cost of 308697.6yuan annually.In addition,it can also omit the last effect of condensing device and thus save the conden⁃sate water cost of 85564.8yuan per year (the equivalent of 63.6%standard coal).Key words :mechanical vapor recompression;triple -effect evaporation;NaCl;energy saving;energyconsumption收稿日期　2018-09-14 修订稿日期　2019-01-03作者简介:李志新(1993~),男,硕士研究生,研究方向为多效MVR 设备研发方向。

MVR蒸发器工艺介绍MVR蒸发器的工作原理是通过机械压缩蒸汽，将其再次利用来加热进料液体，并将其蒸发。

相比传统的多效蒸发器，MVR蒸发器无需外部蒸汽供应，能够实现低温蒸发和高浓度蒸发，具有节能、环保、成本低等优点。

MVR蒸发器的主要组成部分包括：蒸发腔体、蒸发器、漩涡增压器、蒸汽压缩机和冷凝器。

进料液体通过蒸发腔体内的管道，在加热的过程中发生蒸发，产生蒸汽。

部分蒸汽进入漩涡增压器，通过旋转的作用将蒸汽的压力提高，再送至蒸发器内，用来加热进料液体。

余下的蒸汽则由蒸汽压缩机压缩，使其温度和压力进一步升高，再送至冷凝器冷凝成液体，再次循环利用。

这样循环往复，实现了连续高效的蒸发过程。

MVR蒸发器与传统蒸发器相比，具有以下几个显著的优点：1.节能高效：MVR蒸发器无需外部蒸汽供应，通过机械压缩蒸汽实现加热，能够有效利用能量，使得能源消耗降低，节能效果显著。

2.结构紧凑：MVR蒸发器采用垂直装置形式，占地面积小，结构紧凑，适合在有限的空间内进行安装，降低了设备的运营成本。

3.适应性强：MVR蒸发器适用于各种原料成分、浓缩要求和工艺条件的场合，可以进行低温、高浓度、不易结晶的蒸发操作。

4.环保节能：MVR蒸发器无需外部蒸汽供应，减少了对化石能源的依赖，降低了二氧化碳的排放量，也减少了对水资源的消耗。

5.连续运行：MVR蒸发器采用连续运行模式，无需停机加料或清洗设备，有效提高了生产效率和产品质量稳定性。

MVR蒸发器在化工、轻工、制药、食品等行业有着广泛的应用。

例如，MVR蒸发器可以用于高盐废水处理，将废水中的水分蒸发出来，实现水的回收利用；在制药行业，MVR蒸发器可以用于药品浓缩，提高产品的纯度和浓度；在食品行业，MVR蒸发器可以用于果汁、乳制品等的浓缩，减少运输和储存成本。

总之，MVR蒸发器是一种高效节能的蒸发设备，具有节能、环保、成本低等优点，并且适用于各种工艺条件，广泛应用于化工、轻工、制药、食品等行业。

MVR蒸发器与TVR、多效蒸发器的比较由于蒸发、蒸馏、蒸发结晶、蒸发干燥装置都是高能耗的，而其操作成本主要取决于能耗，因此单位能耗的降低和优化对减少整个运行成本至关重要。

目前，有三种主要的技术可实现能耗的最小化，分别为多效技术（MEE)、热力蒸汽再压缩（TVR)、机械蒸汽再压缩（MVR)。

1.多效技术—MEE其核心是利用前一效产生的蒸汽作为后一效的加热蒸汽，重复利用此原理，可进一步降低鲜蒸汽的消耗。

整个传热过程中，第一效的最高加热温度和最后一效的最低沸点温度形成了总温差，分配于各效中，但随着效数的增加，其温差也越来越小，但为达到蒸发效率须依次增加换热面积，这样会使投资费用显著增加。

目前，整个技术项目中大约可节约50%的成本。

A产品B残余蒸汽C浓缩液D动力蒸汽E动力蒸汽冷凝水F二次蒸汽冷凝水V热损失2、热力蒸汽再压缩技术—TVR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%。

A产品B二次蒸汽B1残余蒸汽C浓缩液D动力蒸汽E 动力蒸汽冷凝水V热损失3、机械蒸汽再压缩—MVR机械蒸汽再压缩时，通过机械驱动的压缩机将蒸发器蒸出的蒸汽压缩至较高压力，即再压缩机给蒸汽增加能量，二次蒸汽被重复使用。

