Basisprincipe van MVR-verdamper

MVR-verdamper is een afkorting voor mechanische dampcompressie in het Engels. MVR is een technologie die de energie die door de eigen secundaire stoom wordt opgewekt, hergebruikt om de vraag naar externe energie te verminderen.
De secundaire stoom neemt, nadat hij door de compressor is gecomprimeerd, in druk en temperatuur toe, en de enthalpie neemt dienovereenkomstig toe. Het wordt als verwarmingsstoom naar de verwarmingskamer van de verdamper gestuurd, die wordt gebruikt om stoom te genereren om de verdampingstoestand van de materiaalvloeistof te behouden. De verwarmingsstoom zelf brengt warmte over op het materiaal zelf en condenseert dit tot water. Op deze manier wordt de stoom die oorspronkelijk zou worden afgevoerd volledig benut, wordt latente warmte teruggewonnen en wordt de thermische efficiëntie verbeterd.
Al in de jaren zestig hadden Duitsland en Frankrijk deze technologie met succes toegepast in sectoren als de chemische, farmaceutische industrie, papierproductie, afvalwaterzuivering en ontzilting van zeewater.
Het werkproces omvat het comprimeren van de stoom op lage temperatuur door een compressor, het verhogen van de temperatuur en druk, het verhogen van de enthalpie en vervolgens het invoeren van de warmtewisselaar voor condensatie om de latente warmte van de stoom volledig te benutten. Behalve bij het opstarten is het niet nodig om tijdens het gehele verdampingsproces stoom te genereren.
Bij het verdampingsproces met meerdere effecten kan de secundaire stoom met een bepaald effect in de verdamper niet direct als primaire warmtebron worden gebruikt, maar alleen als secundaire of secundaire warmtebron. Als primaire warmtebron moet extra energie worden geleverd om de temperatuur (druk) te verhogen. De stoomstraalpomp kan slechts een deel van de secundaire stoom comprimeren, terwijl de MVR-verdamper alle secundaire stoom in de verdamper kan comprimeren.
De oplossing wordt in een vallende filmverdamper gecirculeerd via een materiaalcirculatiepomp in de verwarmingsbuis. De initiële stoom wordt verwarmd door verse stoom buiten de pijp, die de oplossing verwarmt en kookt om secundaire stoom te produceren. De resulterende secundaire stoom wordt aangezogen door een ventilator met turbocompressor, en na het onder druk brengen neemt de temperatuur van de secundaire stoom toe. Het dient als verwarmingsbron en komt de verwarmingskamer binnen voor cyclische verdamping. Na normaal opstarten zuigt de turbocompressor de secundaire stoom aan, die onder druk wordt gezet en wordt omgezet in verwarmingsstoom, die continu circuleert en verdampt. Het verdampte water verandert uiteindelijk in condensaat en wordt afgevoerd.
Om kostenredenen worden eentraps centrifugaalcompressoren en hogedrukventilatoren vaak gebruikt in mechanische stoomrecompressiesystemen. Daarom is de volgende uitleg voor dit type ontwerp. Een centrifugaalcompressor is een volumeregelmachine, die het volumedebiet vrijwel constant houdt, ongeacht de zuigdruk. De verandering in het massadebiet is evenredig met de absolute zuigdruk.
De compressiecyclus van een eentraps centrifugaalcompressor wordt weergegeven in een enthalpie-entropiediagram. Benodigd vermogen voor een eentraps centrifugaalcompressor:
Bijvoorbeeld het comprimeren van verzadigde waterdamp uit de verdamper vanuit de zuigtoestand p1=1.9 bar, t1=119 graad naar p2=2.7 bar, t2=161 graad ( compressieverhouding Π= 1.4). De compressiecyclus volgt een polytropische curve 1-2, waardoor de specifieke enthalpie van stoom Δ HP toeneemt. Voor de specifieke enthalpie h2 van stoom komt deze bij deze temperatuur de verwarmer van de verdamper binnen via de vergelijking van de interne efficiëntie (isentropische efficiëntie) van de compressor. Gebaseerd op de hoeveelheid ingeademde stoom, kg/uur. HP-eenheid variabele (effectieve) compressiearbeid, kJ/kg. Hs-eenheid isentropische compressiearbeid, kJ/kg.
De isentropische efficiëntie (interne efficiëntie) van een compressor hangt onder meer af van de polytrope index van de eenheidsvariabele compressiearbeid hp κ en de molaire massa M van het ingeademde gas, evenals de inhalatietemperatuur en de vereiste drukstijging. Voor het daadwerkelijke koppelvermogen van de krachtbron (elektromotor, gasmotor, turbine etc.) wordt met een grotere mechanische verliesmarge rekening gehouden. Een eentraps centrifugaalcompressor met een waaier van standaardmaterialen kan een waterdampdrukstijging realiseren met een compressiefactor van 1,8. Als materialen van hogere kwaliteit zoals titanium worden gebruikt, kan de compressiefactor oplopen tot 2,5. Op deze manier is de einddruk p2 1,8 keer de zuigdruk p1, of maximaal 2,5 keer, wat overeenkomt met een stijging van de verzadigde stoomtemperatuur van ongeveer 12-18K, met een maximale temperatuurstijging tot 30K , afhankelijk van de zuigdruk. Wat de verdampingstechnologie betreft, is het gebruikelijk om de druk ervan weer te geven op basis van de overeenkomstige kookpunttemperatuur van water. Op deze manier wordt het effectieve temperatuurverschil direct weergegeven.
Het principe van mechanische stoomrecompressie
De verdampingsapparatuur is compact, neemt een klein oppervlak in beslag en vereist weinig ruimte. Het kan ook het koelsysteem elimineren. Voor bestaande fabrieken die uitbreiding van verdampingsapparatuur voor stoomtoevoer, onvoldoende watertoevoercapaciteit en onvoldoende ruimte nodig hebben, vooral in situaties waarin verdamping bij lage temperatuur condensatie van gekoeld water vereist, kan dit zowel investeringsbesparingen als goede energiebesparende effecten opleveren.