基于機械蒸汽再壓縮系統(tǒng)的制藥行業(yè)蒸發(fā)工藝節(jié)能研究.pdf

1、蒸發(fā)工藝是制藥行業(yè)中一項高耗能生產(chǎn)過程，工藝中產(chǎn)生的二次蒸汽，由于直接排放大氣造成余熱能源極大浪費。本文提出機械式蒸汽再壓縮縮技術(shù)(MVR)，通過對二次蒸汽的再壓縮實現(xiàn)外排蒸汽潛熱的回收利用，旨在提高制藥行業(yè)蒸發(fā)工藝能源利用率，減少能源消耗。
　　本文介紹了MVR系統(tǒng)的原理與運行流程，利用系統(tǒng)能量守恒、壓縮比與換熱溫差關(guān)系、蒸汽壓縮機特性曲線建立MVR系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。對壓縮機轉(zhuǎn)速、蒸發(fā)器傳熱系數(shù)進行模擬計算，得到不同工況下各參數(shù)的理

2、論值。
　　針對機械蒸汽再壓縮技術(shù)在中藥濃縮中的節(jié)能改造實例，以40％vol乙醇作為蒸發(fā)介質(zhì)，對MVR系統(tǒng)進行性能測試實驗。實驗結(jié)果顯示，當(dāng)蒸發(fā)壓力恒定時，系統(tǒng)的蒸發(fā)量、壓縮比、換熱溫差均隨離心式壓縮機轉(zhuǎn)速加而上升。當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速達到16000rpm時，系統(tǒng)的最大蒸發(fā)量為2870kg/h，此工況下壓縮機的性能系數(shù)(COP)與單位電耗蒸發(fā)量(SMER)分別可達到15.3與21.5kg/kW·h。當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速恒定時，提高蒸發(fā)壓力有利于提

3、升蒸發(fā)量與COP。
　　理論分析了離心式與旋渦式兩種壓縮機的特點，對比了離心式與旋渦式壓縮機驅(qū)動的兩套MVR系統(tǒng)的運行效果。對比結(jié)果表明，在相同的設(shè)計蒸發(fā)量下，離心式壓縮機的平均蒸發(fā)量比旋渦式壓縮機高637kg/h，其COP比旋渦式壓縮機COP高4.3，證明在保證氣密性的前提下，離心式壓縮機比旋渦式壓縮機更適用于含乙醇溶媒的蒸發(fā)濃縮，運行效果更佳。
　　基于熱力學(xué)第二定律，計算出MVR系統(tǒng)總(火用)效率以及各部分設(shè)備的(火用

4、)損失。系統(tǒng)的總(火用)效率約為9.1％。蒸汽壓縮機(火用)損失為30.02kW，占系統(tǒng)總支付(火用)的23.1％;蒸發(fā)器(火用)損失為27.38kW，占了總(火用)值的21.1％;預(yù)熱器的(火用)損失為48.79kW，占了總(火用)值的37.5％;輔助泵的(火用)損失為12.08kW，占了總支付(火用)的9.2％。因此，提高預(yù)熱板式換熱器、壓縮機與蒸發(fā)器(火用)效率成為關(guān)鍵。
　　MVR系統(tǒng)投產(chǎn)后，車間的蒸汽使用量明顯降低而電能