蒸發(fā)器近幾年在污水處理等非食品類行業(yè)上有所應(yīng)用，這種蒸發(fā)器是將二次蒸汽通過蒸汽壓縮機全部再壓縮作為加熱熱源，把二次蒸汽全部回收再利用的蒸發(fā)器。與TVR蒸發(fā)器不同之處，TVR蒸發(fā)器是把一部分二次蒸汽抽吸壓縮，作為加熱熱源，利用一次蒸汽作為加熱的蒸發(fā)器，從經(jīng)濟指標(biāo)上看，節(jié)能效果不如MVR蒸發(fā)器，TVR蒸發(fā)器中四效降膜式蒸發(fā)器經(jīng)濟指標(biāo)是0.28，而MVR蒸發(fā)器的經(jīng)濟指標(biāo)在0.15～0.2。從四效經(jīng)濟指標(biāo)看，TVR蒸發(fā)器節(jié)能效果也是明顯的，各項生產(chǎn)參數(shù)是穩(wěn)定的，特別是降膜式蒸發(fā)器的廣泛應(yīng)用，也是其他蒸發(fā)器不能替代的。MVR蒸發(fā)器僅在近年來廢水蒸發(fā)上有所應(yīng)用，在食品等行業(yè)應(yīng)用受到限制，這主要是因為料液在蒸發(fā)器中出料濃度難以滿足生產(chǎn)需要，料液在蒸發(fā)器中停留時間過長，生產(chǎn)的連續(xù)性不好，生產(chǎn)能力不穩(wěn)定。TVR蒸發(fā)器經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，其優(yōu)點是MVR蒸發(fā)器不能替代的，比如料液在蒸發(fā)器中停留時間短，出料濃度穩(wěn)定，生產(chǎn)連續(xù)性好，生產(chǎn)能力穩(wěn)定。采用多效蒸發(fā)節(jié)能效果顯著等，TVR蒸發(fā)器（以降膜式蒸發(fā)器為例，含熱壓縮技術(shù)）經(jīng)濟指標(biāo)為：單效0.65，雙效0.5，三效0.32，四效0.28。MVR蒸發(fā)器[1,2,3,4]在應(yīng)用中也存在一些問題，這些問題主要是生產(chǎn)能力不足，蒸發(fā)參數(shù)不穩(wěn)定，出料濃度不穩(wěn)定，結(jié)垢結(jié)焦嚴(yán)重，蒸發(fā)效果不佳等，就此進行闡述。

01主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點

(1）物料介質(zhì)：含鹽污水；

(2）生產(chǎn)能力：1 000 kg/h;

(3）進料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：10%;

(4）進料溫度：20℃；

(5）出料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：50%（含鹽約30%);

(6）殼程加熱溫度：105℃；

(7）蒸發(fā)溫度：93℃；

(8）蒸發(fā)狀態(tài)參數(shù)。

            表1 各效蒸汽狀態(tài)參數(shù)

本蒸發(fā)器根據(jù)物料在蒸發(fā)過程中有結(jié)晶析出，因此采用單效強制循環(huán)蒸發(fā)器，采用帶有結(jié)晶槽的分離器，為了使物料達到或接近蒸發(fā)的沸點溫度，采用兩級預(yù)熱，即第一級預(yù)熱利用殼程冷凝水對進料進行初級預(yù)熱，經(jīng)過第一級預(yù)熱后的物料再利用蒸發(fā)器殼程蒸汽（或者蒸汽直接預(yù)熱物料）進行第二次預(yù)熱，然后進入蒸發(fā)器內(nèi)進行蒸發(fā)，其工藝流程如圖1所示。

02物料衡算  

進料量按下式計算：SB0=^S-W hB1

式中S——原料液的流量，kg/h;

W——單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量，即蒸發(fā)量，此處W=1 000 kg/h;

B0——原料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B0=10%;

B1——完成液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B1=50%。

S=1 000×50/（50-10)=1 250 kg/h

出料量S9=1 250-1 000=250 kg/h

03熱量衡算   

3.1 物料預(yù)熱計算

物料進入蒸發(fā)器前為常溫，按20℃計算，本例采用兩個預(yù)熱級使物料溫度升至75℃。

物料預(yù)熱按下式計算：

式中Q——物料預(yù)熱所需熱量，kcal/h;

G——料液質(zhì)量流量，G=1 250 kg/h;

C——料液比熱，此處按C=0.89 kcal/(kg·℃)計算；

tn,tn-1——物料預(yù)熱前后的溫度，℃。

第一級是采用蒸發(fā)器殼程冷凝水對物料進行預(yù)熱采用板式換熱器進行預(yù)熱，按逆流計算傳熱溫差，這里冷凝水溫度按98℃計算。

逆流：98℃→60℃

50℃↑20℃

實際換熱面積F1=1.25×0.95=1.19 m2

            表1000型MVR蒸發(fā)器流程

利用冷凝水預(yù)熱的熱量

(1 184.888 8-300=884.88 kg/h，蒸汽壓縮機噴淋泵用水量為300 kg/h)所以，冷凝水足夠用。

3.2 第二級預(yù)熱面積計算

第二級預(yù)熱是利用蒸發(fā)器殼程蒸汽進行預(yù)熱，按并流計算傳熱溫差并流：105℃→105℃

實際換熱面積F1=1.25×0.675=0.843 m，取1 m;

