MVR蒸发结晶系统设计方案设计单位：广州市捷晶能源科技有限公司委托单位：浙江卓锦工程技术有限公司编号：CE2012-0425编制日期：二0一二年十二月二日目录一、公司简介二、技术背景三、浓缩介质四、设计思想五、蒸发工艺比较与选择六、工艺说明七、设备材质选择八、整套系统流程方框图九、设备设计主要工作技术参数十、配套设备主要技术特点十一、安装与调试十二、主要设备设计参数十三、设备制造周期十四、随机文件十五、甲方提供必备的条件十六、设备使用期限十七、设备总造价十八、设备主要配置十九、制造商承诺二十、设计分工及资料交付二十一、保密义务一、公司简介：广州市捷晶能源科技有限公司（以下简称广州捷晶能源），是一家由留学生发起创建的专业系统节能以及提供全流程零排放的公司(以蒸发器为核心产品)，公司位于广州创新基地科学城创新大厦。

公司成立以来，整合国内外多方资源，公司聚集了国外留学人才、国内专业蒸发器、控制系统、安装调试等各方面人才，形成老、中、青结合阶梯型人才队伍，为公司的现在、和将来的发展奠定了坚实的基础。

公司技术实力雄厚，拥有先进实验室，中试设备，为客户提供切实可行的全程解决方案。

公司以MVR/MVC蒸发器、离子交换、膜技术为公司实施工艺蒸发浓缩以及高浓度废水零排放方案的支点，以切实可行的完整工艺解决方案为基础，为企业提供全方位的节能和废水零排放服务，公司其主要业务分为两大类，其一是在工艺上需要使用MVR/MVC蒸发器：化工、中药、味精、柠檬酸、淀粉糖、酵母、食品加工、果汁等需要使用蒸发器的企业，提供专业MVR/MVC蒸发器解决方案，为客户提高产品品质和降低产品的能源成本，提高企业的竞争力。

其二是在工业废水处理上需要使用MVR/MVC蒸发器：氨氮废水、垃圾渗透液、乳化液废水、电镀废水、以及相关高浓度有机、无机废水，我公司提供全程零排放方案，通过合理应用MVR/MVC蒸发技术、离子交换以及膜技术各自的优势，不但可大幅降低废水处理成本，回收废水中有用物质，且能确保出水达到国家一级排放标准。

公司提供小试、中试、交钥匙工程等服务。

公司以诚信、创新、公平为经营理念，以知必行，行必果为服务理念，共同创造双赢的合作模式。

二、技术背景：蒸发器是广泛地被应用于食品加工、果汁浓缩、饮料生产、乳品生产、化工行业、制药行业、废水处理、环保工程等领域的一种蒸发浓缩设备。

目前国内生产的蒸发设备主要为传统蒸发器，该种蒸发器具有能耗高、占地面积大、自动化程度低、操作难度高等缺点。

而由我公司研发的机械式蒸汽压缩（MVR）蒸发器，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的压力和温度，被提高热能的二次蒸汽打入加热器对原液再进行加热，受热的原液继续蒸发产生二次蒸汽，从而实现持续的蒸发状态。

由于本系统循环利用二次蒸汽已有的热能，从而可以不需要外部鲜蒸汽，大大节省了蒸发系统的能耗。

通过PLC、工业计算机（FA）、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速，保持系统蒸发平衡。

从理论上来看，使用MVR 蒸发器比传蒸发器节省60%-80%以上的能源，节省95%以上的冷却水，减少50%以上的占地面积。

设备原理意图如下：红色标示物料流向粉色表示蒸汽流向绿色表示蒸馏水流向三、原液性质介绍（由甲方介绍，验收以甲方提供的物料成份作为验收标准）1.物料名称：糖蜜发酵废液母液；2.进料总量：8500kg/h；3.进料密度：1.02；4.出料含固量：微量5.进料温度：20℃6.溶液沸点升高：按3℃计算四、设计思想系统首要注重工艺与设备必须适应原液水量及负荷变化的冲击。

