MVR技術(shù)在蒸發(fā)濃縮中的經(jīng)濟(jì)性分析

一、MVR節(jié)能技術(shù)應(yīng)的必要性

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、淘汰落后產(chǎn)能、推廣應(yīng)用新技術(shù)、制訂節(jié)能激勵(lì)政策等都是抓好節(jié)能工作重要措施，隨著節(jié)能工作的深入開(kāi)展，靠常規(guī)的節(jié)能手段要達(dá)到節(jié)能“雙控”目標(biāo)已很難，要完成節(jié)能“雙控”，所有這些措施支撐點(diǎn)是技術(shù)創(chuàng)新，在技術(shù)創(chuàng)新中工藝技術(shù)創(chuàng)新是首選， 化工企業(yè)中濃縮蒸發(fā)是常用的化工生產(chǎn)單元，國(guó)內(nèi)常用的濃縮設(shè)備為單效真空、雙效真空、三效真空，效數(shù)量增加投資增加能耗下降不明顯，經(jīng)濟(jì)性變差。真空蒸發(fā)的原理是在真空下物料的沸點(diǎn)降低，耗能減少，而多效是第一效物料汽化出來(lái)的蒸汽去加熱下一效的物料，二效物料汽化出來(lái)的蒸汽去加熱第三效的物料，第三效出來(lái)的蒸汽經(jīng)冷凝器用循環(huán)水冷卻后排放或回收套用，冷凝熱被冷卻水吸收，冷卻水通過(guò)冷卻塔把熱量散發(fā)到大氣中去。一般蒸汽耗量單效為蒸發(fā)水量的1.05～1.1倍，二效為蒸發(fā)水量的0.64倍，三效為蒸發(fā)水量的0.42倍，如果考慮蒸汽冷凝水的熱量回及噴射熱泵的運(yùn)用能耗可以降到0.38倍。如蒸汽價(jià)格160元/噸，每蒸發(fā)一噸水仍需60.8元，這對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)還可承受，而對(duì)于化工污水的濃縮蒸發(fā)脫鹽是承受不了。而對(duì)于絕大部份的化工污水最難的就是高鹽的有機(jī)廢水，不但CODcr高達(dá)幾萬(wàn)，含鹽量在5%～10%，這么高的含鹽廢水要用生化來(lái)處理達(dá)標(biāo)幾乎是不可能的，比較通用的辦法是加水稀釋到0.5%～1%以下，這造成排污量的大幅增加，與節(jié)能減排的原則相違背。所以這個(gè)問(wèn)題一直是許多化工企業(yè)困擾多年的難題。近年來(lái)通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)創(chuàng)出出了一種高效節(jié)能的蒸發(fā)濃縮新技術(shù)，該技術(shù)的核心是把原來(lái)加熱汽化出來(lái)的蒸汽經(jīng)機(jī)械壓縮增溫后再返回到物料加，靠壓縮壓熱后的溫升來(lái)維護(hù)正常的濃縮蒸發(fā)，把原來(lái)需要用冷卻水來(lái)冷卻的熱量充份利用起來(lái)，達(dá)到節(jié)能源的目的，采用該技術(shù)可以不用鍋爐只用電能，可以大大減少大氣污染及溫室氣度的排放。

二、MVR節(jié)能技術(shù)簡(jiǎn)介

該技術(shù)學(xué)術(shù)名稱叫機(jī)械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（Mechanical Vapor Recompression簡(jiǎn)稱MVR），是利用蒸發(fā)器中產(chǎn)生的二次蒸汽，用壓縮機(jī)壓縮，壓縮后的蒸汽壓力、溫度升高，熱焓增加，然后再送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣，原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率。

MVR節(jié)能蒸發(fā)技術(shù)是目前國(guó)際最為節(jié)能的蒸發(fā)技術(shù)，僅需要極少量生蒸汽（在起動(dòng)時(shí)），極大地降低企業(yè)運(yùn)行成本，減少環(huán)境污染，與傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮設(shè)備相比無(wú)需冷凝器，結(jié)構(gòu)與流程非常簡(jiǎn)單，全自動(dòng)操作，可連續(xù)運(yùn)行，安全可靠，可節(jié)能60%～80%。缺點(diǎn)是設(shè)備投資比較大，主要是蒸汽壓縮機(jī)比較貴，所以MVR濃縮設(shè)備投資是常規(guī)濃縮蒸發(fā)設(shè)備的3倍左右，但其運(yùn)行成本低，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于常規(guī)的濃縮蒸發(fā)設(shè)備是一種值得推廣的新技術(shù)。多效蒸發(fā)與MVR工作原理分較如下：

