机械式蒸汽压缩(MVR)蒸发器简析

发布时间:2018-09-21 09:34          

        蒸发器是广泛地被应用于食品加工、果汁浓缩、饮料生产、乳品生产、化工行业、制药行业、废水处理、环保工程等领域的一种蒸发浓缩设备。

1原理介绍

机械式蒸汽压缩(MVR)蒸发器,其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽,提高二次蒸汽的压力和温度,被提高热能的二次蒸汽打入加热器对原液再进行加热,受热的原液继续蒸发产生二次蒸汽,从而实现持续的蒸发状态。

由于本系统循环利用二次蒸汽已有的热能,从而可以不需要外部鲜蒸汽,大大节省了蒸发系统的能耗。通过PLC、工业计算机(FA)、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速,保持系统蒸发平衡。从理论上来看,使用MVR蒸发器比传蒸发器节省60%-80%以上的能源,节省95%以上的冷却水,减少50%以上的占地面积。设备原理意图如下:

红色标示物料流向,粉色表示蒸汽流向,绿色表示蒸馏水流向

2设计思想

系统首要注重工艺与设备必须适应原液水量及负荷变化的冲击。

1. 设备稳定性成熟、安全可靠、故障率低(系统稳定性高)

2. 检测维护简单容易(检测维护简易)

3. 运行管理方便, 避免对运行管理人员素质要求过高(人员要求低)

4. 热能利用效率高(热效率高)

5. 耗能低, 运行和维护成本(能耗率低)

6. 噪音达到环保标准(噪音低)

7. 防止设备和系统管路结垢、需确保连续运转(防垢/除垢容易)

8. 运行应具有较大的灵活性、自动性(灵活性好)

9. 排放蒸馏水质高, 能回收作锅炉补充用(排放水质达标)

10. 布置紧凑占少地面积,节约土地资源(占地面积小)

11. 充分利用工艺系统中的每一份能源(合理利用能源)

3蒸发工艺选择

MVR列管降膜蒸发系统

1.升膜蒸发器和降膜蒸发器比较:

(1)升膜蒸发器:

是一种将加热室与蒸发室(分离室)分离的蒸发器。加热室实际上就是一个加热管很长的立式固定管板换热器,料液由底部进入加热管,受热沸腾后迅速汽化;蒸汽在管内迅速上升,料液受到高速上升蒸汽的带动,沿管壁形成膜状上升,并继续蒸发。汽液在顶部分离,二次蒸汽从顶部溢出,完成液则由底部排出。

(2)降膜蒸发器:

与升膜蒸发器结构基本相同,主要区别在于原料液是从加热室的顶部加入,在重力的作用下沿管内壁形成膜状下降,并进行蒸发,浓缩液从加热室的底部进入到分离器内并从底部排出,二次蒸汽由顶部溢出。

由于二次蒸汽的流向与料液的流向一致,所以能促进料液的向下运动并形成薄膜。这种蒸发器适用于蒸发量较大,有热敏性和易产生泡沫的溶液,不适于粘度很大,容易结晶或结垢的物料。

升膜蒸发器因物料向上爬膜不易控制,在蒸发器上部易出现干壁现象,因此采用布膜更易控制的降膜蒸发器。降膜蒸发器适于处理浓度低、量较大的热敏性物料。

2.MVR列管降膜蒸发系统

(1)基本原理:

MVR列管降膜蒸发工艺,需蒸发物料走蒸发管内(管程)。通过循环泵将物料送到降膜蒸发器主体顶部,物料通过布膜器以膜状分布到换热管内,物料溶液在凭借引力流下管腔时被管外的蒸汽加热,达到蒸发温度后产生蒸发,物料溶液连同二次蒸汽从管内流下以薄膜的形式蒸发。

二次蒸汽被蒸汽压缩机压缩后,送入降膜加热室壳程. 降膜加热室壳程有板块,引导二次蒸汽,冷凝和排出不可以冷凝的气体。 而在过程中把本身热能经过管壁从外传到管内蒸发中的物料溶液,通过换热后二次蒸汽冷凝成水排出降膜蒸发器外。降膜加热室采用一效三段式设计,降膜加热室为一体,换热管通过挡板分为三段流程,以来减少蒸发面积,降低设备成本。

(2)列管降膜蒸发系统的特点:

溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,物料停留时间短,易于处理热敏性,不结晶物料。

二次蒸汽走列管外,浓液走列管内,管高数米(m)有高达6到30米之间,管束经调教垂直,浓液很容易在管内分布均匀成下降薄膜。

降膜加热室上方管头必需用布膜器均匀地分配浓水到每一根管,以保证每根管子的内壁都能为料液所湿润,并不断有液体缓慢流过。

通过以上分析,虽然降膜蒸发器具有传热系数高,物料停留时间较短等优点,但对于物料溶液的蒸发浓缩需要蒸发的浓度不高的情况下,且不结晶。

4清洗流程  

1.流程

(1)蒸发器的加热表面在长时间使用总是会产生污垢,结垢的组成可分为水溶性垢和不溶性垢。设备清洗时,先通过蒸发器底部的排污管将设备中滞留的料液排净,整个清洗过程可以运用原液蒸发原理进行。

(2)钙、镁、硅等低溶解度的盐类,以及大分子有机聚合物等,是最容易产生不溶性结垢的物质,要定期停车用酸、碱清洗,或用机械方式将结垢去除。不论是水溶性垢还是非水溶性垢,都要根据具体情况定期进行清洗,而且清洗周期要定在结垢的初期前。

(3)形成清洗周期短于常规清洗周期的原因有:a.操作压力或蒸发室液面的急剧变化;b.循环速度过低;c.在清洗、冲洗或轴封水中引入了硬水或其它污染物;d.传热温差过大;e.不正确的清洗程序。

(4)设备使用寿命长

(5)系统智能化程度高

(6)系统具有良好的稳定性

资料来源:化工707


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