1.设备稳定性成熟、安全可靠、故障率低--------------系统稳定性高2.检测维护简单容易------------------------------------检测维护简易3.运行管理方便, 避免对运行管理人员素质要求过高----人员要求低4.热能利用效率高--------------------------------------热效率高5.耗能低, 运行和维护成本------------------------------能耗率低6.噪音达到环保标准------------------------------------噪音低7.防止设备和系统管路结垢、需确保连续运转-----------防垢/除垢容易8.运行应具有较大的灵活性、自动性----------- -------灵活性好9.排放蒸馏水质高, 能回收作锅炉补充用--------- -----排放水质达标10.布置紧凑占少地面积，节约土地资源----------------占地面积小11.充分利用工艺系统中的每一份能源------------------合理利用能源五、蒸发工艺选择我公司选用降膜蒸发工艺，通过这种蒸发工艺对糖蜜发酵废液母液进行蒸发浓缩，达到蒸发浓度后进入下端工艺处理，广州捷晶能源公司对这些工艺有深刻的了解及丰富的经验：MVR列管降膜蒸发系统。

MVR列管升膜蒸发系统升膜蒸发器和降膜蒸发器比较：升膜蒸发器：是一种将加热室与蒸发室（分离室）分离的蒸发器。

加热室实际上就是一个加热管很长的立式固定管板换热器，料液由底部进入加热管，受热沸腾后迅速汽化；蒸汽在管内迅速上升，料液受到高速上升蒸汽的带动，沿管壁形成膜状上升，并继续蒸发。

汽液在顶部分离，二次蒸汽从顶部溢出，完成液则由底部排出。

降膜蒸发器：与升膜蒸发器结构基本相同，主要区别在于原料液是从加热室的顶部加入，在重力的作用下沿管内壁形成膜状下降，并进行蒸发，浓缩液从加热室的底部进入到分离器内并从底部排出，二次蒸汽由顶部溢出。

由于二次蒸汽的流向与料液的流向一致，所以能促进料液的向下运动并形成薄膜。

这种蒸发器适用于蒸发量较大，有热敏性和易产生泡沫的溶液，不适于粘度很大，容易结晶或结垢的物料。

升膜蒸发器因物料向上爬膜不易控制，在蒸发器上部易出现干壁现象，因此采用布膜更易控制的降膜蒸发器。

降膜蒸发器适于处理浓度低、量较大的热敏性物料。

在本方案中我们设计采用降膜MVR蒸发系统。

1.MVR列管降膜蒸发系统1)基本原理：MVR列管降膜蒸发工艺，需蒸发的糖蜜发酵废液母液走蒸发管内（管程）。

通过循环泵将糖蜜发酵废液母液溶液送到降膜蒸发器主体顶部，糖蜜发酵废液母液溶液通过布膜器以膜状分布到换热管内，糖蜜发酵废液母液溶液在凭借引力流下管腔时被管外的蒸汽加热，达到蒸发温度后产生蒸发，糖蜜发酵废液母液溶液连同二次蒸汽从管内流下以薄膜的形式蒸发。

二次蒸汽被蒸汽压缩机压缩后，送入降膜加热室壳程. 降膜加热室壳程有板块，引导二次蒸汽，冷凝和排出不可以冷凝的气体。

而在过程中把本身热能经过管壁从外传到管内蒸发中的糖蜜发酵废液母液溶液，通过换热后二次蒸汽冷凝成水排出降膜蒸发器外。

降膜加热室采用一效三段式设计，降膜加热室为一体，换热管通过挡板分为三段流程，以来减少蒸发面积，降低设备成本。

（请参看图2）图 1 MVR降膜蒸发器示意图2)列管降膜蒸发系统的特点：溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动，因而对流传热系数大为提高，物料停留时间短，易于处理热敏性，不结晶物料。

二次蒸汽走列管外，浓液走列管内，管高数米(m)有高达6到30米之间，管束经调教垂直，浓液很容易在管内分布均匀成下降薄膜。

降膜加热室上方管头必需用布膜器均匀地分配浓水到每一根管，以保证每根管子的内壁都能为料液所湿润，并不断有液体缓慢流过。

通过以上分析，虽然降膜蒸发器具有传热系数高，物料停留时间较短等优点，但对于糖蜜发酵废液母液溶液的蒸发浓缩来说，因在本项目中糖蜜发酵废液母液需要蒸发的浓度不高，且不结晶。

