CN108671568A - 采用mvr的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，属于节能环保技术领域。在MVR系统中增加反应釜，且多套降膜蒸发器并联运行，解决了MVR系统的稳定高效运行的问题，提高了蒸发浓缩的效率，解决了降膜蒸发器难以实现高浓度浓缩的问题；结合物料捕集回收及分离装置和压力缓冲及分离装置，降低了生产成本，延长了设备的使用寿命。采用比例阀控制余热回收节能装置，进行废蒸汽的完全回收和利用，实现最大化的节能和环保效果。具有结构简单、成本较低、升级改造方便等诸多优点，可广泛应用于食品、饲料、化工、制药、污水处理、海水淡化等需要对物料进行蒸发浓缩的行业和领域。

Description

采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺
技术领域
本发明涉及一种采用MVR的降膜蒸发浓缩生产工艺，特别是一种采用MVR结合降膜蒸发器的进行蒸汽余热完全回收利用的蒸发浓缩生产工艺。属于节能环保技术领域。
背景技术
降膜蒸发器是化工、食品、制药等领域常见的一种蒸发浓缩设备，但是传统的降膜蒸发器尤其是对于比较粘稠的物料，还容易出现糊管现象，导致蒸发浓缩效率降低，存在蒸发浓缩速度较慢、难以达到预定浓度等问题。
在许多应用场合，降膜蒸发器一般采用两效以上的多效模式，上一效的废蒸汽供给下一效，依次串联运行，将蒸发浓缩过程中产生的废蒸汽进行了部分的回收利用，但最后一效的废蒸汽是无法回收利用的，还需要增加冷凝器等辅机进行处理。而且，每一效的废蒸汽的温度和压力都要降低一个档次，结构复杂、设备投资大的同时，蒸发浓缩效率并不高。
目前已有采用MVR结合降膜蒸发器进行废蒸汽余热回收利用的技术，但是MVR系统的稳定高效运行，需要一直有生蒸汽的补充。中国专利“膜法及降膜蒸发零排放含盐废水处理方法及其装置”（专利申请号：20151043977.1）提出在降膜蒸发器顶部进气口连接外部蒸汽口补充一次蒸汽，显然造成了生蒸汽和废蒸汽两种不同温度和压力的蒸汽的直接混合，效果较差，还会带来其他的问题，而且增加了废冷凝水的量。中国专利“MVR多效蒸发器”（专利申请号：20171106422.6）提出在三效蒸发器中的第一效蒸发器的蒸汽口连接生蒸汽，虽然能够起到补充生蒸汽的作用，但是首先是需要至少两效蒸发器才能使用，其次没有解决粘稠物料的高浓度蒸发浓缩问题，而且最后一效的废蒸汽还是无法回收利用。
此外，现有的采用MVR进行废蒸汽余热回收利用的技术中，还存在跑料现象、堵塞腐蚀设备、含空气的压缩废蒸汽换热效果差、没有对余热进行完全的回收利用、采用罗茨蒸汽压缩机时的振动噪声过大等诸多问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，实现废蒸汽全部回收利用、保证MVR系统的稳定高效运行，解决现有降膜蒸发器蒸发浓缩速度较慢、难以达到预定浓度问题，以及粘稠物料容易出现糊管现象，导致蒸发浓缩效率降低等问题。具有结构简单、成本较低、升级改造方便等诸多优点。实现了废蒸汽的最大化回收利用，具有极其显著的节能和环保效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，包括物料预热器（1）、进料总管（2）、降膜蒸发器（3）、物料循环泵（4）、倒料管（5）、反应釜（6）、二次废蒸汽总管（7）、蒸汽压缩机（8）、压力缓冲及分离装置（9）、压缩废蒸汽总管（10）、废冷凝水总管（11）、生蒸汽管（12）、冷凝水管（13）、废气总管（14）。
需蒸发浓缩的物料经物料预热器（1）预热，进入进料总管（2），分配给降膜蒸发器（3），物料循环泵（4）强制实现物料在降膜蒸发器（3）内的循环蒸发，待物料蒸发到一定浓度时，经倒料管（5）送入反应釜（6）实现进一步的蒸发浓缩。降膜蒸发器对于浓度较高的物料蒸发效率较低，因此采用反应釜（6）进一步蒸发可提高物料浓度，最后经反应釜（6）出料。
