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一、MVR节能技术应的必要性
产业结构调整、淘汰落后产能、推广应用新技术、制订节能激励政策等都是抓好节能工作重要措施,随着节能工作的深入开展,靠常规的节能手段要达到节能“双控”目标已很难,要完成节能“双控”,所有这些措施支撑点是技术创新,在技术创新中工艺技术创新是首选, 化工企业中浓缩蒸发是常用的化工生产单元,国内常用的浓缩设备为单效真空、双效真空、三效真空,效数量增加投资增加能耗下降不明显,经济性变差。真空蒸发的原理是在真空下物料的沸点降低,耗能减少,而多效是第一效物料汽化出来的蒸汽去加热下一效的物料,二效物料汽化出来的蒸汽去加热第三效的物料,第三效出来的蒸汽经冷凝器用循环水冷却后排放或回收套用,冷凝热被冷却水吸收,冷却水通过冷却塔把热量散发到大气中去。一般蒸汽耗量单效为蒸发水量的1.05~1.1倍,二效为蒸发水量的0.64倍,三效为蒸发水量的0.42倍,如果考虑蒸汽冷凝水的热量回及喷射热泵的运用能耗可以降到0.38倍。如蒸汽价格160元/吨,每蒸发一吨水仍需60.8元,这对于产品生产还可承受,而对于化工污水的浓缩蒸发脱盐是承受不了。而对于绝大部份的化工污水最难的就是高盐的有机废水,不但CODcr高达几万,含盐量在5%~10%,这么高的含盐废水要用生化来处理达标几乎是不可能的,比较通用的办法是加水稀释到0.5%~1%以下,这造成排污量的大幅增加,与节能减排的原则相违背。所以这个问题一直是许多化工企业困扰多年的难题。近年来通过不断的技术创新,开创出出了一种高效节能的蒸发浓缩新技术,该技术的核心是把原来加热汽化出来的蒸汽经机械压缩增温后再返回到物料加,靠压缩压热后的温升来维护正常的浓缩蒸发,把原来需要用冷却水来冷却的热量充份利用起来,达到节能源的目的,采用该技术可以不用锅炉只用电能,可以大大减少大气污染及温室气度的排放。
二、MVR节能技术简介
该技术学术名称叫机械式蒸汽再压缩蒸发器(Mechanical Vapor Recompression简称MVR),是利用蒸发器中产生的二次蒸汽,用压缩机压缩,压缩后的蒸汽压力、温度升高,热焓增加,然后再送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率。
MVR节能蒸发技术是目前国际最为节能的蒸发技术,仅需要极少量生蒸汽(在起动时),极大地降低企业运行成本,减少环境污染,与传统蒸发浓缩设备相比无需冷凝器,结构与流程非常简单,全自动操作,可连续运行,安全可靠,可节能60%~80%。缺点是设备投资比较大,主要是蒸汽压缩机比较贵,所以MVR浓缩设备投资是常规浓缩蒸发设备的3倍左右,但其运行成本低,其经济性优于常规的浓缩蒸发设备是一种值得推广的新技术。多效蒸发与MVR工作原理分较如下:
为提高蒸汽的利用率,目前国内较多的使用了双效蒸发、三效蒸发或更多效蒸发器,工艺流程如图1。
双效蒸发器可将一效蒸发室蒸发出的蒸汽送入二效加热室从而回收利用一效蒸发室的二次蒸汽,但二效蒸发室蒸发出的蒸汽仍需冷凝并由真空泵抽除。采用双效蒸发器每蒸发1000kg水,约需消耗蒸汽700kg左右,冷却水约消耗30m3/h(10℃温差),真空泵功率约5.5kW。
三效蒸发器或多效蒸发器可节省更多的能源,但末效的二次蒸汽必须冷凝并由真空泵抽除。三效及多效蒸发器的设备及管路较为复杂,占地面积大,维护较为复杂。
采用三效蒸发器每蒸发1000kg水,约需消耗蒸汽400kg左右,冷却水约消耗20m3/h(10℃温差),真空泵功率约4kW。
