双效蒸发器的节能改造及效益

黄文浩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.097

摘 要：目前用于食品工业的蒸发工艺主要有传统蒸发工艺和机械蒸汽再压缩工艺。机械蒸汽再压缩工艺能重复利用二次蒸汽，系统所耗的能量仅仅是压缩机所耗的能量。该文介绍了双效蒸发器和蒸汽再压缩蒸发器（MVR）的原理和特点，广东康奇力药业股份有限公司的双效蒸发器改造为蒸汽再压缩蒸发器（MVR），工程应用表明，可以降低能耗，降低生产成本。

关键词：双效蒸发器 蒸汽再压缩蒸发器 节能

中图分类号：TB652 文献标识码：A 文章编号：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

蒸汽浓缩，是工业中非常常见的一个环节，广泛应用于食品、制药、氯碱、海水淡化、污水处理等各类工业生产中。蒸发浓缩就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作[1]。机械蒸汽再压缩技术广泛应用于溶液的蒸发浓缩、物料的结晶、余热蒸汽回收等工艺过程中。

该文阐述了双效蒸发器和蒸汽再压缩蒸发器（MVR）的原理和特点，介绍了广东康奇力药业股份有限公司的双效蒸发器改造为蒸汽再压缩蒸发器（MVR）项目并对此项目的节能效果进行评价。

1 技术原理

1.1 双效蒸发器

双效蒸发器的运行方式是一次蒸汽（锅炉蒸汽）进入一效加热室将料液加热，同时在真空的作用下，喷灌喷入一效蒸发室，料液从弯管回到加热室，再次受热又喷入蒸发室形成循环，料液喷入蒸发室时成雾状，水分迅速蒸发，蒸发出来的第二次蒸汽进入二效加热室给二效料液加热，进入冷却器，为了使蒸汽换热器中形成负压，便于蒸汽流动，提高换热效率，用冷却水冷却成冷凝水，流入受水器后自行进入排水器自动排出（图1）。

1.2 蒸汽再压缩蒸发器

蒸汽再压缩蒸发器（MVR）是一种特别开式热泵。MVR的原理与常规的空调原理相同，均是逆卡诺循环的应用。不同的是常规空调热泵的制冷剂是氟利昂，且氟利昂在设备内循环使用（即闭式循环）；而MVR的制冷剂为水蒸汽，蒸发器和冷凝器为一个换热器，水蒸汽在冷凝后排出系统（即开式循环）。与闭式循环系统不同，MVR系统的冷凝器实际就是蒸发器，系统以冷凝温度和蒸发温度之差进行换热（图2）。

2 项目改造及评价

2.1 项目改造

双效蒸发器的运行存在不足之处，主要是随着溶液浓度的升高，溶液的温度会降低，因此会导致溶液粘度增加的情况，蒸发器的传热系数下降，使系统的生产能力降低[2]。

蒸汽再压缩蒸发器之所以能降低能耗，关键是MVR技术能有效回收利用二次蒸汽携带的大量热能，减少了热损失和冷却水的使用，同时也保证了蒸发器的温度。此外，蒸汽再压缩蒸发器还具备占地小，自动化程度高的优点，对于控制工况，确保生产稳定提供了更高的操控性[3]。

项目改造的关键技术有以下几点。

（1）蒸发器系统前端增加预热器。蒸汽再压缩蒸发器采用板式或列管式换热器对原料液进行预加热，充分利用系统内的热能，提高系统运行效率，从而达到节能目的。

（2）MVR蒸发器中只有压缩机在耗能。配置的蒸汽压缩机能对二次蒸汽进行压缩，从而提高二次蒸汽的热焓并不断为MVR蒸发器系统提供蒸汽使用，最大限度降低能源消耗。

（3）蒸汽再压缩蒸发器系统采用的是单级真空蒸发模式，其较低的蒸发温度能有效避免因温度过高导致料液性质改变的情况，因此能应用于热敏性较强的料液。

（4）MVR的气液分离器作为物料分离设备。MVR设备可以用于物料回收，回收的物料（馏出物或浓缩液）可以返回工艺重新利用。因此MVR既可以用于节能领域，也可以应用于环保领域。

（5）MVR蒸发器系统配置控制系（PLC）。MVR蒸發器系统的控制中心主要由PLC构成，控制中心通过各传感器实时采集到的各种状态信号及发出指令，从而实现对电机的转速、阀门开关以及液体流速和流量大小的调节，温度和压力等的自动控制，使系统维持稳定的工作状态。此外，PLC系统的建立还可以实现自动报警，自动记录运行参数及提供报表分析等各种功能，最大限度地实现经济运行。

2.2 节能评价

根据《节能项目节能量审核指南》（改环资[2008]704号文）文件的节能量核算方法对该项目节能量进行核算。公司使用双效蒸发器的单位产品综合能耗为0.348 2 tce/t，改造后单耗为0.020 9 tce/t。该项目的年节能量为911.5 tce，获得当地政府节能专项资金项目计划的奖励。

3 结语

工程实践表明：机械再压缩蒸发器系统能将系统产生的二次蒸汽再压缩，将机械能转变为热能，使蒸汽的温度和压力提高，然后作为热源重新使用。MVR技术使原来需要废气的低品位蒸汽得到了充分的利用，在回收了潜热的同时提高了热效率，是现有蒸发工艺中能耗效率最高的工艺。将双效蒸发器改造成机械再压缩蒸发器（MVR）具有能耗低、安全性好、应用范围更加广泛、控制简单方便等优点，是一种很有发展前景的蒸发工艺技术。

参考文献

[1] 庞卫科，林文野，戴群特，等.机械蒸汽再压缩热泵技术研究进展[J].节能技术，2012，30（4）：312-315.

[2] 曲荣昌.MVR技术在安乃近生产工艺中的应用研究[D].山东大学，2015.

[3] 何睦盈，蔡宇凌，胥娟.机械蒸汽再压缩（MVR）技术的发展及应用[J].广东化工，2013（17）：115-116.endprint