雙效蒸發器的節能改造及效益

黃文浩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.097

摘 要：目前用于食品工業的蒸發工藝主要有傳統蒸發工藝和機械蒸汽再壓縮工藝。機械蒸汽再壓縮工藝能重復利用二次蒸汽，系統所耗的能量僅僅是壓縮機所耗的能量。該文介紹了雙效蒸發器和蒸汽再壓縮蒸發器（MVR）的原理和特點，廣東康奇力藥業股份有限公司的雙效蒸發器改造為蒸汽再壓縮蒸發器（MVR），工程應用表明，可以降低能耗，降低生產成本。

關鍵詞：雙效蒸發器 蒸汽再壓縮蒸發器 節能

中圖分類號：TB652 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（a）-0097-02

Energy-saving Renovation and Effectiveness of Double-effect Evaporator

Huang Wenhao

（Guangzhou Institute of Energy Testing，Guangzhou Guangdong，510170，China）

Abstract： At present， the evaporation process used in food industry mainly consists of traditional evaporation process and vapour recompression process at present. Vapour recompression process can be reused， it only use energy consumed by the compressor. The principles and characteristics of the double-effect evaporator and MVR evaporator are presented. The double-effect evaporator of Guangdong Kangqili pharmaceutical industry Co. Ltd. are transformed to MVR evaporator. The engineering application shows lots of energy consumption and cost can be saved.

Key Words： Double-effect evaporator； Mechanical vapour recompression evaporator； Energy saving

蒸汽濃縮，是工業中非常常見的一個環節，廣泛應用于食品、制藥、氯堿、海水淡化、污水處理等各類工業生產中。蒸發濃縮就是用加熱的方法，將含有不揮發性溶質的溶液加熱至沸騰狀況，使部分溶劑汽化并被移除，從而提高溶劑中溶質濃度的單元操作[1]。機械蒸汽再壓縮技術廣泛應用于溶液的蒸發濃縮、物料的結晶、余熱蒸汽回收等工藝過程中。

該文闡述了雙效蒸發器和蒸汽再壓縮蒸發器（MVR）的原理和特點，介紹了廣東康奇力藥業股份有限公司的雙效蒸發器改造為蒸汽再壓縮蒸發器（MVR）項目并對此項目的節能效果進行評價。

1 技術原理

1.1 雙效蒸發器

雙效蒸發器的運行方式是一次蒸汽（鍋爐蒸汽）進入一效加熱室將料液加熱，同時在真空的作用下，噴灌噴入一效蒸發室，料液從彎管回到加熱室，再次受熱又噴入蒸發室形成循環，料液噴入蒸發室時成霧狀，水分迅速蒸發，蒸發出來的第二次蒸汽進入二效加熱室給二效料液加熱，進入冷卻器，為了使蒸汽換熱器中形成負壓，便于蒸汽流動，提高換熱效率，用冷卻水冷卻成冷凝水，流入受水器后自行進入排水器自動排出（圖1）。

1.2 蒸汽再壓縮蒸發器

蒸汽再壓縮蒸發器（MVR）是一種特別開式熱泵。MVR的原理與常規的空調原理相同，均是逆卡諾循環的應用。不同的是常規空調熱泵的制冷劑是氟利昂，且氟利昂在設備內循環使用（即閉式循環）；而MVR的制冷劑為水蒸汽，蒸發器和冷凝器為一個換熱器，水蒸汽在冷凝后排出系統（即開式循環）。與閉式循環系統不同，MVR系統的冷凝器實際就是蒸發器，系統以冷凝溫度和蒸發溫度之差進行換熱（圖2）。

2 項目改造及評價

2.1 項目改造

雙效蒸發器的運行存在不足之處，主要是隨著溶液濃度的升高，溶液的溫度會降低，因此會導致溶液粘度增加的情況，蒸發器的傳熱系數下降，使系統的生產能力降低[2]。

蒸汽再壓縮蒸發器之所以能降低能耗，關鍵是MVR技術能有效回收利用二次蒸汽攜帶的大量熱能，減少了熱損失和冷卻水的使用，同時也保證了蒸發器的溫度。此外，蒸汽再壓縮蒸發器還具備占地小，自動化程度高的優點，對于控制工況，確保生產穩定提供了更高的操控性[3]。

項目改造的關鍵技術有以下幾點。

（1）蒸發器系統前端增加預熱器。蒸汽再壓縮蒸發器采用板式或列管式換熱器對原料液進行預加熱，充分利用系統內的熱能，提高系統運行效率，從而達到節能目的。

（2）MVR蒸發器中只有壓縮機在耗能。配置的蒸汽壓縮機能對二次蒸汽進行壓縮，從而提高二次蒸汽的熱焓并不斷為MVR蒸發器系統提供蒸汽使用，最大限度降低能源消耗。

（3）蒸汽再壓縮蒸發器系統采用的是單級真空蒸發模式，其較低的蒸發溫度能有效避免因溫度過高導致料液性質改變的情況，因此能應用于熱敏性較強的料液。

（4）MVR的氣液分離器作為物料分離設備。MVR設備可以用于物料回收，回收的物料（餾出物或濃縮液）可以返回工藝重新利用。因此MVR既可以用于節能領域，也可以應用于環保領域。

（5）MVR蒸發器系統配置控制系（PLC）。MVR蒸發器系統的控制中心主要由PLC構成，控制中心通過各傳感器實時采集到的各種狀態信號及發出指令，從而實現對電機的轉速、閥門開關以及液體流速和流量大小的調節，溫度和壓力等的自動控制，使系統維持穩定的工作狀態。此外，PLC系統的建立還可以實現自動報警，自動記錄運行參數及提供報表分析等各種功能，最大限度地實現經濟運行。

2.2 節能評價

根據《節能項目節能量審核指南》（改環資[2008]704號文）文件的節能量核算方法對該項目節能量進行核算。公司使用雙效蒸發器的單位產品綜合能耗為0.348 2 tce/t，改造后單耗為0.020 9 tce/t。該項目的年節能量為911.5 tce，獲得當地政府節能專項資金項目計劃的獎勵。

3 結語

工程實踐表明：機械再壓縮蒸發器系統能將系統產生的二次蒸汽再壓縮，將機械能轉變為熱能，使蒸汽的溫度和壓力提高，然后作為熱源重新使用。MVR技術使原來需要廢氣的低品位蒸汽得到了充分的利用，在回收了潛熱的同時提高了熱效率，是現有蒸發工藝中能耗效率最高的工藝。將雙效蒸發器改造成機械再壓縮蒸發器（MVR）具有能耗低、安全性好、應用范圍更加廣泛、控制簡單方便等優點，是一種很有發展前景的蒸發工藝技術。

參考文獻

[1] 龐衛科，林文野，戴群特，等.機械蒸汽再壓縮熱泵技術研究進展[J].節能技術，2012，30（4）：312-315.

[2] 曲榮昌.MVR技術在安乃近生產工藝中的應用研究[D].山東大學，2015.

[3] 何睦盈，蔡宇凌，胥娟.機械蒸汽再壓縮（MVR）技術的發展及應用[J].廣東化工，2013（17）：115-116.endprint