Principe de base de l'évaporateur MVR

L’évaporateur MVR est une abréviation de compression mécanique de vapeur en anglais. MVR est une technologie qui réutilise l'énergie générée par sa propre vapeur secondaire pour réduire la demande d'énergie externe.
La vapeur secondaire, après avoir été comprimée par le compresseur, augmente en pression et en température, et l'enthalpie augmente en conséquence. Il est envoyé à la chambre de chauffage de l'évaporateur sous forme de vapeur de chauffage, qui est utilisée pour générer de la vapeur pour maintenir l'état d'évaporation du matériau liquide. La vapeur de chauffage elle-même transfère la chaleur au matériau lui-même et la condense en eau. De cette manière, la vapeur qui devait initialement être rejetée est pleinement utilisée, la chaleur latente est récupérée et l’efficacité thermique est améliorée.
Dès les années 1960, l’Allemagne et la France avaient appliqué avec succès cette technologie à des industries telles que la chimie, la pharmacie, la fabrication du papier, le traitement des eaux usées et le dessalement de l’eau de mer.
Le processus de travail consiste à comprimer la vapeur à basse température à travers un compresseur, à augmenter la température et la pression, à augmenter l'enthalpie, puis à entrer dans l'échangeur de chaleur pour la condensation afin d'utiliser pleinement la chaleur latente de la vapeur. À l'exception du démarrage, il n'est pas nécessaire de générer de la vapeur pendant tout le processus d'évaporation.
Dans le processus d'évaporation multi-effets, la vapeur secondaire d'un certain effet dans l'évaporateur ne peut pas être directement utilisée comme source de chaleur primaire, mais ne peut être utilisée que comme source de chaleur secondaire ou secondaire. En tant que source de chaleur primaire, une énergie supplémentaire doit être apportée pour augmenter sa température (pression). La pompe à jet de vapeur ne peut comprimer qu'une partie de la vapeur secondaire, tandis que l'évaporateur MVR peut comprimer toute la vapeur secondaire de l'évaporateur.
La solution circule dans un évaporateur à film tombant via une pompe de circulation de matériau à l'intérieur du tube chauffant. La vapeur initiale est chauffée par de la vapeur fraîche à l'extérieur du tuyau, qui chauffe et fait bouillir la solution pour produire de la vapeur secondaire. La vapeur secondaire résultante est aspirée par un ventilateur turbocompressé et, après mise sous pression, la température de la vapeur secondaire augmente. Il sert de source de chauffage et entre dans la chambre de chauffage pour une évaporation cyclique. Après un démarrage normal, le turbocompresseur aspire la vapeur secondaire, qui est pressurisée et convertie en vapeur de chauffage, circulant et s'évaporant continuellement. L'eau évaporée finit par se transformer en condensat et est évacuée.
Pour des raisons de coût, les compresseurs centrifuges à un étage et les ventilateurs haute pression sont couramment utilisés dans les systèmes mécaniques de recompression de vapeur. Par conséquent, l’explication suivante concerne ce type de conception. Un compresseur centrifuge est une machine de contrôle de volume, qui maintient un débit volumique presque constant quelle que soit la pression d'aspiration. La variation du débit massique est proportionnelle à la pression d'aspiration absolue.
Le cycle de compression d'un compresseur centrifuge à un étage est représenté dans un diagramme enthalpique-entropique. Puissance requise pour un compresseur centrifuge mono-étage :
Par exemple, comprimer la vapeur d'eau saturée de l'évaporateur de l'état d'aspiration p1=1,9 bar, t1=119 degré à p2=2,7 bar, t2=161 degré ( taux de compression Π= 1.4). Le cycle de compression suit une courbe polytropique 1-2, augmentant l'enthalpie spécifique de la vapeur Δ HP. Pour l'enthalpie spécifique h2 de la vapeur, celle-ci entre dans le réchauffeur de l'évaporateur à cette température via l'équation du rendement interne (rendement isentropique) du compresseur. Basé sur la quantité de vapeur inhalée, kg/h. Travail de compression variable (effectif) de l'unité HP, kJ/kg. Travail de compression isentropique de l'unité Hs, kJ/kg.
Le rendement isentropique (efficacité interne) d'un compresseur dépend, entre autres facteurs, de l'indice polytropique de l'unité de travail de compression variable hp κ et de la masse molaire M du gaz inhalé, ainsi que de la température d'inhalation et de la montée en pression requise. Pour la puissance de couplage réelle du moteur principal (moteur électrique, moteur à gaz, turbine, etc.), une marge de perte mécanique plus importante est prise en compte. Un compresseur centrifuge à un étage avec une roue fabriquée à partir de matériaux standards peut atteindre une augmentation de la pression de vapeur d'eau avec un facteur de compression de 1,8. Si des matériaux de meilleure qualité tels que le titane sont utilisés, le facteur de compression peut atteindre jusqu'à 2,5. De cette manière, la pression finale p2 est 1,8 fois la pression d'aspiration p1, soit au maximum 2,5 fois, ce qui correspond à une augmentation de la température de la vapeur saturée d'environ 12-18K, avec une élévation maximale de la température pouvant atteindre 30K. , en fonction de la pression d'aspiration. En ce qui concerne la technologie d’évaporation, la pratique habituelle consiste à représenter sa pression en fonction de la température d’ébullition correspondante de l’eau. De cette façon, la différence de température effective est directement représentée.
Le principe de la recompression mécanique de la vapeur
L'équipement d'évaporation est compact, occupe une petite surface et nécessite peu d'espace. Cela peut également éliminer le système de refroidissement. Pour les usines existantes qui nécessitent une extension de l'équipement d'évaporation pour l'approvisionnement en vapeur, une capacité d'approvisionnement en eau insuffisante et un espace insuffisant, en particulier dans les situations où l'évaporation à basse température nécessite la condensation de l'eau réfrigérée, cela peut réaliser à la fois des économies d'investissement et de bons effets d'économie d'énergie.