离心蒸汽压缩机用于MVR技术简介x.docx

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MVR技术简介

德维透平机械有限公司

机械蒸汽再压缩的原理

由于成本原因，单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。

因此下述说明是针对此类设计。

离心压缩机是体积控制机器，即无论吸入压力多大，体积流率几乎保持恒定。

而质量流量的变化与绝对吸入压力成比例。

单级离心压缩机的压缩循环描绘在焓熵图中。

单级离心压缩机需要的动力：

例如：

将来自蒸发器的饱和水蒸汽从吸入状态p1=1.9bar,t1=119℃压缩到p2=2.7bar,t2=161℃（压缩比Π=1.4）。

压缩循环沿着多变曲线1－2，蒸汽的比焓增加量Δhp。

对于蒸汽的比焓h2，通过压缩机内效率（等熵效率）的等式：

而得到的值是h2=2785kJ/kg（ηs0.8适用于水蒸汽介质的单级离心压缩机）。

t2=161℃相对于h2和p2。

现在此蒸汽就能够用于加热第1效蒸发器。

首先它失去过热并冷却至饱和温度t3（130℃），压力p2（2.7bar）。

在此温度下，它进入到蒸发器的加热器。

基于

除其他因素之外，单位多变压缩功hp取决于多方指数κ和吸入气体的摩尔质量M，以及吸入温度和要求的压升。

对于原动机（电动机、燃气机、涡轮机等）的实际耦合功率，考虑了更大的机械损耗余量。

叶轮由标准材料制造的单级离心压缩机能够获得压缩因子1.8的水蒸汽压升，如果采用钛等更高质量的材料，压缩因子可高达2.5。

这样一来，最终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍，或最大2.5倍，这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K，最大温升可到30K，这取决于吸入压力。

