CN212395902U - 一种mvr循环蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蒸发节能和环保设施技术领域，特别涉及一种MVR循环蒸发器，包括蒸发分离器、压缩机和蒸发交换器，蒸发分离器上部和压缩机进口相连，压缩机出口与蒸发交换器相连，蒸发分离器进口连接有进料管路，进料管路上设有预热装置，本实用新型的MVR蒸发器的浓缩物的浓度高，末端排放量少，二次蒸汽循环利用，有效减少企业委外费用。

Description

一种MVR循环蒸发器

技术领域

本实用新型涉及蒸发节能和环保设施技术领域，特别涉及一种MVR循环蒸发器。

背景技术

随着资源的不断减少，国内环保形势越来越严峻，国家对环保越来越重视。节能减排设备越来越受到国家的重视。

在现代化工、食品浓缩、中药浓缩、废水零排放等工艺生产中，需要蒸发的领域越来越多，许多生产工序中都会用到蒸发器，企业对蒸发之后的浓缩物要求越来越高，浓缩物浓缩度增大，浓缩物产物降低，尽可能降低处理末端委外费用。

目前蒸发器有多种形式，以下主要讲2种形式：一种常采用单效、双效、三效、四效、五效的形式，但是这种蒸发器，目前主要采用列管式换热器作为加热器和冷凝器，这样做有以下几个缺点：1.采用列管式换热器造价较高，2.由于需要保证换热管内物料流动状态达到湍流，也就是较高的流速，所以需要配较大流量的强制循环泵，故而单位换热面积的动力消耗较高，当设备规模越大时，这种设备的能耗大、造价成本高的缺点都会显现出来，这些因素往往限制了这种蒸发器的使用，3.占地面积大。

另一种MVR自然循环蒸发器，MVR是机械蒸汽再压缩技术 (Mechanical VaporRecompression)的简称。MVR自然循环蒸发器重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源需求的一项节能技术。MVR自然循环蒸发器则是把二次蒸汽输入单螺杆压缩机内，通过容积式的挤压把动能转换成热能，提高二次蒸汽的热焓值，被提升的二次蒸汽重新输入蒸发室给物料进行加热，以达到循环利用二次蒸汽已有的热能，从而可以不需要开启电加热，减少额外能源费用，依靠蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。并且单吨水耗能40度左右电而已，然而此种蒸发器的缺点主要有以下几点：(1)浓缩液浓度不高，增加后期委外费用，不能有效的节约公司的运营成本和能源的有效利用；(2)污水原液要单一，不能含有卤离子；(3)易结垢。由于没有外动源，管内流量小，流速低，使管内易结垢。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的浓缩液浓度不高，能源利用率低的问题，本实用新型提供一种能源转化率高的MVR循环蒸发器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种MVR循环蒸发器，包括蒸发分离器、压缩机和蒸发交换器，蒸发分离器上部和压缩机进口相连，压缩机出口与蒸发交换器相连，所述的蒸发分离器进口连接有进料管路，所述的进料管路上设有预热装置。

进一步的，所述的预热装置包括油冷装置和预热交换器，所述的油冷装置出口与预热交换器进口相连，预热交换器出口与蒸发分离器进口连接，所述的油冷装置通过输油管道与压缩机连接，使得压缩机的高温油对原液进行预热，输油管道上具有油泵。油冷装置内部结构，采用绝对对流设计，使压缩机的高温油和污水进行一级预热，并且有效地降低油温。

进一步的，所述的蒸发交换器底部通过管路连接有冷凝水罐，所述的冷凝水罐连接有输水管道，输水管道包括与预热交换器连接的用于冷凝水对原液进行预热的第一管道，输水管道还包括与单螺杆压缩机连接的用于冷凝水对单螺杆压缩机进行补水润滑的第二管道，输水管道上具有水泵。由于MVR蒸发器运行的过程中会产生大量的冷凝水，一方面利用冷凝水对污水进行预热，另一方面对压缩机进行有效的补水启到润滑作用。

进一步的，蒸发分离器与蒸发交换器的连接管道上设有强制循环泵。

进一步的，所述的强制循环泵为离心变频泵。强制循环泵采用离心变频泵，这样在开启初期，设备处于加热阶段时，循环泵开启进行低频运转，对蒸发分离器物料起到搅拌作用；当污水吸入达到蒸发液位并且污水温度到达蒸发设定温度后，循环泵高频运转，进行快速换热，对物料进行有效的蒸发，另外高频运转时物料在板式换热器中的流速会加大，降低了换热器的结垢风险。