通过较少的电能产生的机械能被加入到工艺加热介质中，再进入连续循环，可节约85%的能源，而不需要一次蒸汽作为加热介质，避免的能源的浪费。

在多效装置中，若有n效，则冷凝热约为一次能量输入的1/n被完全浪费。

此外，蒸汽喷射压缩器只能压缩一部分的二次蒸汽，动力蒸汽的能量必须作为余热释放给冷却水被浪费。

而机械蒸汽再压缩热泵原理的使用可以显著减少甚至消除通过冷凝器释放的热量，是新一代被广泛推广的节能技术。

MVR蒸发器产品简介一、技术特性MVR蒸发器是英文（Mechanical Vapor Recompression）的缩写，被称之为“机械式蒸汽再压缩”蒸发器。

它是国际上二十世纪九十年代末开发出来的一种新型高效节能蒸发设备。

MVR蒸发器是采用低温和低压汽蒸技术和清洁能源----“电能”，产生蒸汽，将媒介中的水分分离出来。

目前MVR是国际上最先进的蒸发技术，是替代传统蒸发器的升级换代产品。

目前该项技术只有北美和欧洲等一些发达国家掌握了该项技术在众多领域中的应用。

MVR蒸发器的基本原理是：在MVR蒸发器系统内，在一定的压力下，利用蒸汽压缩机对换热器中的不凝气(开始预热时)和水蒸汽(开始蒸发时)进行压缩,从而产生蒸汽, 同时释放出热能。

产生的二次蒸汽经机械式热能压缩机（类似于鼓风机）作用后，并在蒸发器系统内多次重复利用所产生的二次蒸汽的热量，使系统内的温度提升5～20℃，热量可以连续多次的被利用，新鲜蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料热焓，大幅度减低蒸发器对外来新鲜蒸汽的消耗。

提高了热效率，降低了能耗，避免使用外部蒸汽和锅炉（本蒸汽再压缩式节能蒸发器的主要运行费用仅仅是驱动压缩机的电能）。

由于电能是清洁能源，因此，MVR 蒸发器真正达到了“零”污染的排放（完全没有二氧化碳的排放）。

在中国各级政府大力提倡节能减排的今天，MVR技术的应用具有特别重要的现实意义。

MVR蒸发器原理图如图一所示：图一图二为一小型MVR蒸发器的实照图二图三为一中型MVR蒸发器的实照图三图四为一大型MVR蒸发器图四二、MVR蒸发器的特点1.热效率高，节省能源，功耗低。

蒸发一顿水的能耗只相当于传统蒸发器的四分之一到五分之一。

节能效果十分显著。

2.运行成本低。

MVR蒸发器耗能一般是传统多效蒸发器三分之一到四分之一。

节省的运行费用将是一大笔企业利润。

以一个每小时蒸发50吨水的MVR蒸发器来说，若以购买蒸汽200元/吨计算（内地的平均价格，深圳的价格为300元/吨），传统蒸发器的每吨水成本约为50元/吨（每吨蒸汽可以蒸发4吨水），而MVR蒸发器为20元/吨。

多效蒸发与MVR工艺的比较高盐废水，国内外对高含盐有机废水的处理，没有简单易行、成本费用很低的方法，其处理方法主要有三效蒸发、MVR等处理工艺。

三效蒸发：三效蒸发器由三组加热器、三组分离器、预热器、泵组、稠厚器、母液罐、离心机、电气仪表控制及阀门、管路等组成。

三组蒸发器以串联的形式运行，组成三效结晶蒸发器。

整套蒸发系统采用连续进料、连续出料的生产方式。

高含盐废水首先进入一效强制循环结晶蒸发器，结晶蒸发器配有循环泵，将废水打人蒸发换热室,在蒸发换热室内，外接蒸气液化产生汽化潜热,对废水进行加热。

由于蒸发换热室内压力较大,废水在蒸发换热室中在高于正常液体沸点压力下加热至过热.加热后的液体进入结晶蒸发室后,废水的压力迅速下降导致部分废水闪蒸，或迅速沸腾。

废水蒸发后的蒸气进人二效强制循环蒸发器作为动力蒸气对二效蒸发器进行加热，未蒸发废水和盐分暂存在结晶蒸发室.一效、二效、三效强制循环蒸发器之间通过平衡管相通，在负压的作用下，高含盐废水由一效向二效、三效依次流动，废水不断地被蒸发,废水中盐的浓度越来越高,当废水中的盐分超过饱和状态时，水中盐分就会不断地析出，进入蒸发结晶室的下部的集盐室。

吸盐泵不断将含盐的废水送至旋涡盐分离器，在旋涡盐分离器内,固态的盐被分离进入储盐池，分离后的废水进入二效强制循环蒸发器加热，整个过程周而复始,实现水与盐的最终分离.MVR蒸发：MVR蒸发器由加热器、分离器、预热器、蒸汽压缩机、泵组、稠厚器、母液罐、离心机、电气仪表控制及阀门、管路等组成。