就蒸发技术而言，通常的做法是根据相应的水沸点温度来表示其压力。

这样，有效温差就被直接表示出来。

例如：

吸入压力p1=1bar对应于100℃，最终压力p2=1.7bar对应于115.2℃，压力比Π=p2/p1=1.7，饱和蒸汽温升为15.2K。

用于蒸发蒸馏等装置的三种技术比较

蒸发、蒸馏、蒸发结晶、蒸发干燥装置都是高能耗的。

能耗在这些装置的运行成本中占很大的比例，因此单位能耗的降低和优化对降低整个运行成本至关重要。

目前有三种主要的技术实现比能耗的最小化，可单独应用，也可联合应用：

■多效技术（MultipleEffectEvaporator，MEE）

■热力蒸汽再压缩技术（ThermalVapourRecompressor，TVR）

■机械蒸汽再压缩技术（MechanicalVapourRecompressor，MVR）

1.多效技术

在多效蒸发装置中，由新蒸汽加热第一效产生的蒸汽不进入冷凝器，而是作为第二效的加热介质得以再次利用。

这样可以将新蒸汽消耗有效降低约50%。

重复利用此原理，可进一步降低新蒸汽消耗。

第一效的最高加热温度与最后一效的最低沸点温度形成了总温差，分布于各个效。

结果，每效温差随效数增加而减小。

所以为达到指定的蒸发速率必须增大加热面积。

初步估算表明，用于所有效的加热面积随效数成比例增加，这样一来蒸汽节省量逐渐减少的同时，投资费用显著增加。

A产品B残余蒸汽C浓缩液D动力蒸汽

E动力蒸汽冷凝水F二次蒸汽冷凝水V热损失

二效直接加热蒸发器的热流图

2.热力蒸汽再压缩技术

热力蒸汽再压缩时，根据热泵原理，来自沸腾室的蒸汽被压缩到加热室的较高压力；即能量被加到蒸汽上。

由于与加热室压力相对应的饱和蒸汽温度更高，使得蒸汽能够再用于加热。

为此采用蒸汽喷射压缩器。

它们是根据喷射泵原理来操作，没有活动件，设计简单而有效，并能确保最高的工作可靠性。

使用一台热力蒸汽压缩器与增加一效蒸发器具有相同的节省蒸汽/节能效果。

热力蒸汽压缩器的操作需要一定数量的新

蒸汽，即所谓的动力蒸汽。

这些动力蒸汽必须被传送到下一效，或者被送至冷凝器作为残余蒸汽。

包含在残余蒸汽中的剩余能量大约与动力蒸汽所提供的能量相当。

A产品B二次蒸汽B1残余蒸汽C浓缩液

D动力蒸汽E动力蒸汽冷凝水V热损失

热力蒸汽再压缩加热蒸发器的热流图

3.机械蒸汽再压缩技术

机械蒸汽再压缩时，通过机械驱动的压缩机将蒸发器蒸出的蒸汽压缩至较高压力。

因此再压缩机也作为热泵来工作，给蒸汽增加能量。

与用循环工艺流体（即封闭系统，制冷循环）的压缩热泵相反，因为蒸汽再压缩机是作为开放系统来工作，故可将其视为特殊的压缩热泵。

在蒸汽压缩和随后的加热蒸汽冷凝之后，冷凝液离开循环。

加热蒸汽（热的一侧）与二次蒸汽（冷的一侧）被蒸发器的换热表面分隔开来。

开放式压缩热泵与封闭式压缩热泵的对比表明：

在开放系统中的蒸发器表面基本上取代了封闭系统中工艺流体膨

胀阀的功能。

通过使用相对少的能量，即在压缩热泵情况下的压缩机叶轮的机械能，能量被加入工艺加热介质中并进入连续循环。

在此情况下，不需要一次蒸汽作为加热介质。

A产品B二次蒸汽B1残余蒸汽C浓缩液

D电能E动力蒸汽冷凝水V热损失

机械蒸汽再压缩加热蒸发器的热流图

在多效热力蒸汽再压缩系统中，待释放的冷凝热仍然很高。

在多效装置中，如果有n效，冷凝热约为一次能量输入的1/n。

而且，蒸汽喷射压缩器只能压缩一部分的二次蒸汽，动力蒸汽的能量必须作为余热释放给冷却水。

然而，开放式压缩热泵原理的使用可以显著减少甚至消除通过冷凝器释放的热量。

为达到最终的热平衡，可能需要少量的剩余能量或残余蒸汽的冷凝，因此允许恒定的压力比和稳定的操作条件。

采用机械蒸汽再压缩的原因：

■单位能量消耗低

■因温差低使产品的蒸发温和

■由于常用单效使产品停留时间短

■工艺简单，实用性强

■部分负荷运转特性优异

■运行成本低

节能效果

5t/hr三效蒸发器

设备成本：

80万元/套，每年折算成本（10年记）8万元。

运行成本：

蒸汽消耗0.45t/t，蒸汽价格200元/t，电耗50千瓦/时（循环水泵、真空泵），平均电价0.6元/千瓦时；

每小时运行成本：

5吨蒸发量*0.45吨蒸汽/吨水*200元/吨汽+50千瓦*0.6元/千瓦时=360元+30元=480元/小时；

每日运行成本（20小时/天）：

480元/小时*20小时=9600元/天；年运行成本（300天/年）9600元/天*300天/年=2880000元/年。

年总成本：

288+10=298万元/年。

5t/hr机械蒸汽再压缩（蒸汽温升8℃）蒸发器

设备成本：

250万元/套每年折算成本（10年记）25万元。

运行成本：

蒸汽消耗0.02吨/小时（机组密封补汽），蒸汽价格200元/吨，电耗170千瓦/时

（主电机、循环泵、真空泵、凝水泵），平均电价0.6元/千瓦时；

每小时运行成本：

0.02吨*200元/吨+170千瓦*0.6元/千瓦时=4+102=106元/小时；每日运行成本（20小时/天）：

106元*20小时=2120元/天；

年运行成本（300天/年）2120元*300天=636000元/年。

年总成本：

63.6+25=88.6万元/年。

与三效蒸发器比较，每年节省费用：

298-88.6=209.4万元/年。

应用领域

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环境保护

很多工业生产都会产生大量的废水对环境造成很大污染，如金属冶炼、电镀、造纸、金属加工行业、和原油生产行业等，工业污水处理是环境保护的重要课题。

采用MVR蒸发技术处理污水，可以很低的能源代价浓缩工业废水，提取对环境有害的物质，使污水达到严格的排放标准，并变废为保，把对环境有害的物质提取重新利用。

·

化工行业

很多化工企业的最终产品和中间物质都需要蒸发浓缩和结晶工艺处理，比如香精香料的提纯、亚氯酸钠和过硫酸钠等化工原料的生产、有机添加剂的浓缩和结晶、合成染料有机颜料的生产等等。