进一步的，所述的预热交换器和蒸发交换器均采用板式换热器，油冷装置采用管式油冷装置。板式换热器主要有以下优势：(1)可以提高蒸发器传热系数，相同工况下，板式换热器的传热系数比列管式换热器的传热系数大30-60％，这样使得蒸发器的换热面积降低30％～60％；同时由于板式换热器的板片较薄，约0.5～0.6mm，而列管式换热器由于加工的原因，壁厚一般大于1mm，这就使得材料消耗少，这两方面原因使得设备造价大幅度的降低；(2)通过采用板式换热器作为加热器，由于其流道变窄，约为10.5mm，相当于列管式换热器的1/3～1/5，这使得流道的横截面积降低；当需要相同的流速时，横截面积越小，需要的流量越小，而流量取决于强制循环泵提供的轴功率，可以看出采用板式换热器作为加热器，能够降低循环泵的电耗约55～70％；(3)易于扩容。依据实际工况，对换热装置进行适度增加或减少板片数量，从而减少或增加换热面积。从而达到同种机型适合相对接近的工况，从而达到批量性生产，降低生产成本。

进一步的，所述的压缩机为单螺杆压缩机。压缩机使用单螺杆压缩机，采用弹性联轴器直联传动从而传动效率高，并且，噪音低、力平衡性能好、摩擦小、运行温度较低、寿命长和维护方便，与其他类型的压缩机相比，更适用于MVR***。单螺杆压缩机温升比较高，对于单螺杆水蒸气压缩机驱动的MVR***，提高蒸发温度(降低单螺杆水蒸气压缩机的压比)，有助于降低能耗，提高***COP和SMER。

进一步的，循环蒸发器包括框架，所述的框架上活动连接有密封门，具体的，密封门与框架铰接，所述的密封门上设有保温棉，所述的框架上还安装有控制柜。所述框架的外侧安装有可拆卸的密封门，该密封门内塞有保温棉，这样可以减少整个蒸发装置热量的散失，同时又隔绝了压缩机发出的噪音。且密封门设计成活动式或者可拆卸式的(例如用铰链固定)，从而可以随时查看设备内运行情况，检查设备的工作状态。且需要更换易损件时更加方便快捷。大大节约了时间，减少了人力物力。

进一步的，所述框架在高度方向划分第一层和第二层，蒸发分离器贯穿于第一层和第二层，强制循环泵安装在所述蒸发分离器的对侧，冷凝水罐与蒸发交换器和油冷装置相邻；预热交换器安装在蒸发交换器对侧；水泵安装在预热交换器和冷凝水罐之间；油冷装置与预热交换器相邻；蒸发交换器与强制循环泵同侧并与油冷装置相邻，单螺杆压缩机安装在框架的第二层。

有益效果：

(1)本实用新型的MVR蒸发器的浓缩物的浓度高，末端排放量少，二次蒸汽循环利用，有效减少企业委外费用，为企业委外排放量降少90％左右.此套设备达到节能减排的作用，为企业产生节约成本的效果明显，详见下方的能耗对比表和附图4 的成本分析图；

(2)由于受到国家和整个全球都在实行碧水蓝天环境保卫战，大部分有污水要排放的企业为了例行国家政策并满足环保要求，本实用新型的循环蒸发器将工业废水浓缩成为固体或浓缩液的形式，满足国家对企业的“污水零排放”的要求；

(3)与传统蒸发器相比，本实用新型的循环蒸发器可以去除含盐废水；

(4)本实用新型的MVR蒸发器，能够提高能量的转化率、降低能耗，并且结构紧凑、稳定性高；

(5)预热交换器和蒸发交换器均采用板式换热器，可以提高蒸发器传热系数，降低电损耗，易于扩容，节省空间，传统管式换热器存在难以维修和清洗的问题，板式换热器的换热片可以拆除、更换、清洗，能够方便的组装，这就解决了传统管式换热器难以维修和清洗的问题；

(6)单螺杆压缩机，压比大，泄漏量小，温升高(55度)，运动部件少，能耗低,大部分蒸法器选用的是罗茨压缩机，离心式MVR压缩机,双螺杆式MVR压缩机，但不能达到节能的效果，采用单螺杆压缩机，温度提升高达55度或以上，能够提供高压比，压比高达8以上，而且在高压力比的条件下泄漏率低，温度提升高，如在95度吸气温度，最高排气温度可以达150度以上，温度提升达55度以上，和其他类型的压缩机相比，优势明显。