降膜蒸发器（3）和反应釜（6）蒸发物料产生的二次废蒸汽，经二次废蒸汽总管（7）进入蒸汽压缩机（8）进行压缩，得到压力和温度均提高的压缩废蒸汽，送入压力缓冲及分离装置（9）进行冷凝水和废气的分离，其余的压缩废蒸汽进入压缩废蒸汽总管（10）。蒸汽压缩机（8）一般为罗茨式或离心式，罗茨式蒸汽压缩机振动和噪声较大，压力缓冲及分离装置（9）扩大了蒸汽压缩机（8）出口的空间，可以起到有效的缓冲作用；同时，还起到汽液分离器的作用。
物料预热器（1）和降膜蒸发器（3）采用来自于压缩废蒸汽总管（10）的压缩废蒸汽提供热能，压缩废蒸汽换热后产生的废冷凝水进入废冷凝水总管（11）。
反应釜（6）采用来自于生蒸汽管（12）的生蒸汽提供热能，生蒸汽换热后产生的冷凝水经冷凝水管（13）排出。从而保证了蒸发浓缩系统一直有持续的生蒸汽供应，即保证了MVR系统的蒸发效率和稳定性。生蒸汽的供应量和供应方式，取决于产量和节能效果之间的优化匹配，可由用户确定。
进一步的，所述的降膜蒸发器（3）和反应釜（6）在蒸汽压缩机（8）的作用下，内部的蒸汽压力为负压。负压的大小可根据物料的特性确定。
进一步的，所述的降膜蒸发器（3）为2套及以上时，并联方式运行。即都采用同样压力和温度的压缩废蒸汽供能，既保证每套降膜蒸发器（3）都有较高的换热和蒸发效率、又避免了传统上最后一效废蒸汽无法利用的问题。。
进一步的，所述的反应釜（6）内只有2套换热系统时，采用生蒸汽提供热能；有2套及以上换热系统时，至少有1套采用生蒸汽提供热能，其余采用压缩废蒸汽提供热能。反应釜（6）一般都有夹套换热系统，如刮板式；还有的同时带有盘管换热系统，如盘管式。
进一步的，包括物料捕集回收及分离装置（15），二次废蒸汽总管（7）中的废蒸汽经物料捕集回收及分离装置（15）进行物料的捕集和废气的分离，捕集到的物料回送给反应釜（6），分离出的空气和其他气体杂质经废气总管（14）排出。多数的废气中含有刺激性或有害的成分，需要经过专门的处理才可以排放。
进一步的，包括比例阀（16）、余热回收节能装置（17）、净水循环泵（18）；多余的压缩废蒸汽经比例阀（16）从余热回收节能装置（17）的上部进入，换热后的废冷凝水及残余废蒸汽经废冷凝水总管（11）从余热回收节能装置（17）的下部进入，共同与余热回收节能装置（17）内部由净水循环泵（18）驱动循环的净水换热，换热后的废冷凝水排出，废气送入废气总管（14）排出。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1、在MVR系统中增加反应釜，一方面能够稳定地为MVR系统补充生蒸汽，解决了MVR系统的稳定高效运行的问题；另一方面提高了蒸发浓缩的效率，避免了粘稠物料的糊管现象；而且解决了降膜蒸发器难以实现高浓度浓缩的问题。即使只有1套降膜蒸发器也能保证系统正常运行，具有结构简单、成本较低、升级改造方便等诸多优点。
2、多套降膜蒸发器采用并联运行方式，有效避免了第二效以后的降膜蒸发器使用的蒸汽温度和压力过低，导致蒸发浓缩效率低、速度慢的问题，以及最后一效废蒸汽无法回收利用的问题。
3、采用物料捕集回收及分离装置和压力缓冲及分离装置分别对蒸汽压缩机的入口和出口进行了物料的回收、废气的分离，节约了物料、降低了生产成本，大大减少了混在废蒸汽中的物料和废气，有效减少了对整个生产线设备的腐蚀、延长了设备的使用寿命；同时也使得排出的废冷凝水、废气中的污染物有效减少，有显著的环保效果。此外，压力缓冲及分离装置同时还能对蒸汽压缩机的脉动压力产生缓冲作用，有效消除了蒸汽压缩机运行时的振动和噪音，也起到有效延长蒸汽压缩机使用寿命的作用。
