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影响MVR蒸发系统的因素分析

概述

机械蒸汽再压缩（MVR）技术，是将电能转换为压缩机的机械能，在通过压缩机叶轮对水蒸

汽做功，将蒸发器产生的二次蒸汽进行再压缩，提高二次蒸汽的品味，再作为蒸发器的热源

对原料液进行加热实现二次利用。目前，也因为MVR蒸发系统从原理上更节能，致使利用

电驱动的MVR压缩机已经广泛应用于食品饮料、化工、制药、环保等诸多行业。

MVR蒸发装置介绍

MVR蒸发装置是蒸汽压缩机和蒸发系统的有机结合，整套蒸发系统的温升范围在20-24℃以

内时，进行蒸发的一种方法。当蒸发系统的温升超过以上温升范围，则不建议使用MVR蒸

发系统。MVR蒸发装置主要的优点有：能耗低，蒸发低含盐量的溶液到接近饱和溶液时，蒸

发一吨水只需消耗电量约20-30kW（根据物料的沸点升确定），蒸发温度可根据物料特性进

行合理选择；蒸发速度快：物料进、出设备只需十几秒，有利于处理热敏介质；蒸发温度可

以控制在较低温度，低温蒸发可以降低材料的腐蚀和能耗的损失；通过使用蒸汽压缩机，能

量循环利用更加充分，使MVR蒸发装置的运行能耗降低。

通常MVR蒸发装置主要由以下几大部分组成：MVR蒸汽压缩机、换热器、蒸发器、分离器、

冷凝器、真空系统、机泵、仪表阀门、控制系统等组成。

MVR蒸发装置能量利用率高，自动化程度高，运行稳定，占地面积小，被越来越多的用户所

接受。但MVR蒸发系统在设计，运行中需考虑物料、海拔、设备、操作等诸多因素的影响，

以下内容对可能影响MVR蒸发系统的各因素进行分析叙述。

一、蒸发原料特性的影响

物料的主要物性参数有：密度、溶液组成成分、比热、粘度、沸点升高、表面张力、热敏性、

腐蚀性等，密度、溶液组成成分、定压比热、粘度极大响了物料侧的传热系数，而传热系数

的不同会直接影响蒸发面积的设计计算【1】。

粘度和表面张力，主要影响物料的汽、液分离过程和分离器的长径比的选择，在成膜蒸发过

程中还会影响物料的布膜情况。沸点升高，主要影响工艺流程的选择，蒸发温度的选择，温

度梯度分布和蒸汽压缩机的选择。沸点升高比较高的物料，在蒸汽压缩机温升范围内，可以

选用MVR蒸发工艺，单级高速离心压缩机和容积式罗茨压缩机都可以提供20℃以上的温升，

高温升蒸汽压缩机的生产工艺会更复杂，要求精度会更高。

物料的粘度除了影响传热系数还会对蒸发器型式的选择有影响。粘度高的物料须选择强制循

环或刮板式蒸发器，以防止物料流动速度过慢发生结焦的现象，同时强制循环蒸发器也可以

更有效的预防装置化学结垢，通过高速流体的湍流效果，降低换热器化学结垢风险。

物料的热敏性【2】，要求物料在蒸发器中停留的时间要短，否则会使物料发生质变，则需减

少蒸发器的效数或级数，减少物料在蒸发器中循环时间。如果蒸发物料对温度有要求时，设

计时一定要考虑蒸发温度、蒸发器型式及流程的选择。

一些物料的腐蚀性，如高含盐废水中氯根含量很高，特别是物料在高温下的腐蚀性，这是影

响选材的一个重要因素，尤其是MVR蒸发装置的加热器，材质通常是系统中最高的。

二、安装位置海拔的影响

海拔是反应一个地区地势高低的物理量。海拔高，当地的气压小，表压降低，对应的溶液沸

点降低。海拔高度对MVR蒸发的影响直接体现于系统的真空度以及对应饱和蒸汽的热工参

数。

为降低能耗MVR蒸发多数选择在负压下运行，其负压的获得需采用真空系统。真空系统另

一个作用是将MVR蒸发装置中的不凝气抽出，防止不凝气富集，降低传热效率，阻碍蒸发。

海拔高低会影响极限真空度。如水环真空泵在0海拔其极限真空为-0.094Mpa，在海拔1500m

时，其极限真空为-0.08Mpa。对热源蒸汽而言，表压0.1Mpa的蒸汽，0海拔对应温度为99.6℃，

1500m海拔对应的温度为95.1℃。可见海拔会对蒸汽热工参数有影响，因此，在MVR蒸发

设计时要充分考虑。

高海拔对于水泵电机的选择也有影响，海拔超过1000,m时，需要选择高原电机，以防止水

泵电机不能按照设计参数运行，影响水泵流量和扬程。

三、系统设计参数的影响

工艺参数是MVR蒸发器的设计的根本，对原料特性参数的了解和掌握，才能更好的避免设

计风险，确保系统能够正常运行。物料浓度、组成成分、处理量和蒸发量决定设备的规模，

效、级的数量，蒸汽压缩机选型，蒸发面积的大小，换热器材质，设备投资的成本。

进料浓度和出料浓度直接影响传热的计算和蒸发温度的选择，进而影响蒸汽压缩机进、出口

温度的选择。由于蒸发强度的问题，出料浓度还会影响蒸发器形式的选择和蒸发流程的设计。

【3】

进、出料温度。MV