MVR蒸发器的工作过程是低温位的蒸汽压缩机对物料蒸发产生的二次蒸汽进行压缩做功，提高二次蒸汽的压力和温度、热焓增加，将电能转化为热能,升温后的二次蒸汽回到蒸发系统，对物料加热,然后进入换热器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热.除开车启动外，整个蒸发过程中不需要生蒸汽.经过压缩机压缩的二次蒸汽被送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液保持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水,排出系统，被加热的物料经汽化浓缩后作为终产物排出系统,在整套MVR蒸发系统中，原来要被废弃的蒸汽有了利用价值,回收潜热，效率能大幅提高50%以上。

㊀第３７卷ꎬ总第２１５期２０１９年５月ꎬ第３期«节能技术»ＥＮＥＲＧＹＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ ３７ꎬＳｕｍ Ｎｏ ２１５Ｍａｙ ２０１９ꎬＮｏ ３㊀三效ＭＶＲ与三效蒸发技术的能耗对比分析李志新ꎬ王亚雄(内蒙古科技大学化学与化工学院ꎬ内蒙古㊀包头㊀０１４０００)摘㊀要:对于海水淡化过程中的高能耗问题ꎬ将多效蒸发和ＭＶＲ工艺相结合ꎬ提出多效ＭＶＲ节能工艺的新思路ꎮ介绍了三效ＭＶＲ蒸发系统的工作原理ꎬ用人工配制的氯化钠溶液模拟海水ꎬ以１ｔ/ｈ氯化钠溶液为例ꎬ对三效ＭＶＲ和三效蒸发技术进行能耗对比分析ꎮ分析结果显示ꎬ三效ＭＶＲ蒸发系统每年可节省３０８６９７.６元的加热蒸汽费用ꎬ并且还省去了末效蒸汽冷凝的装置ꎬ因此每年还可节省８５５６４.８元的冷凝水费用ꎬ相当于节省了６３.６％的标准煤ꎮ关键词:ＭＶＲꎻ多效蒸发ꎻ氯化钠ꎻ节能ꎻ能耗中图分类号:ＴＱ１１５㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００２－６３３９(２０１９)０３－０２４４－０４ＣｏｎｔｒａｓｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎＴｈｒｅｅ－ｅｆｆｅｃｔＭＶＲａｎｄＴｈｒｅｅ－ｅｆｆｅｃｔＥｖａｐｏｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＩＺｈｉ－ｘｉｎꎬＷＡＮＧＹａ－ｘｉｏｎｇ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢａｏｔｏｕ０１４０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎬａｎｅｗｉ￣ｄｅａｏｆｍｕｌｔｉ－ｅｆｆｅｃｔＭＶＲｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｍｕｌｔｉ－ｅｆｆｅｃｔｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｗｉｔｈＭＶＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｒｅｅ－ｅｆｆｅｃｔＭＶＲｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｃａｒｅｆｕｌｌｙｓｔｕｄ￣ｉｅｄ.ＩｎｔｈｉｓｗｏｒｋꎬｔｈｅｓｅａｗａｔｅｒｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ.Ａｃｏｎｔｒａｓｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｔｈｒｅｅ－ｅｆｆｅｃｔＭＶＲｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｕｌｔｉ－ｅｆｆｅｃｔｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｈｅｎｔｈｅｆｌｕｉｄｑｕａｎｔｉｔｙｏｆＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓ１ｔ/ｈｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｓａｌｉ￣ｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｅｆｆｅｃｔＭＶＲｃａｎｓａｖｅｔｈｅｓｔｅａｍｈｅａｔｉｎｇｃｏｓｔｏｆ３０８６９７.６ｙｕａｎａｎｎｕａｌｌｙ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｉｔｃａｎａｌｓｏｏｍｉｔｔｈｅｌａｓｔｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇｄｅｖｉｃｅａｎｄｔｈｕｓｓａｖｅｔｈｅｃｏｎｄｅｎ￣ｓａｔｅｗａｔｅｒｃｏｓｔｏｆ８５５６４.８ｙｕａｎｐｅｒｙｅａｒ(ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｏｆ６３.６％ｓｔａｎｄａｒｄｃｏａｌ).Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｖａｐｏｒｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎꎻｔｒｉｐｌｅ－ｅｆｆｅｃｔｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎꎻＮａＣｌꎻｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇꎻｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ收稿日期㊀２０１８－０９－１４㊀㊀修订稿日期㊀２０１９－０１－０３作者简介:李志新(１９９３~)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为多效ＭＶＲ设备研发方向ꎮ㊀㊀蒸发浓缩是一种基本的化工单元操作ꎬ广泛应用于化工㊁轻工㊁医药㊁冶金㊁食品加工㊁海水淡化㊁污水处理㊁原子能等领域中ꎮ蒸发浓缩操作主要通过使用源源不绝的生蒸汽作为热源ꎬ关于低浓度㊁处理量大的物料ꎬ生蒸汽的消耗所带来的能耗是相当可观的ꎬ节能成为目前摆脱能源短缺束缚的重要途径之一[１]ꎬ合理使用能源ꎬ提高能源利用率是蒸发过程中必须重视的问题[２]ꎮ对于一些需要购买蒸汽的企业ꎬ随着市场蒸汽价格的不断上涨ꎬ蒸汽运行的４４２成本也越来越高ꎬ企业的负担明显增大ꎮ因此如何减少装置蒸汽的运行成本㊁使能耗降低ꎬ以此来达到节约能源的目的ꎬ是目前蒸发浓缩工艺亟待解决的问题ꎮ目前ꎬ大多企业广泛使用多效蒸发技术ꎬ利用前一效蒸发产生的二次蒸汽作为后一效蒸发器的热量来源ꎮ理论上多效蒸发的效数越多ꎬ所节省的生蒸汽越多ꎬ但随着蒸发器效数的增多ꎬ设备投资费和基建费也相应地增加ꎮ因此很多企业一般做到三效或者四效ꎮ但多效蒸发末效产生的蒸汽还存有很大的潜热利用价值ꎬ直接进入冷凝器无疑造成了巨大的能量浪费ꎬ如果这些蒸汽进入压缩机进行压缩后ꎬ使得二次蒸汽的温度㊁压力㊁热焓值得到大幅度的提升ꎬ得到的高品位的二次蒸汽可以重新进入第一效蒸发器内替代新鲜蒸汽进行换热ꎬ于是除了启动该系统时ꎬ需要通入一点蒸汽外ꎬ只要产生二次蒸汽ꎬ就可关闭新鲜蒸汽的加入ꎬ这样就充分利用了二次蒸汽的潜热ꎬ从而达到节能的目的ꎮ１㊀传统三效蒸发技术多效蒸发是应用最早的淡化方法ꎬ２０世纪６０年代末发展了低温多效蒸发海水淡化技术[３]ꎮ最大的低温多效淡化装置位于以色列的ＡＳＨＤＯＤ电厂ꎬ制水规模１１.９万ｍ３/ｄꎬ单机日产淡水１.