传统单效多效蒸发技术能耗很大，热效率不高。

使用MVR蒸发浓缩结晶技术，可以大幅度提高工艺的热效率，大幅度降低整个工艺的能耗。

·

食品发酵

我们日常生活中的很大食品原料都需要经过生物发酵方法来生产加工，庞大的生物发酵产业是能源消耗和环境污染大户。

味精制造、淀粉糖生产加工、乙醇生产、各类糖醇生产等等，都会用到蒸发浓缩结晶蒸馏工艺，这些正是MVR蒸发技术的用武之地，可以比传统蒸发蒸馏工艺大幅提高热效率，可以较低的成本达到节能减排的效果。

·

生物制药

制药企业在生产环境会经常用到蒸发蒸馏浓缩结晶工艺。

比如中药提取物、西药生产中的浓缩，特别是有些在高温时容易发生变性的西药如各类维生素，需要在低温条件下蒸发蒸馏浓缩。

MVR技术可以很好地解决低温蒸发蒸馏的问题，并大幅减少能耗，非常适合在制药行业中推广。

解决方案

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蒸发浓缩法处理酒精废液

采用MVR蒸发技术浓缩处理酒精废液，再将酒精废液浓缩液作为生产生物有机肥原材料及蒸气锅炉的辅助燃料。

减少COD排放，不仅解决了酒精废液污染排放问题，而且还为农业生产提供大量的绿色肥料和减少用煤，符合国...

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低温降膜蒸发技术生产奶粉

使用MVR低温降膜蒸发技术可使牛奶在负压条件下低温沸腾蒸发水分，避免高温破坏营养成分；加之膜过滤冷除菌技术，在低温条件下滤掉微生物的同时，不损失牛奶营养成分，使产品营养成分均衡，更接近母乳。

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浓缩无机盐和有机盐

在很多工业生产过程中都会产生大量的含有较高的盐分的废水，对氯化钠含量较高的废水，采用MVR降膜蒸发器和结晶器是最稳定有效且经济的方法。

氯化钠的溶解度一般在26%左右，而且随温度的变化的波动比较小。

...

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味精生产污水处理

味精行业的污水处理一直是一个世界性难题，针对部分废水氨氮浓度较高的问题，采用高效的MVR蒸发器浓缩结晶生产硫酸铵，生产的硫酸铵可作为发酵的原料使用，不仅解决排水氨氮高的问题，还能创造经济效益。

关于我们

溧阳德维透平机械有限公司成立于2008年9月，是一家专业从事离心蒸汽压缩机的设计、生产、安装调试的高新技术企业。

公司于2008年被列入常州市“千名海外人才集聚工程”，2009年被列入常州市“瞪羚计划”，2010被列入“江苏省创新创业人才”引进计划。

公司引进中国科学

院院士，建立“江苏省企业院士工作站”，借助院士及其团队技术、智力优势，在节能产品科技创新上取得优异成绩。

公司最新研制生产的机械蒸汽再压缩MVR蒸发器的核心设备——离心蒸汽压缩机，在性能和稳定性上完全可以替代国外进口同类设备，极大缩短产品供货周期，为客户提供更及时周到的售前售后服务，大大提高客户的满意度，同时在价格上与进口产品相比也有很强的竞争力，为

MVR技术在中国的推广普及提供了新的推动力和质量保证。

蒸发蒸馏结晶等工艺技术广泛应用于生物化工、石化、制药、食品制造、环境保护、海水淡化等诸多领域，传统蒸发蒸馏技术都是高能耗的，对企业而言，由于热能利用率低，导致运行成本高。

在目前能源价格高居不下，国家大力推动节能减排的大趋势下，用MVR技术替代传统蒸发蒸馏结晶技术，必将会为越来越多的企业认可和采用。

德维透平提供的MVR技术方案可以大大降低用户的能耗和生产成本、提高工作效率，为客户在节能减排方面带来可观的经济和社会效益。

公司所在地常州溧阳市，地处交通便利的宁、沪、杭经济发展圈，四季分明，气候宜人。

公司拥有高素质的团队和先进的管理模式，能够为员工提供良好的个人发展空间，为优秀人才创造充分施展才华的舞台，发挥最大的潜能。

德维透平机械有限公司——离心蒸汽压缩机制造专家