黃文浩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.097

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

關(guān)鍵詞：雙效蒸發(fā)器 蒸汽再壓縮蒸發(fā)器 節(jié)能

中圖分類號：TB652 文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)中非常常見的一個(gè)環(huán)節(jié)，廣泛應(yīng)用于食品、制藥、氯堿、海水淡化、污水處理等各類工業(yè)生產(chǎn)中。蒸發(fā)濃縮就是用加熱的方法，將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)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(zhì)濃度的單元操作[1]。機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)廣泛應(yīng)用于溶液的蒸發(fā)濃縮、物料的結(jié)晶、余熱蒸汽回收等工藝過程中。

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

1 技術(shù)原理

1.1 雙效蒸發(fā)器

雙效蒸發(fā)器的運(yùn)行方式是一次蒸汽（鍋爐蒸汽）進(jìn)入一效加熱室將料液加熱，同時(shí)在真空的作用下，噴灌噴入一效蒸發(fā)室，料液從彎管回到加熱室，再次受熱又噴入蒸發(fā)室形成循環(huán)，料液噴入蒸發(fā)室時(shí)成霧狀，水分迅速蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的第二次蒸汽進(jìn)入二效加熱室給二效料液加熱，進(jìn)入冷卻器，為了使蒸汽換熱器中形成負(fù)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(jìn)入排水器自動排出（圖1）。

1.2 蒸汽再壓縮蒸發(fā)器

蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（MVR）是一種特別開式熱泵。MVR的原理與常規(guī)的空調(diào)原理相同，均是逆卡諾循環(huán)的應(yīng)用。不同的是常規(guī)空調(diào)熱泵的制冷劑是氟利昂，且氟利昂在設(shè)備內(nèi)循環(huán)使用（即閉式循環(huán)）；而MVR的制冷劑為水蒸汽，蒸發(fā)器和冷凝器為一個(gè)換熱器，水蒸汽在冷凝后排出系統(tǒng)（即開式循環(huán)）。與閉式循環(huán)系統(tǒng)不同，MVR系統(tǒng)的冷凝器實(shí)際就是蒸發(fā)器，系統(tǒng)以冷凝溫度和蒸發(fā)溫度之差進(jìn)行換熱（圖2）。

2 項(xiàng)目改造及評價(jià)

2.1 項(xiàng)目改造

雙效蒸發(fā)器的運(yùn)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(dǎo)致溶液粘度增加的情況，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)下降，使系統(tǒng)的生產(chǎn)能力降低[2]。

蒸汽再壓縮蒸發(fā)器之所以能降低能耗，關(guān)鍵是MVR技術(shù)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(shí)也保證了蒸發(fā)器的溫度。此外，蒸汽再壓縮蒸發(fā)器還具備占地小，自動化程度高的優(yōu)點(diǎn)，對于控制工況，確保生產(chǎn)穩(wěn)定提供了更高的操控性[3]。

項(xiàng)目改造的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)。

（1）蒸發(fā)器系統(tǒng)前端增加預(yù)熱器。蒸汽再壓縮蒸發(fā)器采用板式或列管式換熱器對原料液進(jìn)行預(yù)加熱，充分利用系統(tǒng)內(nèi)的熱能，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，從而達(dá)到節(jié)能目的。

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

（3）蒸汽再壓縮蒸發(fā)器系統(tǒng)采用的是單級真空蒸發(fā)模式，其較低的蒸發(fā)溫度能有效避免因溫度過高導(dǎo)致料液性質(zhì)改變的情況，因此能應(yīng)用于熱敏性較強(qiáng)的料液。

（4）MVR的氣液分離器作為物料分離設(shè)備。MVR設(shè)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(jié)能領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域。

（5）MVR蒸發(fā)器系統(tǒng)配置控制系（PLC）。MVR蒸發(fā)器系統(tǒng)的控制中心主要由PLC構(gòu)成，控制中心通過各傳感器實(shí)時(shí)采集到的各種狀態(tài)信號及發(fā)出指令，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的轉(zhuǎn)速、閥門開關(guān)以及液體流速和流量大小的調(diào)節(jié)，溫度和壓力等的自動控制，使系統(tǒng)維持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。此外，PLC系統(tǒng)的建立還可以實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警，自動記錄運(yùn)行參數(shù)及提供報(bào)表分析等各種功能，最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2 節(jié)能評價(jià)

根據(jù)《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》（改環(huán)資[2008]704號文）文件的節(jié)能量核算方法對該項(xiàng)目節(jié)能量進(jìn)行核算。公司使用雙效蒸發(fā)器的單位產(chǎn)品綜合能耗為0.348 2 tce/t，改造后單耗為0.020 9 tce/t。該項(xiàng)目的年節(jié)能量為911.5 tce，獲得當(dāng)?shù)卣?jié)能專項(xiàng)資金項(xiàng)目計(jì)劃的獎勵(lì)。

3 結(jié)語

工程實(shí)踐表明：機(jī)械再壓縮蒸發(fā)器系統(tǒng)能將系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽再壓縮，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使蒸汽的溫度和壓力提高，然后作為熱源重新使用。MVR技術(shù)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(shí)提高了熱效率，是現(xiàn)有蒸發(fā)工藝中能耗效率最高的工藝。將雙效蒸發(fā)器改造成機(jī)械再壓縮蒸發(fā)器（MVR）具有能耗低、安全性好、應(yīng)用范圍更加廣泛、控制簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前景的蒸發(fā)工藝技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐衛(wèi)科，林文野，戴群特，等.機(jī)械蒸汽再壓縮熱泵技術(shù)研究進(jìn)展[J].節(jié)能技術(shù)，2012，30（4）：312-315.

[2] 曲榮昌.MVR技術(shù)在安乃近生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用研究[D].山東大學(xué)，2015.

[3] 何睦盈，蔡宇凌，胥娟.機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].廣東化工，2013（17）：115-116.endprint