７万ｍ３/ｄ[４－５]ꎮ多效蒸发的多个蒸发器中只有第一效使用生蒸汽ꎬ因此生蒸汽的使用量大为减少ꎮ若忽略热损失而沸点进料ꎬ单效蒸发的单位蒸汽消耗量ｅ约为１ꎬｎ效蒸发的ｅ约为１/ｎꎮ多效蒸发由于其具有换热性能好㊁动力消耗少㊁操作弹性大等优势ꎬ在海水淡化技术中占重要地位[６－７]ꎮＫａｍａｌｉ[８－９]等针对多效蒸发系统建立了质量和能量平衡方程ꎬ编制了计算程序进行求解ꎮ研究了系统效数㊁加热蒸汽温度㊁浓缩比等参数对系统造水比的影响ꎮ研究结果表明:多效蒸发海水淡化系统造水比随系统效数的增加而提高㊁随加热蒸汽温度的提高而降低㊁随系统浓缩比的增加而提高ꎮ李清方[１０－１１]等针对油田污水成分复杂㊁不适合膜法脱盐的特点ꎬ提出了用多效蒸发技术对油田污水进行集中脱盐的技术方案ꎮ建立了油田污水多效蒸发系统工艺流程的计算模型ꎬ分析了蒸发温度㊁效数等主要运行参数对系统性能的影响ꎮ传统的三效并流降膜蒸发工艺如图１所示其工作原理是ꎬ预热后的原料液经原料泵被输送到第一效蒸发器的顶部进料室ꎬ通过布液器进入列管内ꎬ与管外的生蒸汽进行热量交换ꎬ原料液以降膜形式蒸发ꎮ蒸发产生的浓缩液和二次蒸汽进入分离器内进行分离ꎬ分离出来的二次蒸汽进入第二效的加热室作为加热蒸汽ꎬ而分离后的浓缩液经泵打入到第二效蒸发器内进一步浓缩ꎮ第二效分离出来的二次蒸汽进入第三效的加热室作为加热蒸汽ꎬ产生的浓缩液经泵打入到第三效蒸发器内继续浓缩到规定的浓度后通过出料泵排出ꎬ第三效产生的二次蒸汽则全部送进冷凝器内进行冷凝ꎮ图１㊀三效蒸发工艺流程１－一效蒸发器ꎻ２－二效蒸发器ꎻ３－三效蒸发器ꎻ４－一效分离器ꎻ５－二效分离器ꎻ６－三效分离器ꎻ７－原料泵ꎻ８－一效循环泵ꎻ９－二效循环泵ꎻ１０－出料泵ꎻ１１－真空泵ꎻ１２－冷疑器ꎻ１３－冰箱多效蒸发是运用前一效产生的二次蒸汽作为后一效的热量来源ꎬ虽然在一定程度上节省了生蒸汽ꎬ但是第一效依然需要提供源源不绝地生蒸汽ꎬ并且从末效出来的二次蒸汽还需要用冷凝水进行冷凝ꎮ这样不仅需要担负冷凝水的费用还浪费了大量的蒸汽潜热ꎮ２㊀三效ＭＶＲ蒸发技术目前对ＭＶＲ系统工业运行的报道比较少ꎬ大多数还是仅仅停留在实验室运行阶段ꎮＮａｒｍｉｎｅＨＡ等[１２]对埃及原子能管理局传热实验室产能为５ｔ/ｄ的单级ＭＶＲ脱盐系统进行了研究ꎮ实验结果表明为保证水平管外较好的形成薄膜ꎬ浓海水的循环量为进料量的１５~２０倍ꎻ蒸汽过热度在１５~２０ħ范围内ꎻ生产率随着操作温度的升高而增大ꎮ周桂英[１３]等对单级ＭＶＲ处理麻黄素废液进行了实验研究ꎬ结果指出采用该技术获得的出水满足生产回用要求ꎻ系统节能效果显著ꎮ武江津[１４]等采用单级ＭＶＲ系统对高浓度洗毛废水处理进行了实验研究ꎬ结果表明该技术处理洗毛废水效果良好ꎮ综上可知ꎬ已有一些对ＭＶＲ实验研究的报道ꎬ这些研究大多是针对单效ＭＶＲ系统在实验室条件下的研究ꎮ然而对于多效ＭＶＲ蒸发技术实验研究５４２还少有报道ꎮ而以实际工业运行为背景的研究无论是处理何种物料更是鲜有报道ꎮ因此ꎬ对多效ＭＶＲ技术开展具有工业运行背景的研究ꎬ从实际运行上分析和把握系统的运行特征及规律ꎬ积累实际应用经验ꎬ是促使该技术工程化发展亟须进行的工作ꎮ三效ＭＶＲ蒸发技术的工艺流程如图２所示ꎮ将末效蒸发器分离出来的二次蒸汽经压缩机压缩ꎬ其温度㊁压力升高ꎬ热焓增大ꎬ然后进入一效蒸发器加热室冷凝并释放出潜热ꎬ受热侧的料液得到热量后沸腾汽化产生二次蒸汽依次进入后一效蒸发器作为热源ꎬ第三效蒸发器产生的二次蒸汽经分离后再进入压缩机ꎬ周而复始重复上述过程ꎬ蒸发器蒸发的二次蒸汽源源不断地经过压缩机压缩ꎬ提高热焓ꎬ返回到一效蒸发器作为蒸发的热源ꎬ这样既省去了二次蒸汽冷却水系统ꎬ节约了大量的冷却水ꎬ还可以充分回收利用二次蒸汽的热能ꎬ省掉生蒸汽ꎬ达到节能的目的ꎮ图２㊀三效ＭＶＲ蒸发工艺１－一效蒸发器ꎻ２－二效蒸发器ꎻ３－三效蒸发展ꎻ４－一效分离器ꎻ５－二效分离器ꎻ６－三效分离器ꎻ７－原料泵ꎻ８－一效循环泵ꎻ９－二效循环泵ꎻ１０－出料泵ꎻ１１－压缩机３㊀能耗对比分析用１ｔ/ｈ氯化钠溶液的蒸发浓缩作为研究对象ꎬ对使用三效ＭＶＲ蒸发和传统多效蒸发技术的工艺流程进行能耗对比分析ꎮ工艺条件:进料量Ｆ＝１ｔ/ｈꎬ料液初始浓度ｘ０＝３.８％ꎬ完成液浓度为ｘ３＝１８％ꎬ蒸发温度为Ｔ１＝９９.６ħꎬ加热蒸汽温度为Ｔ２＝１０４.５ħꎬ末效蒸汽出口温度为Ｔ３＝８５.６ħꎮ因此压缩机温升应该达到әｔ＝Ｔ１－Ｔ３＝１０４.５－８５.６＝１８.９ħꎬ目前压缩机能达到的最大温升范围为１５~２５ħꎮ因此三效ＭＶＲ工艺完全可行ꎮ３.