(7)现在大部分就是旧有厂房增加除污设备，原来的厂房没有规划到这种设备的安装位置，只能在就有的厂区腾空空间，去添置设备，造成对设备体积要小巧精致，给予这些问题，我司研发出相应的设备供相应企业应用,设备体积小，占地面积小，诸如：每小时处理污水250KG，每天处理5T污水，设备占地面积为4㎡，高度为2.6m；传统设备占地面积约为20㎡高度约为8m；每小时处理污水3T,每天处理60污水，设备占地面积为 18.8㎡，高度为4.6m，传统设备占地面积约为60㎡高度约为 15m；撬装式MVR循环蒸发器可以满足企业现有生产布局，不需额外扩大场地，各个构件的安装布置，不仅设备整体更加紧凑，而且最大程度的减少了设备中的管路，使得设备成本降低，结构更加简单。现场施工更加简单方便、快捷节约了安装时间。

(8)设备全自动化无人操作，通过程序控制，实现自动启停，自动排放，自动清洗，使得容器内和板式换热器不宜结垢。

(9)通过工业4.0和物联网技术使设备可以通过互联网实时监控设备运行状态，实现远程操作。及早发现客户生产状况，降低客户的维护费用，也同时降低了与客户的沟通费用和交通费用。

(10)框架上安装密封门，密封门内塞有保温棉，这样可以减少整个蒸发装置热量的散失，同时又隔绝了压缩机发出的噪音，设备噪音在63分贝以内。

(11)满足国家对企业的“污水零排放”的要求.

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为循环蒸发器内部结构立体图；

图2为循环蒸发器内部结构正视图；

图3为循环蒸发器外部结构立体图；

图4为成本分析图。

其中，1、控制柜，2、框架，3、蒸发分离器，4、强制循环泵，5、冷凝水罐，6、水泵，7、油泵，8、预热交换器，9、油冷装置，10、蒸发交换器，11、单螺杆压缩机，12、密封门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1～3，一种MVR循环蒸发器，包括蒸发分离器3、压缩机和蒸发交换器10，压缩机为单螺杆压缩机11。蒸发分离器3 上部和压缩机进口相连，压缩机出口与蒸发交换器10相连，蒸发分离器3进口连接有进料管路，进料管路上设有预热装置。预热装置包括油冷装置9和预热交换器8，油冷装置9出口与预热交换器8进口相连，预热交换器8出口与蒸发分离器3进口连接，油冷装置9通过输油管道与压缩机连接，使得压缩机的高温油对原液进行预热，输油管道上具有油泵7。

蒸发交换器10底部通过管路连接有冷凝水罐5，冷凝水罐 5连接有输水管道，输水管道包括与预热交换器8连接的用于冷凝水对原液进行预热的第一管道，输水管道还包括与单螺杆压缩机11连接的用于冷凝水对单螺杆压缩机11进行补水润滑的第二管道，输水管道上具有水泵6。

蒸发分离器3与蒸发交换器10的连接管道上设有强制循环泵4。强制循环泵4为离心变频泵。

预热交换器8和蒸发交换器10均采用板式换热器，油冷装置9采用管式油冷装置。循环蒸发器包括框架2，框架2上铰接有密封门12，密封门12上设有保温棉，框架2上还安装有控制柜1。

本实用新型的一种MVR循环蒸发器具有：框架2，所述框架的内部在高度方向划分为第一层和第二层；蒸发分离器3所述框架2内贯穿于第一层和第二层；强制循环泵4安装在所述蒸发分离器3对侧(这里另一侧指的是前后对立侧)；冷凝水罐5 安装在与所述蒸发交换器10和油冷装置9相邻；预热交换器8 安装在所述蒸发交换器10对侧；水泵6安装在所述预热交换器 8和冷凝水罐5之间；油冷装置9安装在与所述预热交换器8 相邻；蒸发交换器10与所述强制循环泵4同侧并与油冷装置9 相邻；单螺杆压缩机11安装在所述框架2的第二层。这样的构件的安装布置，不仅设备整体更加紧凑，而且最大程度的减少了设备中的管路，使得设备成本降低，结构更加简单。现场施工更加简单方便、快捷节约了安装时间。另外，本申请的其他实施形式可以有更多的组合方式，在此不一一列举。

具体地，油冷装置9用管与预热交换器8顶部相连，预热交换器8用管和蒸发分离器3连接，蒸发分离器3上部和单螺杆压缩机11进口相连，单螺杆压缩机11出口再与蒸发交换器 10相连。单螺杆压缩机11运行时，蒸发交换器10和蒸发分离器3在负压状态下，负压为0.4Bar，原液在较低温度开始蒸发，产生的水蒸气经过单螺杆压缩机11的升温升压进入蒸发交换器 10进行换热，由于单螺杆压缩机11温度提升比其他的压缩机更大，可以使原液更快速地蒸发。

