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lengrepingtai（冷热平台） lengrekeji（冷热科技） 简介 MVR利用压缩机对蒸发浓缩器排出的低压蒸汽进行压缩升压升温后返回蒸发浓缩器加热料液，从料液中蒸发出每吨水分的能耗可约20~80kWh，其基本原理和特点请参见“冷热平台”微信公众号第424、426、427等篇。 典型流程 某小型含盐水溶液的MVR热泵蒸发流程如下图。 图中，1为料液槽，2为料液泵，3为第一预热器，4为磁过滤器，5为永磁软化器，6为第二预热器，7为蒸发器分离室，7.1为蒸发器上加热室，7.2为蒸发器下加热室，8为乳化塔（雾沫分离器），9为蒸汽压缩机，10为电加热水箱，11为热水泵。 装置的基本工作过程为：蒸发器产生的低压蒸汽先经过乳化塔除去雾沫后进入压缩机，升温升压后进入蒸发器壳程，加热管程中的料液（加热蒸汽冷凝温度约110℃），加热室壳程中的不凝气体经第二预热器使伴随的蒸汽冷凝后排出。 蒸发器加热室壳侧和第二预热器产生的冷凝水通过重力进入电加热水箱，热水箱中的热水主要进入第一预热器用于装置启动或装置热损失较大时补充热量，少部分进入压缩机前或后消除排汽过热，再一小部分进入乳化塔喷淋可能夹带雾沫的低压蒸汽。 主要部件 蒸汽压缩机 罗茨式，吸汽量7~10m3/min，进汽状态为常压、约100℃，排汽状态0.2MPa、120℃（压缩比2:1），驱动电机功率30kW，转子为8字形渐开线型，D=240mm，L=220mm，径向间隙0.12~0.18mm，轴向间隙0.24~0.27mm，转数约1500转/分，主要材料为铸铁和碳钢。 蒸发器 外加热虹吸式，材料均为不锈钢。 循环管直径108mm，长约2500mm，4根。 下加热室，尺寸O350mm*2000mm*3mm，列管O25mm*2.5mm，共85根，面积约10m2。 上加热室，尺寸O350mm*500mm*3mm，列管O25mm*2.5mm，共85根，面积约2.5m2。 蒸发室，直径550mm，高2800mm，壁厚3mm（O550mm*2800mm*3mm）。 净化段，下层丝网，100*40型，高100mm，直径500mm；下层除沫器，外形尺寸400mm*200mm*100mm，共有O26mm*69孔；填料为100*40型不锈钢丝加尼龙丝交织网，过滤面积0.0366m2，汽速3.4m/s。 乳化塔 圆柱型，材料为碳钢；直径350mm，高1400mm，壁厚3mm；填料拉西环O10mm*10mm*1.5mm，高500；金属丝网100*40，直径350mm，高100mm。 电加热水箱 材料为不锈钢，容积约0.6立方米，电热元件6kW*5组。 第一预热器 板式，共60片平直波纹板，面积约6平方米。 第二预热器 列管式，直径240，高1050，壁厚2；列管直径25mm，长800mm，共37根，面积约2平方米。 运行参数 料液为含NaNo3废水，质量浓度1%~15%，平均进料速率277kg/h；蒸发室压力为常压，料液温度102℃，蒸汽温度100℃；压缩机转速1200~1300转/分，进汽压力为常压，进汽温度100℃，排汽压力0.15MPa，排汽温度145℃，平均功率11.7kW，电加热水箱平均补偿功率8.3kW，总功率20.0kW，处理1吨料液耗电72.24kWh，相当效数8.7，相当一效蒸发的耗能比率11.44%。 料液蒸发过程的净化系数（料液中溶质浓度与蒸汽冷凝水中溶质浓度之比）情况为： 浓缩液中硝酸钠质量分数1%时，浓缩液中钠离子浓度2705mg/kg，蒸汽冷凝水中钠离子浓度0.0196 mg/kg，净化系数1.38*105。 浓缩液中硝酸钠质量分数5%时，浓缩液中钠离子浓度13525mg/kg，蒸汽冷凝水中钠离子浓度0.0207 mg/kg，净化系数6.53*105。 浓缩液中硝酸钠质量分数10%时，浓缩液中钠离子浓度27050mg/kg，蒸汽冷凝水中钠离子浓度0.0284 mg/kg，净化系数9.52*105。 浓缩液中硝酸钠质量分数15%时，浓缩液中钠离子浓度40575mg/kg，蒸汽冷凝水中钠离子浓度0.0243 mg/kg，净化系数1.67*106。 其他 装置启动时，待料液预热至80℃以上时，再缓慢启动压缩机，之后逐渐协调运行至设定参数，运行过程中注意各部件中液位控制。 由于装置较小且研制时间较早，相对热损失较大，运行时需要电热补偿，装置规模较大且保温良好时，装置运行可不需要电热补偿，处理料液的能耗可显著降低。 较大型装置中，压缩机可采用离心压缩机，尤其高速离心压缩机，效率更高，能耗更低。 蒸发器也可根据料液特性采用传热性能更好的型式，如薄壁降膜蒸发器等，传热系数可达3000W/(m2.K)以上，传热温差可控制在2~10℃。 热水泵需采用抗气蚀泵，不能用普通的离心泵，需对入口叶轮型线等进行特殊设计。 致谢 本篇内容主要摘选自《机械蒸汽再压缩式热泵蒸发法》（庞合鼎，中国轻工业出版社，2016，P68-74）。 |
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