MVR蒸发器(图2)能将二次蒸汽全部回用以最大限度地节省能源。在单效蒸发的基础上将蒸发室内蒸出的低压低温的二次蒸汽经MVR热泵压缩成为较高压力、较高温度的蒸汽并送回加热室与浓缩液进行换热,被压缩后的较高温度及较高压力的二次蒸汽被浓缩液冷凝变成冷凝水排出,同时浓缩液被压缩后的二次蒸汽加热继续蒸发。这样我们仅使用了少量的机械能即可将全部的二次蒸汽变成可回用的蒸汽源,从而使蒸发过程持续进行,而无需对外部蒸汽的依赖。
MVR蒸发器在蒸发过程中不再需要蒸汽,仅需消耗少量电能,每蒸发1000kg水,仅需消耗20~30度电,且不需冷却水及真空泵。
三、MVR节能技术的技术经济性分析
随着节能减排的需要,寻就一种运行成本低、节能减排效果明显的新技术是相关企业努力的方向,本文通过对几种MVR设备的工程实例的运行参数来分析MVR技术经济性,下面以工程实例来分析MVR技术的经济性与节能效果。
实例一:某生物化工有限公司三效改MVR。
浓缩设备改造前企业要用-15℃的冷冻盐水300t/h,蒸汽3 t/h,改造后-15℃的冷冻盐水降至60t/h,蒸汽不用,电力增加200KW/ h。冷冻盐水成本按2元/m3,电价0.90元/kw.h,蒸汽费160元/吨。
实例二:常规的蒸发量5吨/小时的三效浓缩蒸器改造。
改造前企业要用循环水150t/h,蒸汽2.25 t/h,改造后循环水不用,蒸汽不用,电力增加150KW/h。循环水成本按0.10元/m3,电费0.90元/kw.h,蒸汽费160元/吨。
四、结论
根据分析,采用MVR蒸发器比采用三效蒸发器,运行费用下降64.4%~72.3%,能耗下降78.47%~79.72%。可见MVR浓缩蒸发技术确实比传统多效三效蒸发技术的节能空间是非常巨大的。该技术如在各县、市每年推广15套,则每年可节约1.99~3.78万吨标煤。
产业结构调整、淘汰落后产能、推广应用新技术、制订节能激励政策等都是抓好节能工作重要措施,随着节能工作的深入开展,靠常规的节能手段要达到节能“双控”目标已很难,要完成节能“双控”,所有这些措施支撑点是技术创新,在技术创新中工艺技术创新是首选, 化工企业中浓缩蒸发是常用的化工生产单元,国内常用的浓缩设备为单效真空、双效真空、三效真空,效数量增加投资增加能耗下降不明显,经济性变差。真空蒸发的原理是在真空下物料的沸点降低,耗能减少,而多效是第一效物料汽化出来的蒸汽去加热下一效的物料,二效物料汽化出来的蒸汽去加热第三效的物料,第三效出来的蒸汽经冷凝器用循环水冷却后排放或回收套用,冷凝热被冷却水吸收,冷却水通过冷却塔把热量散发到大气中去。一般蒸汽耗量单效为蒸发水量的1.05~1.1倍,二效为蒸发水量的0.64倍,三效为蒸发水量的0.42倍,如果考虑蒸汽冷凝水的热量回及喷射热泵的运用能耗可以降到0.38倍。如蒸汽价格160元/吨,每蒸发一吨水仍需60.8元,这对于产品生产还可承受,而对于化工污水的浓缩蒸发脱盐是承受不了。而对于绝大部份的化工污水最难的就是高盐的有机废水,不但CODcr高达几万,含盐量在5%~10%,这么高的含盐废水要用生化来处理达标几乎是不可能的,比较通用的办法是加水稀释到0.5%~1%以下,这造成排污量的大幅增加,与节能减排的原则相违背。所以这个问题一直是许多化工企业困扰多年的难题。近年来通过不断的技术创新,开创出出了一种高效节能的蒸发浓缩新技术,该技术的核心是把原来加热汽化出来的蒸汽经机械压缩增温后再返回到物料加,靠压缩压热后的温升来维护正常的浓缩蒸发,把原来需要用冷却水来冷却的热量充份利用起来,达到节能源的目的,采用该技术可以不用锅炉只用电能,可以大大减少大气污染及温室气度的排放。