為提高蒸汽的利用率，目前國(guó)內(nèi)較多的使用了雙效蒸發(fā)、三效蒸發(fā)或更多效蒸發(fā)器，工藝流程如圖1。

雙效蒸發(fā)器可將一效蒸發(fā)室蒸發(fā)出的蒸汽送入二效加熱室從而回收利用一效蒸發(fā)室的二次蒸汽，但二效蒸發(fā)室蒸發(fā)出的蒸汽仍需冷凝并由真空泵抽除。采用雙效蒸發(fā)器每蒸發(fā)1000kg水，約需消耗蒸汽700kg左右，冷卻水約消耗30m3/h（10℃溫差），真空泵功率約5.5kW。

三效蒸發(fā)器或多效蒸發(fā)器可節(jié)省更多的能源，但末效的二次蒸汽必須冷凝并由真空泵抽除。三效及多效蒸發(fā)器的設(shè)備及管路較為復(fù)雜，占地面積大，維護(hù)較為復(fù)雜。

采用三效蒸發(fā)器每蒸發(fā)1000kg水，約需消耗蒸汽400kg左右，冷卻水約消耗20m3/h（10℃溫差），真空泵功率約4kW。

MVR蒸發(fā)器（圖2）能將二次蒸汽全部回用以最大限度地節(jié)省能源。在單效蒸發(fā)的基礎(chǔ)上將蒸發(fā)室內(nèi)蒸出的低壓低溫的二次蒸汽經(jīng)MVR熱泵壓縮成為較高壓力、較高溫度的蒸汽并送回加熱室與濃縮液進(jìn)行換熱，被壓縮后的較高溫度及較高壓力的二次蒸汽被濃縮液冷凝變成冷凝水排出，同時(shí)濃縮液被壓縮后的二次蒸汽加熱繼續(xù)蒸發(fā)。這樣我們僅使用了少量的機(jī)械能即可將全部的二次蒸汽變成可回用的蒸汽源，從而使蒸發(fā)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，而無(wú)需對(duì)外部蒸汽的依賴。

MVR蒸發(fā)器在蒸發(fā)過(guò)程中不再需要蒸汽，僅需消耗少量電能，每蒸發(fā)1000kg水，僅需消耗20～30度電，且不需冷卻水及真空泵。

三、MVR節(jié)能技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

隨著節(jié)能減排的需要，尋就一種運(yùn)行成本低、節(jié)能減排效果明顯的新技術(shù)是相關(guān)企業(yè)努力的方向，本文通過(guò)對(duì)幾種MVR設(shè)備的工程實(shí)例的運(yùn)行參數(shù)來(lái)分析MVR技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，下面以工程實(shí)例來(lái)分析MVR技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能效果。

實(shí)例一：某生物化工有限公司三效改MVR。

濃縮設(shè)備改造前企業(yè)要用-15℃的冷凍鹽水300t/h，蒸汽3 t/h，改造后-15℃的冷凍鹽水降至60t/h，蒸汽不用，電力增加200KW/ h。冷凍鹽水成本按2元/m3，電價(jià)0.90元/kw.h，蒸汽費(fèi)160元/噸。

實(shí)例二：常規(guī)的蒸發(fā)量5噸/小時(shí)的三效濃縮蒸器改造。

改造前企業(yè)要用循環(huán)水150t/h，蒸汽2.25 t/h，改造后循環(huán)水不用，蒸汽不用，電力增加150KW/h。循環(huán)水成本按0.10元/m3，電費(fèi)0.90元/kw.h，蒸汽費(fèi)160元/噸。

四、結(jié)論

根據(jù)分析，采用MVR蒸發(fā)器比采用三效蒸發(fā)器，運(yùn)行費(fèi)用下降64.4%～72.3%，能耗下降78.47%～79.72%?？梢?jiàn)MVR濃縮蒸發(fā)技術(shù)確實(shí)比傳統(tǒng)多效三效蒸發(fā)技術(shù)的節(jié)能空間是非常巨大的。該技術(shù)如在各縣、市每年推廣15套，則每年可節(jié)約1.99～3.78萬(wàn)噸標(biāo)煤。