因此在本项目中我公司建议采用MVR列管式降膜蒸发工艺。

六、工艺说明：为响应蒸发系统工艺与设备必须适应糖蜜发酵废液母液在满足低能耗、易维护、长期稳定运行的基本要求原则上，我司有针对性的推荐MVR降膜蒸发系统作为糖蜜发酵废液母液溶液蒸发浓缩上使用。

由于被浓缩物料沸点升高不超过3℃，蒸发量为8t/h，在本方案中我们选择离心压缩机，这种压缩机能提供10℃以上的温差，正常使用寿命为10年，和二次蒸汽接触部分不含油。

本低能耗蒸发工艺是目前现有蒸发工艺中能耗效率最高的蒸发工艺，该蒸发工艺主要是运用蒸汽的特性，当蒸汽被压缩机压缩时，其压力和温度得到提升。

当较高温度的蒸汽进入蒸发器里，蒸汽的热焓传给换热管内的糖蜜发酵废液母液溶液，这样连续进行蒸发。

在整个系统中能量的输入只有压缩机和泵所消耗的能耗。

其工艺流程图如下：红色标示蒸汽流向蓝色表示物料流向绿色表示蒸馏水流向完美整理工艺流程详细介绍：1.物料流程：8.8t/h、温度为20℃的原液经进料泵送至预热器预热后，温度上升到70℃，再进入到循环泵，然后进入到加热器，与蒸汽进行热交换。

2.蒸发温度设定为70℃，其蒸汽温度870℃，经过分离器分离除沫后进入压缩机，经过压缩后温度上升到80℃，压缩机提供的温差为10℃，压缩后的蒸汽即为加热蒸汽。

3.压缩后的蒸汽与物料换热后，蒸汽发生相变冷凝成水，其热量传递给物料，使物料温度升高到其沸点，进入分离室的物料产生蒸发。

蒸汽冷凝水进入到预热器进一步回收热量，然后进入冷凝水罐。

蒸发的冷凝水最终通过蒸馏水泵排出。

此泵的开闭由控制系统来控制。

4.达到预定浓度的浓缩液通过控制系统控制出料泵排料。

5.整个系统从进料到出料、清洗全部由自控系统自动完成。

MVR蒸发系统需要通过鲜蒸汽预热启动，约45分钟整个系统就完全进入蒸发状态。

产生蒸发。

蒸发产生的二次蒸汽夹带部分飞沫，进入分离器后在离心作用下使液体飞沫附着在器壁上，部分泡沫经过高效除沫器去除。

洁净蒸汽从分离室出汽口进入到压缩机入口。

本方案MVR蒸发器采用单台离心压缩机对二次蒸汽进行压缩，使二次蒸汽温度提高10℃，用作系统蒸发热源。

MVR使二次蒸汽热源循环利用。

蒸发能源只消耗提供蒸汽温升所消耗的电能。

与一般蒸汽热源蒸发器比较能源消耗大幅度降低。

工艺流程中压力、温度、转速等参数均设有现场显示或参数变送器，由控制系统集中控制，通过人机界面和上位工控机的组态软件进行监视、报警和自动控制。

如系统发生紧急停车，蒸发器内物料通过排尽装置全部排出，以防止堵塞设备和对物料造成破坏。

清洗流程：1.蒸发器的加热表面在长时间使用总是会产生污垢，结垢的组成可分为水溶性垢和不溶性垢。

设备清洗时，先通过蒸发器底部的排污管将设备中滞留的料液排净，整个清洗过程可以运用原液蒸发原理进行。

2.钙、镁、硅等低溶解度的盐类，以及大分子有机聚合物等，是最容易产生不溶性结垢的物质，要定期停车用酸、碱清洗，或用机械方式将结垢去除。

不论是水溶性垢还是非水溶性垢，都要根据具体情况定期进行清洗，而且清洗周期要定在结垢的初期前。

3.形成清洗周期短于常规清洗周期的原因有：a.操作压力或蒸发室液面的急剧变化；b.循环速度过低；c.在清洗、冲洗或轴封水中引入了硬水或其它污染物；d.传热温差过大；e.不正确的清洗程序。