沸點溫度：這里沸點升高按7℃計算，沸點溫度為100℃。

3.3 蒸發(fā)器換熱面積計算

用于一效加熱的蒸汽耗量按下式計算：

式中D——為用于一效的加熱蒸汽量，kg/h;

R——蒸汽潛熱，kcal/kg;

W——二次蒸汽量，1 000 kg/h;

r——二次蒸汽潛熱，543.3 kcal/kg;

Q——預(yù)熱熱量，此處Q=27 812.5 kcal/h;

q9——熱損失，kcal/h，此處熱損失按6%計入。

加熱的蒸汽耗量：

蒸發(fā)器換熱面積；

從計算可看出，由于傳熱溫差比較小，因此，傳熱面積比較大，對于MVR蒸發(fā)器來說每蒸發(fā)一噸水一般不低于95 m2,

04蒸汽壓縮機的選擇

選擇MVR蒸發(fā)器的注意事項為：了解并掌握物料的特性，主要掌握料液在蒸發(fā)過程中隨著生產(chǎn)時間的延長，其結(jié)垢結(jié)焦情況，是否伴有結(jié)晶析出。掌握料液在蒸發(fā)過程中不同濃度下的沸點升高數(shù)值，沸點升高是作為設(shè)計及選擇蒸汽壓縮機的依據(jù)。等于或小于1 000 kg/h的MVR蒸發(fā)器所選用的壓縮機一般為羅茨蒸汽壓縮機，壓縮機溫升的范圍一般在10～16℃之間，最高不超過20℃，本例溫升為12℃，所以壓縮機能夠保證設(shè)計參數(shù)的穩(wěn)定，從本例計算出的殼程蒸汽耗量可看出，實際殼程所需要的飽和蒸汽量為1 184.88 kg/h，大于本蒸發(fā)量1 000 kg/h，這樣才能保證蒸發(fā)的順利進行，所以在選擇壓縮機時就不能按蒸發(fā)量1 000 kg/h去選擇，必須把熱損耗，額外蒸汽引出考慮進去，否則無法達到實際的蒸發(fā)量，有一種情況那就是高于沸點進料，有可能彌補因加熱蒸汽與二次蒸汽潛熱的不同，且在進蒸汽系統(tǒng)熱損耗忽略不計的情況下才會滿足蒸發(fā)量1 000 kg/h的設(shè)計要求，即蒸發(fā)量1 000 kg/h全壓縮，其蒸發(fā)量接近1 000 kg/h。隨著蒸發(fā)的進行，料液濃度越來越高，料液的沸點溫度也隨之升高，從熱平衡角度上看，壓縮機也要求在蒸發(fā)過程中必須補充一部分生蒸汽才會使蒸發(fā)順利進行，否則加熱溫度會越來越低。因此，還必須留有一定的調(diào)節(jié)余量，余量一般在1～2℃之間，即便如此隨著生產(chǎn)時間的延長，蒸發(fā)器結(jié)垢結(jié)焦等因素的影響，蒸發(fā)器的效率也會逐漸降低，壓縮機的效率也會下降，所以，在使用過程中一般是額外補充一小部分生蒸汽，特別要說明的是，壓縮機留有余量，其軸功率也就會隨之變大，價格也發(fā)生了改變。在微正壓操作情況下可以利用殼程蒸汽對進料預(yù)熱，這樣可以起到平衡掉生產(chǎn)過程中可能有少量二次蒸汽被帶到冷凝器中的問題，如果殼程為負(fù)壓最好不采用殼程蒸汽預(yù)熱。

05冷凝器的設(shè)置問題

MVR蒸發(fā)器殼程加熱蒸汽壓力一種為正壓，一種負(fù)壓。正壓操作，殼程加熱溫度在105～110℃之間，一般不超過120℃，微正壓操作比較常見；負(fù)壓操作殼程加熱溫度在75～96℃之間。所以，要設(shè)置冷凝器，進入冷凝器的二次蒸汽量按蒸發(fā)量的5%～10%計算即可滿足生產(chǎn)需要，本例冷凝器的換熱面積為1.97 m2。MVR蒸發(fā)器冷凝器的換熱面積都很小，有的不設(shè)冷凝器而是把真空泵直接接入蒸發(fā)器的殼程也能滿足生產(chǎn)需要，不過不建議這樣做，因為在生產(chǎn)過程中有很多不可預(yù)測因素出現(xiàn)，一旦有剩余蒸汽溢出就只能由真空泵排出。

06其他注意事項

采用MVR蒸發(fā)器的料液成分比較復(fù)雜，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，有時料液中有幾種不同的物料混在一起，又多伴有結(jié)晶析出，有的物料沸點升高又很大，在確定蒸發(fā)器時，必須根據(jù)物料特性對蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)形式做出確定及選型。很多物料進料溫度都較低，必須考慮對物料進行預(yù)熱，使進料預(yù)溫度達到或接近沸點方可進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，采用強制循環(huán)蒸發(fā)器循環(huán)泵的流量一般按照1.6～3.5 m/s進行計算。

07結(jié)束語 

MVR蒸發(fā)器開始啟動采用蒸汽的進蒸汽管道有的過細(xì)，導(dǎo)致啟動時間過長，應(yīng)按照熱平衡計算出實際進蒸汽的管道進行，如果實際管道直徑很大，可以采用多個進蒸汽的方式進汽。

此外，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作。每個生產(chǎn)班次結(jié)束必須進行清洗，清洗按照水洗、堿洗、酸洗然后再進行水洗的順序進行。