将在MVR蒸发器运行的过程中会产生大量的冷凝水，通过管路连接到冷凝水罐5的一端，冷凝水灌5的另一端连接经过水泵6，水泵6一端与预热交换器8相连，待冷凝水罐5水位达到液位计设定点时，水泵6把高温的冷凝水一部分输送到预热交换器8，用于对污水进行二次预热；水泵6一端与单螺杆压缩机11相连，由于单螺杆压缩机11内部为水润滑，要有足够的连续高温水吸入。

另外，如图3，MVR蒸发器的框架1***用铰链固定安装有可拆卸的密封门9，密封门9内塞有保温棉。这样可以减少整个蒸发装置热量的散失，同时又隔绝了单螺杆压缩机6发出的噪音，而且可以随时查看设备内运行情况，检查设备的工作状态。

工作原理：

工作时，首先单螺杆压缩机11开启，设备内部成负压状态，原液通过油冷装置9和预热交换器8被吸入蒸发分离器3，蒸发分离器3达到一定液位后(可采用液位传感器测量)，电加热开启，强制循环泵4低频运转，蒸发分离器3的原液通过管路输送到蒸发交换器10，当原液达到蒸发分离器3蒸发液位后(可采用液位传感器测量)，停止进料；当蒸发分离器3内原液温度达到蒸发温度后(可采用温度传感器测量)，强制循环泵4高频运转，因设备内部为负压，沸点降低，有利于生成二次蒸汽，把二次蒸汽通过连接管路输送到单螺杆压缩机11，通过单螺杆压缩机11，把低温二次蒸汽转换为高温二次蒸汽，通过管路输送到蒸发换热器10，与蒸发换热器10内的原液进行热交换，水蒸气冷凝产生冷凝水在蒸发交换器10的底部，冷凝水在蒸发交换器10中累积到一定程度后，通过管路自然排放到冷凝水罐5 中。冷凝水罐5中的冷凝水一部分进入预热交换器8和补料原液进行二次预热，一部分进入单螺杆压缩机11，对单螺杆压缩机11进行补水润滑，如此循环直至浓缩液排除。

本实用新型的循环蒸发器，具有体积小，产量大，厂内组装，厂内调试，整机发货，减少现场安装时间和调试时间，大大的提高了工程质量，保证了生产线的稳定性等优点。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种MVR循环蒸发器，其特征在于:包括蒸发分离器(3)、压缩机和蒸发交换器(10)，蒸发分离器(3)上部和压缩机进口相连，压缩机出口与蒸发交换器(10)相连，所述的蒸发分离器(3)进口连接有进料管路，所述的进料管路上设有预热装置。

2.根据权利要求1所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：所述的预热装置包括油冷装置(9)和预热交换器(8)，所述的油冷装置(9)出口与预热交换器(8)进口相连，预热交换器(8)出口与蒸发分离器(3)进口连接，所述的油冷装置(9)通过输油管道与压缩机连接，压缩机的高温油对原液进行预热，输油管道上具有油泵(7)。

3.根据权利要求2所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：所述的蒸发交换器(10)底部通过管路连接有冷凝水罐(5)，所述的冷凝水罐(5)连接有输水管道，输水管道包括与预热交换器(8)连接的用于冷凝水对原液进行预热的第一管道，输水管道还包括与单螺杆压缩机(11)连接的用于冷凝水对单螺杆压缩机(11)进行补水润滑的第二管道，输水管道上具有水泵(6)。

4.根据权利要求3所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：蒸发分离器(3)与蒸发交换器(10)的连接管道上设有强制循环泵(4)。

5.根据权利要求4所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：所述的强制循环泵(4)为离心变频泵。

6.根据权利要求2所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：所述的预热交换器(8)和蒸发交换器(10)均采用板式换热器，油冷装置(9)采用管式油冷装置。

7.根据权利要求5所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：所述的压缩机为单螺杆压缩机(11)。

8.根据权利要求1所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：循环蒸发器包括框架(2)，所述的框架(2)上活动连接有密封门(12)，所述的密封门(12)上设有保温棉，所述的框架(2)上还安装有控制柜(1)。

9.根据权利要求8所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：密封门(12)与框架(2)铰接。

10.根据权利要求8所述的一种MVR循环蒸发器，其特征在于：所述框架在高度方向划分第一层和第二层，蒸发分离器(3)贯穿于第一层和第二层，强制循环泵(4)安装在所述蒸发分离器(3)的对侧，冷凝水罐(5)与蒸发交换器(10)和油冷装置(9)相邻；预热交换器(8)安装在蒸发交换器(10)对侧；水泵(6)安装在预热交换器(8)和冷凝水罐(5)之间；油冷装置(9)与预热交换器(8)相邻；蒸发交换器(10)与强制循环泵(4)同侧并与油冷装置(9)相邻，单螺杆压缩机(11)安装在框架(2)的第二层。

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