１㊀加热蒸汽消耗量多效蒸发主要是第一效耗费加热蒸汽ꎬ依据物料衡算Ｗ＝Ｆˑ(１－Ｘ０Ｘ３)＝１０００ˑ(１－０.０３８０.１８)＝７９０ｋｇ/ｈ各效的热量衡算式为Ｗ１＝η１(Ｄˑｒ１ｒᶄ１)Ｗ２＝η２[Ｗ１ｒᶄ１ｒᶄ２＋(Ｆｃｐ０－Ｗ１ｃｐｗ)ｔ１－ｔ２ｒᶄ２]Ｗ３＝η３[Ｗ２ｒᶄ２ｒᶄ３＋(Ｆｃｐ０－Ｗ１ｃｐｗ－Ｗ２ｃｐｗ)ｔ２－ｔ３ｒᶄ３]考虑到各种温度差损失和蒸发器的热损失等ꎬ查阅资料书及文献[１５]取上述数值后ꎬ代入热量衡算式计算可得多效蒸发加热蒸汽的消耗量为２８４.２８９ｋｇ/ｈꎮ一般工业蒸汽的价格为２４０元/ｔꎬ全年工作时间按照７２００ｈ来计算ꎬ因此多效蒸发每年的蒸汽费用为２８４.２８９ˑ７２００ˑ０.２４＝４９１２５１.４元对于三效ＭＶＲ蒸发ꎬ理论上ꎬ设备启动后正常运行时ꎬ不再需要外来蒸汽的供给ꎬ只需要压缩机耗费一定的电能即可ꎮ在本例中ꎬ根据已知条件ꎬ通过设计计算ꎬ压缩机的理论功率为㊀Ｗｔｈ＝ｎｎ－１ＲｇＴ１[(Ｐ２Ｐ１)ｎ－１ｎ－１]＝１.２５１.２５－１ˑ４６１ˑ８５.６ˑ[(１２０６０)１.２５－１１.２５－１]＝２９.３３９ｋＷ式中㊀Ｗｔｈ 压缩机理论功率/ｋＷꎻＴ１ 进气温度/ħꎻＰ１ 压缩机进气压强/ｋＰａꎻＰ２ 压缩机出口气体压强/ｋＰａꎻＲｇ 水蒸气气体常数/Ｊ (ｋｇ ħ)－１ꎬ取值４６１Ｊ/(ｋｇ ħ)ꎻｎ 多变系数ꎬ通常ｎ＝１.２~１.３ꎮ由于压缩机压缩二次蒸汽属于多变过程ꎬ压缩机多变效率和机械效率均取９０％ꎬ因此在实际运行过程中ꎬ压缩机所消耗的总功率按下式计算ＷＴ＝Ｗｔｈηｅ ηｍ式中㊀ＷＴ 压缩机实际功率/ｋＷꎻηｅ 机械效率/[％]ꎻηｍ 多变效率/[％]ꎮ压缩机实际功率为ＷＴ＝Ｗｔｈηｅ ηｍ＝２９.３３９０.９ˑ０.９＝３６.２２１ｋＷ工业电价为０.７元/ｋＷ ｈꎬ全年工作时间按照７２００ｈ来计算ꎬ则三效ＭＶＲ蒸发系统每年所消耗的电费为３６.２２１ˑ７２００ˑ０.７＝１８２５５３.８元因此根据上述数据ꎬ三效ＭＶＲ较传统多效蒸６４２发ꎬ每年可以节省３０８６９７.６元ꎮ３.２㊀冷凝水消耗量冷凝水的温度为ｔｗ＝２５ħꎬ排出温度ｔｋ＝３０ħꎬ冷凝压力ｐ＝６０ｋＰａꎬ冷凝蒸汽量Ｗ３＝２４６.１９２ｋｇ/ｈＧ＝Ｗ(ｈ－Ｃｐｗｔｋ)Ｃｐｗ(ｔｋ－ｔｗ)式中㊀Ｇ 冷凝水流量/ｋｇ ｈ－１ꎻｈ 进入冷凝器二次蒸汽的焓/Ｊ ｋｇ－１ꎻＷ 进入冷凝器的流量/ｋｇ ｈ－１ꎻＣＰＷ 水的比热容/Ｊ (ｋｇ ħ)－１ꎬ取值４.１８７ˑ１０３Ｊ/(ｋｇ ħ)ꎻｔｗ 冷凝水的初始温度/ħꎻｔｋ 水冷凝液混合物的排出温度/ħꎮ冷凝水的流量Ｇ＝Ｗ３(ｈ－Ｃｐｗｔｋ)Ｃｐｗ(ｔｋ－ｔｗ)＝２４６.１９２ˑ(２６５２.１ˑ１０３－４.１８７ˑ１０３ˑ３０)４.１８７ˑ１０３ˑ(３０－２５)＝２９７１１.０８８ｋｇ/ｈ因此三效蒸发的冷凝水流量为２９.７１ｔ/ｈꎮ冷凝水的处理费用为０.４元/ｔꎬ因此三效蒸发每年所使用的冷凝水费用为２９.７１ˑ０.４ˑ７２００＝８５５６４.８元对于三效ＭＶＲ蒸发系统来说ꎬ不仅末效产生的二次蒸汽可以升温升压后重新回到第一效作为热源ꎬ而且加热蒸汽的冷凝水又作为预热原料的热源ꎬ整个系统充分的回收利用了二次蒸汽的潜热ꎬ因此省掉了冷凝水系统ꎮ所以三效ＭＶＲ比起传统的多效蒸发ꎬ每年还可以节省８５５６４.８元的冷凝水费用ꎮ３.３㊀综合节能对比为了便于相互对比和在总量上进行研究ꎬ将三效ＭＶＲ蒸发系统和多效蒸发系统各自耗费的能量转化为标准煤消耗量来进行比对ꎬ可以将三效ＭＶＲ蒸发系统的节能效果直观地体现出来ꎮ按照１ｋＷｈ电的等价热量为０.４ｋｇ的标准煤ꎬ１ｋｇ饱和蒸汽的等价热量为０.１４ｋｇ的标准煤进行计算ꎬ使用三效ＭＶＲ每年所耗费电的等价热量为１０４.３１６ｔ标准煤ꎮ采用三效蒸发每年所消耗蒸汽的等价热量为２８６.５６３ｔ标准煤ꎮ对比以上数据可以得出ꎬ相比于多效蒸发来说ꎬ使用三效ＭＶＲ蒸发系统每年可以节省６３.