張承前
(山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院,山東 青島 266510)
機(jī)械蒸汽再壓縮作為一種高效的二次蒸汽熱能回收在國外發(fā)展得比較成熟,得到廣泛應(yīng)用,并在節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染方起到了顯著作用。而我國在上世紀(jì)70年代,受能源危機(jī)的影響,才有了機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)的發(fā)展,到現(xiàn)在我國的機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)尚處在研發(fā)階段,整體技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國家。
蒸發(fā)過程主要分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā),單效蒸發(fā):蒸發(fā)裝置中只裝有一個蒸發(fā)器,蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽通過冷凝器冷凝排放,不經(jīng)再次利用,稱為單效蒸發(fā);多效蒸發(fā):將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)使用,一般是將上一級的蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一級蒸發(fā)器的加熱熱源,加熱蒸汽冷凝放熱,料液吸收熱量繼續(xù)產(chǎn)生二次蒸汽,根據(jù)蒸發(fā)器的串聯(lián)個數(shù)分為二效、三效、四效、五效等等,最后一個蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽通過冷凝器冷凝排放,這樣的蒸發(fā)過程也就被稱為多效蒸發(fā)。采用單效蒸發(fā)器蒸發(fā)1kg水,至少需要1kg的生蒸汽,而采用雙效蒸發(fā)器蒸發(fā)1kg水,理論上只需要0.5kg的生蒸汽,比單效蒸發(fā)節(jié)約了近一半的的能耗。而效數(shù)越多節(jié)能效果越好。因此采用多效蒸發(fā)大大減少了生蒸汽的使用率,提高了一次蒸汽的利用率。
機(jī)械蒸汽再壓縮是一種高效節(jié)能環(huán)保技術(shù),此技術(shù)主要重新利用蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽能量,從而減少對外界能源需求的一種節(jié)能技術(shù)。其具體過程是將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)(壓縮介質(zhì)一般為水蒸氣)壓縮,溫度、壓力上升,熱洽值增加,這樣經(jīng)過壓縮后蒸汽可以用作加熱熱源直接進(jìn)入加熱外管對溶液加熱,二次蒸汽釋放其潛熱冷凝成冷凝水,料液吸收其潛熱產(chǎn)生新的二次蒸汽,二次蒸汽又被吸入到機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)內(nèi)壓縮,這樣源源不斷進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。
蒸發(fā)I噸蒸汽多效蒸發(fā)所需生蒸汽量與采用MVR技術(shù)的能耗比較,見表1。
工業(yè)上常用蒸發(fā)為雙效、三效、四效蒸發(fā);五效蒸發(fā)之后基本沒有。一是因?yàn)槎嘈д舭l(fā)效數(shù)越多設(shè)備費(fèi)用越為龐大,二是五效之后在添加效數(shù)效果并不明顯。
表1 MV P與多效蒸發(fā)的比較
從表1中的數(shù)據(jù)可得出采用MVR技術(shù)相對于傳統(tǒng)蒸發(fā)具有較為明顯的節(jié)能。其中較雙效蒸發(fā)平均節(jié)能76%,較三效蒸發(fā)平均節(jié)能66%,較四效蒸發(fā)平均節(jié)能54%,較五效蒸發(fā)平均節(jié)能49%。
數(shù)據(jù)顯示MVR蒸發(fā)器的節(jié)能效果明顯,一次能源利用率系數(shù)達(dá)八效。前面引用的很多文獻(xiàn)中也對MVR蒸汽與傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)相比較,毫無疑問,MVR蒸發(fā)會給社會帶來更多的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能效益。
目前對蒸發(fā)、結(jié)晶原理和過程的了解不僅幫助我們解決生產(chǎn)工藝中的問題,更重要的是幫助我們對其耗能分析。在目前,在保證生產(chǎn)目的的情況下,不斷通過各種方式追求節(jié)減能耗。蒸發(fā)節(jié)能方式最主要的2個出發(fā)點(diǎn)在于:(1)通過對現(xiàn)有設(shè)備本身改進(jìn),運(yùn)用更合理材質(zhì)、采取更合理的結(jié)構(gòu)等等,提高設(shè)備的傳熱效率,減少能耗損失,從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率,或增加設(shè)備產(chǎn)能己達(dá)到單位能耗的降低。(2)通過對生產(chǎn)工藝的研究,尋求便于生產(chǎn)的工藝路徑:例如蒸發(fā)過程從以前的單效蒸發(fā)到如今大部分公司采用的多效蒸發(fā);熱力式蒸汽再壓縮到機(jī)械蒸汽在壓縮,我們一直在致力于需求最高效的節(jié)能技術(shù)。
MVR蒸發(fā)器有著廣泛的應(yīng)用,不但可使用在化工、果汁濃縮、食品發(fā)酵、牛奶等工藝上的蒸發(fā)濃縮,還可以使用在高濃度無機(jī)廢水和有機(jī)廢水的零排放解決方案上,我國的污水排放問題也一直沒有得到有效的解決,全國各地很多工廠排放的工業(yè)污水遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到國際排放標(biāo)準(zhǔn),機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)能有效解決污水排放問題。