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MVR蒸发装置是蒸汽压缩机和蒸发系统的有机结合,整套蒸发系统的温升范围在20-24℃以内时,进行蒸发的一种方法。
当蒸发系统的温升超过以上温升范围,则不建议使用MVR蒸发系统。
MVR蒸发装置主要的优点有:
能耗低,蒸发低含盐量的溶液到接近饱和溶液时,蒸发一吨水只需消耗电量约20-30kW(根据物料的沸点升确定),蒸发温度可根据物料特性进行合理选择;
蒸发速度快:物料进、出设备只需十几秒,有利于处理热敏介质;蒸发温度可以控制在较低温度,低温蒸发可以降低材料的腐蚀和能耗的损失;
通过使用蒸汽压缩机,能量循环利用更加充分,使MVR蒸发装置的运行能耗降低。
通常MVR蒸发装置主要由以下几大部分组成:MVR蒸汽压缩机、换热器、蒸发器、分离器、冷凝器、真空系统、机泵、仪表阀门、控制系统等组成。
MVR蒸发装置能量利用率高,自动化程度高,运行稳定,占地面积小,被越来越多的用户所接受。但MVR蒸发系统在设计,运行中需考虑物料、海拔、设备、操作等诸多因素的影响,以下内容对可能影响MVR蒸发系统的各因素进行分析叙述
02
蒸发原料特性的影响
物料的主要物性参数有:密度、溶液组成成分、比热、粘度、沸点升高、表面张力、热敏性、腐蚀性等,密度、溶液组成成分、定压比热、粘度极大响了物料侧的传热系数,而传热系数的不同会直接影响蒸发面积的设计计算。
粘度和表面张力,主要影响物料的汽、液分离过程和分离器的长径比的选择,在成膜蒸发过程中还会影响物料的布膜情况。沸点升高,主要影响工艺流程的选择,蒸发温度的选择,温度梯度分布和蒸汽压缩机的选择。
沸点升高比较高的物料,在蒸汽压缩机温升范围内,可以选用MVR蒸发工艺,单级高速离心压缩机和容积式罗茨压缩机都可以提供20℃以上的温升,高温升蒸汽压缩机的生产工艺会更复杂,要求精度会更高。
物料的粘度除了影响传热系数还会对蒸发器型式的选择有影响。粘度高的物料须选择强制循环或刮板式蒸发器,以防止物料流动速度过慢发生结焦的现象,同时强制循环蒸发器也可以更有效的预防装置化学结垢,通过高速流体的湍流效果,降低换热器化学结垢风险。
物料的热敏性,要求物料在蒸发器中停留的时间要短,否则会使物料发生质变,则需减少蒸发器的效数或级数,减少物料在蒸发器中循环时间。如果蒸发物料对温度有要求时,设计时一定要考虑蒸发温度、蒸发器型式及流程的选择。
一些物料的腐蚀性,如高含盐废水中氯根含量很高,特别是物料在高温下的腐蚀性,这是影响选材的一个重要因素,尤其是MVR蒸发装置的加热器,材质通常是系统中最高的。
03
安装位置海拔的影响
海拔是反应一个地区地势高低的物理量。海拔高,当地的气压小,表压降低,对应的溶液沸点降低。海拔高度对MVR蒸发的影响直接体现于系统的真空度以及对应饱和蒸汽的热工参数。
为降低能耗MVR蒸发多数选择在负压下运行,其负压的获得需采用真空系统。真空系统另一个作用是将MVR蒸发装置中的不凝气抽出,防止不凝气富集,降低传热效率,阻碍蒸发。
海拔高低会影响极限真空度。如水环真空泵在0海拔其极限真空为-0.094Mpa,在海拔1500m时,其极限真空为-0.08Mpa。对热源蒸汽而言,表压0.1Mpa的蒸汽,0海拔对应温度为99.6℃,1500m海拔对应的温度为95.1℃。可见海拔会对蒸汽热工参数有影响,因此,在MVR蒸发设计时要充分考虑。
高海拔对于水泵电机的选择也有影响,海拔超过1000,m时,需要选择高原电机,以防止水泵电机不能按照设计参数运行,影响水泵流量和扬程。
04
系统设计参数的影响
工艺参数是MVR蒸发器的设计的根本,对原料特性参数的了解和掌握,才能更好的避免设计风险,确保系统能够正常运行。物料浓度、组成成分、处理量和蒸发量决定设备的规模,效、级的数量,蒸汽压缩机选型,蒸发面积的大小,换热器材质,设备投资的成本。
进料浓度和出料浓度直接影响传热的计算和蒸发温度的选择,进而影响蒸汽压缩机进、出口温度的选择。由于蒸发强度的问题,出料浓度还会影响蒸发器形式的选择和蒸发流程的设计。
进、出料温度。MVR蒸发装置在工艺设计中要做到能量的极大化利用,因此在考虑满足进、出口物料温度的情况下通过工艺变化将冷凝水出口温度降低最低。
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