4、采用比例阀控制余热回收节能装置，实现了产量和节能之间的协调控制，并对多余的压缩废蒸汽和换热后的残余废蒸汽也进行了完全的回收和利用，实现最大化的节能和环保效果。
附图说明
图1：采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺示意图。
图中：1-物料预热器、2-进料总管、3-降膜蒸发器、4-物料循环泵、5-倒料管、6-反应釜、7-二次废蒸汽总管、8-蒸汽压缩机、9-压力缓冲及分离装置、10-压缩废蒸汽总管、11-废冷凝水总管、12-生蒸汽管、13-冷凝水管、14-废气总管、15-物料捕集回收及分离装置，16-比例阀、17-余热回收节能装置、18-净水循环泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示为采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺示意图。图1中，所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，包括物料预热器（1）、进料总管（2）、降膜蒸发器（3）、物料循环泵（4）、倒料管（5）、反应釜（6）、二次废蒸汽总管（7）、蒸汽压缩机（8）、压力缓冲及分离装置（9）、压缩废蒸汽总管（10）、废冷凝水总管（11）、生蒸汽管（12）、冷凝水管（13）、废气总管（14）；物料捕集回收及分离装置（15），比例阀（16）、余热回收节能装置（17）、净水循环泵（18）。
以鱼溶浆生产工艺为例，一般由8%的蛋白水浓缩到50%上得到的产品为鱼溶浆。一般蛋白水的初始温度为约70℃，经物料预热器（1）预热，进入进料总管（2），分别分配给2个降膜蒸发器（3），物料循环泵（4）强制实现蛋白水在降膜蒸发器（3）内的循环蒸发，待蛋白水蒸发到一定浓度时，在降膜蒸发器（3）中的蒸发浓缩效率降低，则经倒料管（5）送入反应釜（6）实现进一步的蒸发浓缩。当反应釜（6）将蛋白水浓缩到50%以上，符合鱼溶浆产品要求的浓度时，直接出料灌装，完成整个生产工艺流程。
图1中，蛋白水蒸发浓缩产生的二次废蒸汽一般含有部分物料、泡沫、空气及废气等杂质，尤其是在蒸发浓缩的中后期。由降膜蒸发器（3）和反应釜（6）蒸发蛋白水产生的二次废蒸汽首先进入二次废蒸汽总管（7），经物料捕集回收及分离装置（15）进行物料的捕集和废气的分离，捕集到的物料回送给反应釜（6），分离出的废气送废气总管（14），其余的二次废蒸汽则进入蒸汽压缩机（8），经蒸汽压缩机（8）压缩后，得到压力和温度均提高的压缩废蒸汽，送入压力缓冲及分离装置（9）进行冷凝水的分离，其余的压缩废蒸汽进入压缩废蒸汽总管（10），供给物料预热器（1）、降膜蒸发器（3）和反应釜（6），用于蛋白水的预热及蒸发浓缩，实现了二次废蒸汽的余热回收利用。蒸汽压缩机（8）采用罗茨式蒸汽压缩机，振动和噪声较大，压力缓冲及分离装置（9）扩大了蒸汽压缩机（8）出口的空间，可以起到有效的缓冲作用。
反应釜（6）具有夹套和盘管两套换热系统，则夹套采用压缩废蒸汽提供热能、盘管采用生蒸汽提供热能；压缩废蒸汽换热后产生的废冷凝水进入废冷凝水总管（11）、生蒸汽换热后产生的冷凝水进入冷凝水管（13）后回馈给锅炉循环使用。从而保证了蒸发浓缩系统一直有持续的生蒸汽供应，即保证了MVR系统的蒸发效率和稳定性。而且，反应釜（6）还用于蒸发浓缩浓度较高的蛋白水，采用生蒸汽进一步提高了换热效率。
2套降膜蒸发器（3）并联运行，均采用压缩废蒸汽提供热能，换热后产生的废冷凝水进入废冷凝水总管（11）；有效避免了第二效以后的降膜蒸发器使用的蒸汽温度和压力过低，导致蒸发浓缩效率低、速度慢的问题，以及最后一效废蒸汽无法回收利用的问题。
