機械蒸汽再壓縮系統的性能分析

趙遠揚，劉廣彬，李連生，楊啟超，王 樂，唐 斌，肖 軍

1 前言

機械蒸汽再壓縮（MVR）系統是一種基于循環工質自身熱量回收的熱力系統，可用于蒸發、精餾、提純和濃縮等多種工藝過程。

近年來，隨著我國環保壓力的逐漸增加，各種廢水處理技術被開發并逐漸推廣應用，如基于化學原理的各種污水處理技術、基于膜技術的超濾、納濾、反滲透等技術。MVR系統作為基于物理蒸發過程的水處理方法，在高含鹽廢水的處理過程中具有技術優勢，可用于油田污水脫鹽系統等工業污水處理過程［1］。MVR系統也可用于制鹽工業［2］、堿回收系統［3］和海水淡化系統［4，5］等。

同時，MVR系統作為一種節能蒸發裝置，與傳統多效蒸發系統比較，其節能效果顯著。近年作為多效蒸發系統的替代技術被逐步應用。文獻［6］研究表明在氨基酸溶液蒸發濃縮生產過程中，MVR蒸發技術比傳統的三效蒸發技術每年可節省85.7%的標準煤。

MVR作為一種兼具環保和節能的技術，正逐漸被重視并應用于我國廢水處理、物料濃縮結晶、低溫干燥等多個應用領域。本文從MVR基本原理出發，介紹系統構成及其熱力過程，研究系統各主要參數對系統性能的影響規律，分析MVR系統設計時運行參數確定、機型選擇和工藝優化等。

2 系統構成及熱力學原理

MVR系統的基本熱力過程如圖1所示。MVR系統不是一個完整的熱力循環，但其基本過程與制冷循環（即逆向卡諾循環）類似，特別是與蒸汽壓縮式制冷循環相似。圖1（a）給出了MVR的基本熱力過程，其中0-1過程與制冷循環中蒸發器的熱力過程相同，1-2過程與制冷循環中壓縮機的熱力過程相同，2-3過程與制冷循環中冷凝器的熱力過程相同。……