蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)起源于十九世紀(jì)30年代，經(jīng)過研究實(shí)踐，到二十世紀(jì)初瑞士制造出第一個(gè)簡單的MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。MVR是蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)(Mechanical Vapor Recompression )的縮寫，與單效、多效蒸發(fā)(MED)、多級(jí)閃蒸(MSF)技術(shù)相比較，MVR是一種通過壓縮機(jī)重新利用系統(tǒng)自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，從而減少對(duì)生蒸汽的需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。隨著環(huán)保節(jié)能、碳排放等指標(biāo)的要求逐步提高，電力成本的逐步下降，MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的優(yōu)勢(shì)日益明顯。

MVR原理

MVR的理論基礎(chǔ)是根據(jù)波義耳定律推導(dǎo)而出;即PV/T= K(定值)。根據(jù)此原理，當(dāng)稀薄的二次蒸汽在經(jīng)體積壓縮后其溫度會(huì)隨之升高壓力增加，從而實(shí)現(xiàn)將低溫、低壓的蒸汽變成高溫高壓的蒸汽，進(jìn)而可以作為熱源再次加熱需要被蒸發(fā)的原液，從而達(dá)到可以循環(huán)回收利用蒸汽的目的。

MVR正是利用了這一理論基礎(chǔ)，利用機(jī)械式壓縮機(jī)將蒸發(fā)后的二次蒸汽再壓縮以提高其焓值，壓縮后的蒸汽被再次送入加熱室作為熱源加熱來料，自身放熱相變成為冷凝水排出，被加熱的物料經(jīng)汽化濃縮后作為終產(chǎn)物排出系統(tǒng)。這樣形成一個(gè)加熱→產(chǎn)生二次蒸汽→壓縮二次蒸汽→再加熱的閉環(huán)過程。

MVR蒸發(fā)系統(tǒng)主要由預(yù)熱器、蒸發(fā)器、氣液分離器、蒸汽壓縮機(jī)、循環(huán)泵、冷凝器、真空泵、控制系統(tǒng)以及相關(guān)附屬設(shè)備組成，其中蒸汽壓縮機(jī)和蒸發(fā)器是MVR系統(tǒng)的核心組件。

MVR的工作過程是將分離器分離出來的低溫位的蒸汽送入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，提高其溫度、壓力，增加其熱焓值，壓縮后的蒸汽進(jìn)入換熱器對(duì)物料進(jìn)行加熱，從而充分利用蒸汽的潛熱。加熱后的物料被濃縮同時(shí)產(chǎn)生二次蒸汽被壓縮機(jī)壓縮循環(huán)使用。物料進(jìn)入蒸發(fā)器后通過循環(huán)泵在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)加熱，濃縮到一定程度排除系統(tǒng)。預(yù)熱器起到對(duì)物料升溫的作用，同時(shí)將冷凝排出的熱能循環(huán)利用。

MVR優(yōu)勢(shì)

另外與其它蒸發(fā)技術(shù)相比，MVR具有很多優(yōu)點(diǎn)，最大的有點(diǎn)是節(jié)省能耗。首先MVR利用了高能效蒸汽壓縮機(jī)將物料中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，把電能轉(zhuǎn)換成熱能以提高二次蒸汽的焓值。被提高熱能的二次蒸汽壓入換熱器進(jìn)行加熱，以達(dá)到循環(huán)利用二次蒸汽已有的熱能，從而不需要外部生蒸汽，依靠蒸發(fā)系統(tǒng)自循環(huán)來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮。其次，這一過程不但循環(huán)利用的二次蒸汽的熱能，還省去了對(duì)高溫蒸汽冷凝需要的大量冷卻循環(huán)水。同時(shí)，利用預(yù)熱器將冷凝是的熱能回收利用，從而整體上最大程度的節(jié)省了能耗。與傳統(tǒng)蒸發(fā)相比，蒸發(fā)一噸水的能耗大約是它的1/6-1/5(當(dāng)物料不同時(shí)，能耗有所改變)，運(yùn)行成本大大降低，只有傳統(tǒng)蒸發(fā)器的1/3-1/2。

除此之外，MVR系統(tǒng)還具有占地面積小、自動(dòng)化程度高、蒸發(fā)溫度可以調(diào)節(jié)等其它優(yōu)勢(shì)。尤其是對(duì)現(xiàn)場沒有蒸汽或者蒸汽供應(yīng)有困難的客戶，其優(yōu)勢(shì)更加明顯。

MVR常見問題及解決辦法

MVR蒸發(fā)系統(tǒng)常見的問題主要有腐蝕問題、結(jié)垢問題、能耗高的問題。對(duì)于腐蝕問題，要根據(jù)物料組分和蒸發(fā)溫度合理選擇各個(gè)設(shè)備的材質(zhì)。換熱器中與原料接觸部分可選用雙相鋼或者鈦材，殼程采用不銹鋼或者碳鋼。壓縮機(jī)、循環(huán)泵的過流部件和主管路建議采用雙相鋼。

對(duì)于預(yù)防結(jié)垢設(shè)計(jì)時(shí)要考慮在預(yù)處理系統(tǒng)中有效降低鈣鎂離子及SiO2含量，設(shè)計(jì)定期在線沖洗系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)，在運(yùn)行操作中嚴(yán)格按照規(guī)范定期沖洗。如發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢的傾向，一定使用廠家建議的耐高溫專用藥劑，做到對(duì)癥下藥。設(shè)計(jì)上還可以通過合理選擇強(qiáng)制循環(huán)泵的流量、形式，采用高流量沖刷降低換熱管結(jié)垢的機(jī)率。

能耗高的問題主要來自于設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。設(shè)計(jì)上，根據(jù)水量和含鹽量合理進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，前段濃縮，采用降膜形式，傳熱系數(shù)高，且無需大功率循環(huán)泵;后段結(jié)晶，采用強(qiáng)制循環(huán)，控制結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。由于兩段的系統(tǒng)終態(tài)出料沸點(diǎn)升差別較高，濃縮段和結(jié)晶段分開設(shè)計(jì)便于合理選擇蒸汽壓縮機(jī)降低能耗。運(yùn)行操作上，要避免頻繁開停車。很多MVR系統(tǒng)由于現(xiàn)場不同原因需要頻繁開停車，預(yù)熱、運(yùn)行、停車成了常態(tài)，繁瑣的升溫、降溫增加了能耗。MVR系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，對(duì)使用人員都有一定的要求，要根據(jù)運(yùn)行操作手冊(cè)定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清洗、加藥，防止結(jié)垢，一旦結(jié)垢由于傳熱效率降低，能耗也會(huì)大幅上升。另外在設(shè)備的選擇上，要選擇質(zhì)量相對(duì)高的設(shè)備，避免瓶頸，影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行和能耗。