图1中，余热回收节能装置（17）为列管式结构，净水通过列管和上下水箱循环、废蒸汽和废冷凝水通到列管外的壳体中，用于对多余的压缩废蒸汽和换热后的残余废蒸汽进行余热回收，同时由于一般废冷凝水的温度在90℃左右，也对废冷凝水的余热也进行了回收，循环加热后的净水可以为锅炉供水。回收完余热的废冷凝水排出，废气送废气总管（14），此时的废气主要是不凝气，由于基本不含废蒸汽，气量很小，便于后续的废气处理。此外，通过比例阀（16）的开度控制送往余热回收节能装置（17）的压缩废蒸汽的量，可在实现产量和节能之间的协调控制的同时，对废蒸汽进行完全的回收和利用，实现最大化的节能和环保效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，其特征在于：包括物料预热器（1）、进料总管（2）、降膜蒸发器（3）、物料循环泵（4）、倒料管（5）、反应釜（6）、二次废蒸汽总管（7）、蒸汽压缩机（8）、压力缓冲及分离装置（9）、压缩废蒸汽总管（10）、废冷凝水总管（11）、生蒸汽管（12）、冷凝水管（13）、废气总管（14）；
需蒸发浓缩的物料经物料预热器（1）预热，进入进料总管（2），分配给降膜蒸发器（3），物料循环泵（4）强制实现物料在降膜蒸发器（3）内的循环蒸发，待物料蒸发到一定浓度时，经倒料管（5）送入反应釜（6）实现进一步的蒸发浓缩；
降膜蒸发器（3）和反应釜（6）蒸发物料产生的二次废蒸汽，经二次废蒸汽总管（7）进入蒸汽压缩机（8）进行压缩，得到压力和温度均提高的压缩废蒸汽，送入压力缓冲及分离装置（9）进行冷凝水和废气的分离，其余的压缩废蒸汽进入压缩废蒸汽总管（10）；
物料预热器（1）和降膜蒸发器（3）采用来自于压缩废蒸汽总管（10）的压缩废蒸汽提供热能，压缩废蒸汽换热后产生的废冷凝水进入废冷凝水总管（11）；
反应釜（6）采用来自于生蒸汽管（12）的生蒸汽提供热能，生蒸汽换热后产生的冷凝水经冷凝水管（13）排出。
2.根据权利要求1所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，其特征在于：所述的降膜蒸发器（3）和反应釜（6）在蒸汽压缩机（8）的作用下，内部的蒸汽压力为负压。
3.根据权利要求1所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，其特征在于：所述的降膜蒸发器（3）为2套及以上时，并联方式运行。
4.根据权利要求1所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，其特征在于：所述的反应釜（6）内只有2套换热系统时，采用生蒸汽提供热能；有2套及以上换热系统时，至少有1套采用生蒸汽提供热能，其余采用压缩废蒸汽提供热能。
5.根据权利要求1所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，其特征在于：包括物料捕集回收及分离装置（15），二次废蒸汽总管（7）中的废蒸汽经物料捕集回收及分离装置（15）进行物料的捕集和废气的分离，捕集到的物料回送给反应釜（6），分离出的空气和其他气体杂质经废气总管（14）排出。
6.根据权利要求1所述的采用MVR的降膜蒸发浓缩节能环保改造工艺，其特征在于：包括比例阀（16）、余热回收节能装置（17）、净水循环泵（18）；
多余的压缩废蒸汽经比例阀（16）从余热回收节能装置（17）的上部进入，换热后的废冷凝水及残余废蒸汽经废冷凝水总管（11）从余热回收节能装置（17）的下部进入，共同与余热回收节能装置（17）内部由净水循环泵（18）驱动循环的净水换热，换热后的废冷凝水排出，废气送入废气总管（14）排出。
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