智能MVR蒸发器建造方案

智能MVR蒸发器建造方案

一、技术背景：

蒸发器是广泛地被应用于食品加工、果汁浓缩、饮料生产、乳品生产、化工行业、制药行业、废水处理、环保工程等领域的一种蒸发浓缩设备。目前国生产的蒸发设备主要为传统蒸发器，该种蒸发器具有能耗高、占地面积大、自动化程度低、操作难度高等缺点。而由我公司研发的机械式蒸汽压缩（MVR）蒸发器，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的压力和温度，被提高热能的二次蒸汽打入加热器对原液再进行加热，受热的原液继续蒸发产生二次蒸汽，从而实现持续的蒸发状态。由于本系统循环利用二次蒸汽已有的热能，从而可以不需要外部鲜蒸汽，大大节省了蒸发系统的能耗。通过PLC、工业计算机（FA）、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速，保持系统蒸发平衡。从理论上来看，使用MVR蒸发器比传蒸发器节省60%-80%以上的能源，节省95%以上的冷却水，减少50%以上的占地面积。设备原理意图如下：

红色标示物料流向

粉色表示蒸汽流向

绿色表示蒸馏水流向

二、原液性质介绍（由甲方介绍，验收以甲方提供的物料成份作为验收标准）

1.物料名称：糖蜜发酵废液母液；

2.进料总量：8500kg/h；

3.进料密度：1.02；

4.出料含固量：微量

5.进料温度：20℃

6.溶液沸点升高：按3℃计算

三、设计思想

系统首要注重工艺与设备必须适应原液水量及负荷变化的冲击。

1.设备稳定性成熟、安全可靠、故障率低--------------系统稳定性高

2.检测维护简单容易------------------------------------检测维护简易

3.运行管理方便, 避免对运行管理人员素质要求过高----人员要求低

4.热能利用效率高--------------------------------------热效率高

5.耗能低, 运行和维护成本------------------------------能耗率低

6.噪音达到环保标准------------------------------------噪音低

7.防止设备和系统管路结垢、需确保连续运转-----------防垢/除垢容易

8.运行应具有较大的灵活性、自动性----------- -------灵活性好

9.排放蒸馏水质高, 能回收作锅炉补充用--------- -----排放水质达标

10.布置紧凑占少地面积，节约土地资源----------------占地面积小

11.充分利用工艺系统中的每一份能源------------------合理利用能源

四、蒸发工艺选择

我公司选用降膜蒸发工艺，通过这种蒸发工艺对糖蜜发酵废液母液进行蒸发浓缩，达到蒸发浓度后进入下端工艺处理，捷晶能源公司对这些工艺有深刻的了解及丰富的经验：

MVR列管降膜蒸发系统。

MVR列管升膜蒸发系统

升膜蒸发器和降膜蒸发器比较：

升膜蒸发器：是一种将加热室与蒸发室（分离室）分离的蒸发器。加热室实际上就是一个加热管很长的立式固定管板换热器，料液由底部进入加热管，受热沸腾后迅速汽化；蒸汽在管迅速上升，料液受到高速上升蒸汽的带动，沿管壁形成膜状上升，并继续蒸发。汽液在顶部分离，二次蒸汽从顶部溢出，完成液则由底部排出。

降膜蒸发器：与升膜蒸发器结构基本相同，主要区别在于原料液是从加热室的顶部加入，在重力的作用下沿管壁形成膜状下降，并进行蒸发，浓缩液从加热室的底部进入到分离器并从底部排出，二次蒸汽由顶部溢出。由于二次蒸汽的流向与料液的流向一致，所以能促进料液的向下运动并形成薄膜。这种蒸发器适用于蒸发量较大，有热敏性和易产生泡沫的溶液，不适于粘度很大，容易结晶或结垢的物料。

升膜蒸发器因物料向上爬膜不易控制，在蒸发器上部易出现干壁现象，因此采用布膜更易控制的降膜蒸发器。降膜蒸发器适于处理浓度低、量较大的热敏性物料。

在本方案中我们设计采用降膜MVR蒸发系统。

1.MVR列管降膜蒸发系统

1)基本原理：

MVR列管降膜蒸发工艺，需蒸发的糖蜜发酵废液母液走蒸发管（管程）。通过循环泵将糖蜜发酵废液母液溶液送到降膜蒸发器主体顶部，糖蜜发酵废液母液溶液通过布膜器以膜状分布到换热管，糖蜜发酵废液母液溶液在凭借引力流下管腔时被管外的蒸汽加热，达到蒸发温度后产生蒸发，糖蜜发酵废液母液溶液连同二次蒸汽从管流下以薄膜的形式蒸发。二次蒸汽被蒸汽压缩机压缩后，送入降膜加热室壳程. 降膜加热室壳程有板块，引导二次蒸汽，冷凝和排出不可以冷凝的气体。

而在过程中把本身热能经过管壁从外传到管蒸发中的糖蜜发酵废液母液溶液，通过换热后二次蒸汽冷凝成水排出降膜蒸发器外。降膜加热室采用一效三段式设计，降膜加热室为一体，换热管通过挡板分为三段流程，以来减少蒸发面积，降低设备成本。（请参看图2）

图 1 MVR降膜蒸发器示意图

2)列管降膜蒸发系统的特点：

溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动，因而对流传热系数大为提高，物料停留时间短，易于处理热敏性，不结晶物料。

二次蒸汽走列管外，浓液走列管，管高数米(m)有高达6到30米之间，管束经调教垂直，浓液很容易在管分布均匀成下降薄膜。

降膜加热室上方管头必需用布膜器均匀地分配浓水到每一根管，以保证每根管子的壁都能为料液所湿润，并不断有液体缓慢流过。

通过以上分析，虽然降膜蒸发器具有传热系数高，物料停留时间较短等优点，但对于糖蜜发酵废液母液溶液的蒸发浓缩来说，因在本项目中糖蜜发酵废液母液需要蒸发的浓度不高，且不结晶。因此在本项目中我公司建议采用MVR列管式降膜蒸发工艺。

五、工艺说明：

为响应蒸发系统工艺与设备必须适应糖蜜发酵废液母液在满足低能耗、易维护、长期稳定运行的基本要求原则上，我司有针对性的推荐MVR降膜蒸发系统作为糖蜜发酵废液母液溶液蒸发浓缩上使用。由于被浓缩物料沸点升高不超过3℃，蒸发量为

8t/h，在本方案中我们选择离心压缩机，这种压缩机能提供10℃以上的温差，正常使用寿命为10年，和二次蒸汽接触部分不含油。

本低能耗蒸发工艺是目前现有蒸发工艺中能耗效率最高的蒸发工艺，该蒸发工艺主要是运用蒸汽的特性，当蒸汽被压缩机压缩时，其压力和温度得到提升。当较高温度的蒸汽进入蒸发器里，蒸汽的热焓传给换热管的糖蜜发酵废液母液溶液，这样连续进行蒸发。在整个系统中能量的输入只有压缩机和泵所消耗的能耗。

其工艺流程图如下：

红色标示蒸汽流向

蓝色表示物料流向

绿色表示蒸馏水流向