６％的标准煤ꎮ４㊀结论三效ＭＶＲ蒸发系统既节省了加热蒸汽的用量ꎬ同时又不需要用冷却水冷凝末效的蒸汽ꎬ从而节省了冷却水的费用ꎬ可以说是节能显著的一种工艺流程ꎮ本文通过１ｔ/ｈ氯化钠溶液的蒸发浓缩作为研究对象ꎬ分析了三效ＭＶＲ蒸发技术和传统多效蒸发技术的能耗问题ꎬ对比结果显示ꎬ使用三效ＭＶＲ蒸发技术比传统的多效蒸发技术每年可节省３０８６９７.６元的加热蒸汽费用及８５５６４.８元的蒸汽冷凝水费用ꎬ相当于节省了６３.６％的标准煤ꎮ说明三效ＭＶＲ蒸发节能效果明显ꎬ运行成本低ꎬ充分利用了二次蒸汽的潜热ꎬ设备一经启动ꎬ则不再需要新鲜蒸汽ꎬ只是需要一部分电能ꎬ使能耗大大降低ꎮ为三效ＭＶＲ蒸发技术的推行使用提供了基础ꎮ参考文献[１]庞卫科ꎬ林文野ꎬ戴群特.机械蒸汽再压缩热泵技术研究进展[Ｊ].节能技术ꎬ２０１２ꎬ３０(４):３１２－３１５.[２]张及瑞ꎬ居荫轩ꎬ张立强ꎬ等.三效蒸发系统第一效冷凝水热量回收利用()经济分析[Ｊ].节能技术ꎬ２００４ꎬ２２(２):２２－２４.[３]丁涛ꎬ王世昌.基于温差函数的低温多效蒸发海水淡化过程热力学分析[Ｊ].化工学报ꎬ２００８ꎬ５９(５):１０７８－１０７９.[４]艾钢ꎬ吴建平ꎬ朱忠信.海水淡化技术的现状和发展[Ｊ].净水技术ꎬ２００４ꎬ２３(３):２５－２６.[５]解利昕.水平管降膜蒸发海水淡化过程研究[Ｄ].天津:天津大学ꎬ２００２(７):４－２２.[６]ＬａｔｔｅｍａｎｎＳꎬＨöｐｎｅｒＴ.Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｉｍｐａｃｔａｎｄｉｍ￣ｐａｃｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｅａｗａｔｅｒｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎꎬ２００８ꎬ２２０(１):１－１５.[７]Ａｌ－ＳａｈａｌｉＭꎬＥｔｔｏｕｎｅｙＨ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｒｍａｌｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ:Ｄｅｓｉｇｎꎬｅｎｅｒｇｙꎬａｎｄｃｏｓｔｉｎｇａｓｐｅｃｔｓ[Ｊ].Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎꎬ２００７ꎬ２１４(１):２２７－２４０.[８]ＫａｍａｌｉＲＫꎬＡｂｂａｓｓｉＡꎬＶａｎｉｎｉＳＳ.Ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄ￣ｅｌａｎｄｐａｒａｍｅｔｒｉｃｓｔｕｄｙｏｆＭＥＤ－ＴＶＣｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].Ｄｅｓａｌｉｎａ￣ｔｉｏｎꎬ２００９ꎬ２３５(１):３４０－３５１.[９]杨洛鹏.水电联产低温多效蒸发海水淡化系统的热力性能研究[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２００７.[１０]李清方ꎬ刘中良ꎬ韩冰ꎬ等.基于热力蒸汽压缩蒸发的油田污水淡化系统及分析[Ｊ].化工学报ꎬ２０１２ꎬ６３(６):１８５９－１８６４.[１１]ＨｕａｎｇＢＪꎬＣｈａｎｇＪＭꎬＷａｎｇＣＰꎬｅｔａｌ.Ａ１－Ｄａｎａｌ￣ｙｓｉｓｏｆｅｊｅｃｔｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｆｒｉｇｅ￣ｒａｔｉｏｎꎬ１９９９ꎬ２２(５):３５４－３６４.[１２]ＮａｒｍｉｎｅＨꎬＥｌ－ＦｉｇｉＡＫ.Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｖａｐｏｒｃｏｍｐｒｅｓ￣ｓｉｏｎｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ 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MVR蒸发器介绍MVR蒸发器的工作原理是将制品液体加热至其沸点，并将其在低压下转化为蒸汽。

