【选型】MVR蒸发系统中蒸汽压缩机的选用

文摘   2024-11-19 07:04   河北  

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MVR机械式蒸汽再压缩蒸发器利用蒸发器产生的二次蒸汽,经压缩机压缩,使得二次蒸汽的压力、温度升高,热焓也增加,然后送回至蒸发器加热室作为加热蒸汽使用,使料液受热维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。如此,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,提高了热效率,减少了对外部加热及冷却资源的需求,降低能耗,减少污染。扩展阅读:


在MVR(机械蒸汽再压缩)蒸发系统中,蒸汽压缩机起着至关重要的作用。蒸汽压缩机通过机械能将蒸发器产生的低温低压二次蒸汽压缩,使其温度和压力升高。提升后的高温高压蒸汽可以重新作为热源送回蒸发器,用于加热新的进料液,从而实现能量的循环利用。蒸汽压缩机选择有两个最重要的指标:流量压比。其他指标包括:进口压力进口温度出口压力出口温度压缩机类型配用电机功率等。

流量包括质量流量与体积流量两个概念,同等的质量流量,体积流量并不一定相等,当压缩的蒸汽压力越大时,则体积流量较小,当压缩的蒸汽压力较小时,则体积流量较大。MVR蒸发器处理量一般采用的是质量流量,因为MVR压缩机选用时应尽量选用质量流量,或科学地将质量流量转化为体积流量,以免出现不必要的差错。

压比是压缩机的压比是指压缩机出口处的压力与进口处的压力之比。压比计算工时的压力均指绝压数据。压比反映了压缩机将机械能转化为压力能的效率。在设计MVR蒸发系统时,压比的选择会影响系统的复杂性和成本。合适的压比可以确保系统运行的稳定性和经济性。压比是评估压缩机性能的重要指标之一。通过监测压比的变化,可以及时发现压缩机的工作状态和潜在问题。

进口压力的高低直接影响压比。较高的进口压力会导致压比降低,而较低的进口压力会增加压比。同样,出口压力的高低直接影响压比。较高的出口压力会导致压比增加,而较低的出口压力会降低压比。对于饱和水蒸汽,压缩机的进口温度与进口压力相关联,压缩机的出口温度与出口压力相关联。

压缩机的类型:常见类型的蒸汽压缩机包括:离心式水蒸气压缩机罗茨式水蒸气压缩机螺杆式水蒸气压缩机。扩展阅读:

离心式水蒸气压缩机通过高速旋转的叶轮对气体进行压缩,利用离心力将气体加速并压缩。主要包括叶轮、扩压器、蜗壳等部件。非常适用于大流量、中低压力比的工况。例如:用于处理大量蒸发任务的场合,如大型化工厂、海水淡化等。

离心式水蒸气压缩机包括增速箱式离心机压缩机磁悬浮式蒸汽压缩机油膜轴承高速直驱蒸汽压缩机等子类别。扩展阅读:

主要优势:

  • 效率高:离心式压缩机的效率较高,尤其在大流量工况下表现优异。

  • 运行平稳:运行平稳,噪音低,维护简单。

  • 调节范围广:可以通过调节转速来适应不同的工况,调节范围广。

  • 耐腐蚀性好:适用于处理腐蚀性气体,材料选择灵活。


缺点:

  • 初始投资高:设备成本较高,尤其是大型离心式压缩机。

  • 启动时间长:启动时间较长,需要预热和暖机。

  • 对操作条件敏感:对入口温度和压力变化较为敏感,存在喘振情况,需要精确控制。

罗茨式水蒸气压缩机通过一对同步反向旋转的转子,将气体从入口吸入并压缩后从出口排出。主要包括转子、机壳、同步齿轮等部件。适用于中小流量中、小压力比的工况。例如:用于处理中小规模蒸发任务的场合,如小型化工厂、食品加工厂等。用于操作条件变化较大的场合。

主要优势:

  • 结构简单:结构简单,维护方便。

  • 启动快:启动速度快,不需要长时间预热。

  • 适应性强:对入口温度和压力变化的适应性强,操作范围广。

  • 成本低:设备成本相对较低,初期投资少。

缺点:

  • 效率较低:相对于离心式压缩机,效率较低,尤其是在大流量工况下。

  • 噪音较大:运行时噪音较大,需要采取降噪措施。

  • 易磨损:转子和机壳之间的间隙较小,容易磨损,需要定期维护。

螺杆式水蒸气压缩机通过一对螺旋形转子的啮合运动,将气体从入口吸入并压缩后从出口排出。主要包括转子、机壳、同步齿轮等部件。适用于小流量、中高压力比的工况。例如:用于处理中小规模蒸发任务的场合,如食品加工厂、制药厂等。用于对能效要求较高的场合。用于操作条件变化较大的场合。

优势及缺点

  • 效率较高:相对于罗茨式压缩机,螺杆式压缩机的效率较高。

  • 运行平稳:运行平稳,噪音低,振动小。

  • 调节范围广:可以通过调节转速来适应不同的工况,调节范围广。

  • 维护方便:结构紧凑,维护方便。

  • 螺杆式压缩机的采购成本较高。


选用说明:MVR(机械蒸汽再压缩)蒸发系统中,能满足所需流量压比蒸汽压缩机可以认为是一台及格的压缩机此基础上再从能效要求操作条件、成本维护方面进行优选,说明如下:

1、流量:中、大流量选择离心式水蒸气压缩机中、小流量选择罗茨式水蒸气压缩机及螺杆式水蒸汽压缩机认为:发量大于3吨每小时的MVR蒸发器选用离心式水蒸汽压缩机比较合适蒸发量小于3吨每小时的MVR蒸发器选用罗茨式水蒸汽压缩机或螺杆式水蒸汽压缩机较为合适,博特方面一般是采用罗茨式水蒸汽压缩机。

2、压比:中、小压力比选择罗茨式或离心式水蒸气压缩机。高压比可以选择螺杆式水蒸汽压缩机。博特认为:压比小于2的压缩机可选用罗茨式或离心机蒸汽压缩机。当然更高的压比也可以通过串联等形式达到,但能效比及可操作性不可避免下降。扩展阅读:

3、能效要求:高能效要求时,可选择离心式或螺杆式水蒸气压缩机。能效要求一般时,可选择罗茨式水蒸气压缩机。对能效有更高追求时,可以采用磁悬浮式蒸汽压缩机油膜轴承高速直驱蒸汽压缩机等先进压缩机。

4、操作条件:操作条件稳定时,可选择离心式或螺杆式水蒸气压缩机。操作条件变化大时,可选择罗茨式或螺杆式水蒸气压缩机。特别说明:当压缩机过气量小于某值(一般是额定气量*0.6左右)时,离心式水蒸汽压缩机将发生喘振现象,如不及时处理与调整,将压缩机本身及蒸发系统产生严重的负面影响,甚至无法正常运行。离心式水蒸汽压缩机叶轮转速极高,当MVR蒸发系统存在起泡沫或带料等情况时,泡沫及液滴将对压缩机叶轮产生巨大的冲击,造成压缩机报警停止、甚至损坏压缩机叶轮及增速箱。使用离心式水蒸汽压缩机时,更应高度重视蒸发系统的除沫消泡措施及防止液滴的夹带。

5、成本和维护:初期投资有限时,选择罗茨式水蒸气压缩机。考虑长期运行成本时,可选择离心式或螺杆式水蒸气压缩机。罗茨式水蒸汽压缩机的机封较易损坏,一定保证机封水的品质及压力稳定,切忌机封水中断。离心式水蒸汽压缩机相关保养见扩展阅读:

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