二、MVR节能技术简介
该技术学术名称叫机械式蒸汽再压缩蒸发器(Mechanical Vapor Recompression简称MVR),是利用蒸发器中产生的二次蒸汽,用压缩机压缩,压缩后的蒸汽压力、温度升高,热焓增加,然后再送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率。
MVR节能蒸发技术是目前国际最为节能的蒸发技术,仅需要极少量生蒸汽(在起动时),极大地降低企业运行成本,减少环境污染,与传统蒸发浓缩设备相比无需冷凝器,结构与流程非常简单,全自动操作,可连续运行,安全可靠,可节能60%~80%。缺点是设备投资比较大,主要是蒸汽压缩机比较贵,所以MVR浓缩设备投资是常规浓缩蒸发设备的3倍左右,但其运行成本低,其经济性优于常规的浓缩蒸发设备是一种值得推广的新技术。多效蒸发与MVR工作原理分较如下:
为提高蒸汽的利用率,目前国内较多的使用了双效蒸发、三效蒸发或更多效蒸发器,工艺流程如图1。
双效蒸发器可将一效蒸发室蒸发出的蒸汽送入二效加热室从而回收利用一效蒸发室的二次蒸汽,但二效蒸发室蒸发出的蒸汽仍需冷凝并由真空泵抽除。采用双效蒸发器每蒸发1000kg水,约需消耗蒸汽700kg左右,冷却水约消耗30m3/h(10℃温差),真空泵功率约5.5kW。
三效蒸发器或多效蒸发器可节省更多的能源,但末效的二次蒸汽必须冷凝并由真空泵抽除。三效及多效蒸发器的设备及管路较为复杂,占地面积大,维护较为复杂。
采用三效蒸发器每蒸发1000kg水,约需消耗蒸汽400kg左右,冷却水约消耗20m3/h(10℃温差),真空泵功率约4kW。
MVR蒸发器(图2)能将二次蒸汽全部回用以最大限度地节省能源。在单效蒸发的基础上将蒸发室内蒸出的低压低温的二次蒸汽经MVR热泵压缩成为较高压力、较高温度的蒸汽并送回加热室与浓缩液进行换热,被压缩后的较高温度及较高压力的二次蒸汽被浓缩液冷凝变成冷凝水排出,同时浓缩液被压缩后的二次蒸汽加热继续蒸发。这样我们仅使用了少量的机械能即可将全部的二次蒸汽变成可回用的蒸汽源,从而使蒸发过程持续进行,而无需对外部蒸汽的依赖。
MVR蒸发器在蒸发过程中不再需要蒸汽,仅需消耗少量电能,每蒸发1000kg水,仅需消耗20~30度电,且不需冷却水及真空泵。
三、MVR节能技术的技术经济性分析
随着节能减排的需要,寻就一种运行成本低、节能减排效果明显的新技术是相关企业努力的方向,本文通过对几种MVR设备的工程实例的运行参数来分析MVR技术经济性,下面以工程实例来分析MVR技术的经济性与节能效果。
实例一:某生物化工有限公司三效改MVR。
浓缩设备改造前企业要用-15℃的冷冻盐水300t/h,蒸汽3 t/h,改造后-15℃的冷冻盐水降至60t/h,蒸汽不用,电力增加200KW/ h。冷冻盐水成本按2元/m3,电价0.90元/kw.h,蒸汽费160元/吨。
实例二:常规的蒸发量5吨/小时的三效浓缩蒸器改造。
改造前企业要用循环水150t/h,蒸汽2.25 t/h,改造后循环水不用,蒸汽不用,电力增加150KW/h。循环水成本按0.10元/m3,电费0.90元/kw.h,蒸汽费160元/吨。
四、结论
根据分析,采用MVR蒸发器比采用三效蒸发器,运行费用下降64.4%~72.3%,能耗下降78.47%~79.72%。可见MVR浓缩蒸发技术确实比传统多效三效蒸发技术的节能空间是非常巨大的。该技术如在各县、市每年推广15套,则每年可节约1.99~3.78万吨标煤。