传统的蒸发器中，制品液体需要在高温下蒸发，以获得足够的蒸发能量。

而MVR蒸发器则利用机械压缩循环，通过再压缩废热蒸汽，使其温度和压力提高，再次参与蒸发。

这种方式避免了对液体的过高加热，节约了能源消耗。

MVR蒸发器的核心部件是压缩机，它将低温低压的废热蒸汽抽出并进行再压缩。

再压缩过程中，废热蒸汽的温度和压力都会升高，从而增加了其潜热值和传递能量的能力。

再压缩后的蒸汽在蒸发器内与新鲜的营养液体进行热交换，使其蒸发，达到浓缩的目的。

与传统蒸发器相比，MVR蒸发器具有以下优点：1.高效节能：MVR蒸发器通过再压缩废热蒸汽，利用机械能实现蒸发，能够大幅度减少能源的消耗。

相比传统蒸发器，其能耗可以降低30%-80%，降低了生产成本。

2.温度控制精准：MVR蒸发器的工作温度由废热蒸汽的压力和温度决定，通过调整压缩机的运行参数，可以实现对温度的精确控制。

这对于一些对温度敏感的物料来说非常重要。

3.生产能力可调节：MVR蒸发器采用机械压缩循环，具有较大的过热度范围，可以根据生产需要进行调节，使其适应多种工况和物料的处理。

4.操作稳定可靠：MVR蒸发器采用闭路循环操作，无需外界的新鲜水和冷却水，减少了设备的维护工作，提高了设备的稳定性和可靠性。

5.无污染排放：MVR蒸发器在工作过程中几乎没有废气和废水排放，减少了对环境的负荷，符合可持续发展的要求。

MVR蒸发器的应用领域非常广泛。

在化工领域，它常被用于有机物的浓缩、结晶和回收；在食品工业中，可用于果汁、乳制品、酒精、酱油等的浓缩和回收；在制药行业中，可用于药物的浓缩和固体的干燥。

此外，MVR蒸发器还可以应用于废水处理、海水淡化等领域。

总结起来，MVR蒸发器具有高效节能、温度控制精准、生产能力可调节、操作稳定可靠、无污染排放等优点。

随着低碳经济和可持续发展的要求不断提高，MVR蒸发器发展前景广阔，有望成为蒸发技术的主流。