沙巴体育-MVR板式升降膜蒸發器:廣泛用於海水淡化、工業廢水處理等

日期:2019-04-02 19:43:50 作者:沙巴体育

板式蒸發器自1956年於英國APV公司問世沙巴体育以來,被認為是一種高效、緊湊、新型的蒸發設備,當時主要用於明膠蒸發及食品加工行業。隨著技術的日新月異以及各種工業行業越來越高的需求,目前板式蒸發器已廣泛應用於石油、化工、造紙、海水淡化、工業廢水處理等行業。

從原理上講,板式蒸發器集薄膜傳熱理論和板式換熱器原理於一體,尤其在低溫、低壓工況沙巴体育下使用效果更為出色。因此,在某種程度上,板式蒸發器被認為是目前最先進的蒸發設備。從成本上講,通過板式和管式的NTV值、工作流體流量、流量比、粘度、阻力等參數的對比,顯示板式比管式成本低得多,且具有傳熱系數高、所需傳熱溫差較小、結構緊湊、拆裝方便、增減換熱面積靈活的特點,是回收利用低溫熱源的沙巴体育理想設備之一。

板式蒸發器的型式多種多樣,根據物料的流向不同,主要分為三種:升膜式、降膜式和升降膜式。而板式升降膜蒸發器是其中高效緊湊的典型代表,其結構如圖-1所示。它以四個流道為一個單元,整機由若幹個單元加首尾兩端板構成,是一個升膜蒸發和降膜蒸發相結合的蒸發裝置。物料進入第2流道時沿傳熱表面上升,進行升膜蒸發,然後流入第4流道,自上而下地在傳熱表面上進行降膜蒸發,並排出二次蒸汽和濃縮液至汽液分離器。在2和4流道的兩側分別為蒸汽冷疑放熱的1和3流道。每一流道的兩板片之間都有特殊結構的密封墊圈,將相鄰兩側的不同物料互相隔開。其結構更為緊湊,單位體積的傳熱面積較大,單臺最大換熱面積可達到800m2。

圖-1板式升降膜蒸發器結構圖

什麼是MVR蒸發器?MVR是機械蒸汽再壓縮技術的簡稱,MVR蒸發器是回收利用它自身產生的二次蒸汽(低溫低壓)的能量,從而減少對外界能源需求的一種節能的蒸發器。相對於傳統多效蒸發器,MVR蒸發器具有能耗低,工藝簡單,蒸發溫度低等優點,與板式升降膜蒸發器極高的傳熱效率相結合,將使MVR板式升降膜蒸發器具有極強的技術優勢,對節能減排和降低企業成本有著重要的作用。

MVR板式升降膜蒸發器系統工藝流程如圖-2所示,系統由蒸汽壓縮機、板式升降膜蒸發器、氣液分離器、管路系統等組成。原液經預熱後進入板式升降膜蒸發器,從物料側板間通過,並被蒸汽加熱而蒸發。物料汽液混合物從板式升降膜蒸發器出料口處排出,然後進入汽液分離器,在其中將汽液分離,從而沙巴体育獲得濃縮的物料和二次蒸汽。濃縮液濃度達到規定數值時,由出料泵輸送出本系統。二次蒸汽經汽液分離器分離後進入蒸汽壓縮機,提高二次蒸汽的壓力和溫度,然後進入板式升降膜蒸發器蒸汽側板間對原液再進行加熱,受熱的原液繼續蒸發產生二次蒸汽,從而實現持續的蒸發狀態。

圖-2MVR板式升降膜蒸發器系統工藝流程圖

在MVR板式升降膜蒸發器系統中,影響系統性能的兩個關鍵因素是板式升降膜蒸發器換熱面積和蒸汽壓縮機壓縮比。

系統所需換熱面積與壓縮比的變化關系如圖-3所示,系統所需換熱面積隨著壓縮機壓縮比的增大而急劇減小,有助於減少投資,但是在MVR系統中壓縮機的能耗較大,並且局限於當前蒸汽壓縮機的制造技術,大壓縮比受到限制,因此,MVR系統一般在較小壓縮比的工況下運行,但這與蒸發器所需的換熱面積增大,進而增大投資的狀況形成矛盾,而板式升降膜蒸發器傳熱系數高、有效換熱面積大、低溫差傳熱性能好的優點,很好地解決瞭這個矛盾。

圖-3系統所需換熱面積與壓縮機壓縮比的關系圖

能效比COP是評價MVR系統優劣的一個重要指標,其值為蒸汽壓縮機產生的制熱量和輸入的功的比值,其值越高說明MVR系統的效率越高越節能。如圖-4沙巴体育所示,COP受蒸發壓力的影響不明顯,但受壓縮比影響較大,在低壓縮比區域,COP隨壓縮比的增大迅速降低;當壓縮比大於2時,COP隨壓縮比變化較小,趨於平緩。因此,壓縮機宜在較小的壓縮比下操作,但同時需要兼顧過小的傳熱溫差與物料沸點溫升以及系統溫度損失之間的矛盾。綜合考慮能量利用率與蒸發系統設備費用,可以選擇實際壓縮比在1.5~2之間。由於板式升降膜蒸發器具有較高的傳熱系數,能夠達到2000~5000W/(m2•K),且在出口處傳熱溫差可低至2~3℃,則低壓縮比與大換熱面積的矛盾得到解決,從而實現MVR整體系統的節能性及經濟優越性。

圖-4能效比COP與壓縮機壓縮比的關系圖

綜上所述,通過系統所需換熱面積、能效比COP以及壓縮比之間的影響關系對比,將板式升降膜蒸發器與MVR系統相結合,集中瞭兩者的優點,使得MVR板式升降膜蒸發器具有結構緊湊、易清洗、體積小、占地面積小;拆卸方便、換熱面積可調整;傳熱效率高、熱損失小;持液量少、停留時間短;壓縮機所需壓縮比小、能耗低;系統所需換熱面積小(與列管式降膜蒸發器相比)、設備投資成本低等。因此,高效節能的MVR板式升降膜蒸發器在各種工業領域的應用將會越來越普遍。

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