Принцип действия вакуумно-выпарной установки с MVR компрессором (пластинчатый тип)
Аббревиатура MVR (Mechanical Vapor Recompression) обозначает технологию, позволяющую почти полностью отказаться от потребления первичного пара (греющего) и использовать в качестве осовного источника энергии только электричество для привода компрессора.
Принцип действия вакуумно-выпарной установки с MVR (Mechanical Vapor Recompression) и рекуперацией тепла конденсата основан на многократном использовании энергии пара за счет его сжатия и утилизации остаточного тепла.
Краткая схема работы:
1. Нагрев и испарение: Исходный раствор нагревается в теплообменнике за счет тепла конденсата (рекуперация). Затем он поступает в выпарной аппарат, где при пониженном давлении (вакууме) закипает при низкой температуре. Образуется вторичный пар.
2. Сжатие компрессором (MVR): Весь вторичный пар отсасывается из сепаратора и сжимается механическим компрессором (MVR). При сжатии повышается его давление и температура.
3. Нагрев исходным паром: Сжатый горячий пар подается в греющую камеру (рубашку) того же выпарного аппарата. Отдавая тепло через стенки кипящему раствору, он конденсируется. Таким образом, тепло, затраченное на испарение, возвращается обратно в цикл, и дополнительный греющий пар требуется только при запуске.
4. Рекуперация тепла конденсата:
Конденсат (дистиллят), образовавшийся в греющей камере из сжатого пара, имеет высокую температуру.
Этот горячий конденсат проходит через теплообменник, где нагревает входящий холодный исходный раствор перед подачей в аппарат.
Это позволяет дополнительно экономить энергию, так как раствор приходит в аппарат уже подогретым.
Основные компоненты системы
Технологическая схема и цикл работы
1. Принцип работы комбинированной системы "MVR + Тепловой насос рекуперации"
В базовой MVR-установке основная экономия достигается за счёт сжатия вторичного пара. Однако дистиллят (конденсат) и горячий концентрат выходят из системы с температурой 60–80°C. Без рекуперации это тепло теряется безвозвратно.
Как работает доработка:
Контур теплового насоса: В систему добавляется парокомпрессионный тепловой насос (работающий на хладагенте, например, R134a). Испаритель теплового насоса охлаждает поток дистиллята (с 75°C до 20–30°C), забирая его тепло.
Повышение потенциала: Тепловой насос "поднимает" температуру этого тепла на более высокий уровень (например, до 85–90°C).
Нагрев исходного продукта: это тепло передаётся исходному холодному продукту через конденсатор теплового насоса (или дополнительный подогреватель) перед подачей в основной испаритель. Таким образом, продукт поступает в вакуумный аппарат уже горячим, что снижает нагрузку на MVR-компрессор.
Результат: MVR-компрессору больше не нужно тратить энергию на нагрев продукта от цеховой температуры (10–20°C) до температуры кипения (60–70°C) — он лишь поддерживает кипение. Это снижает удельный расход электроэнергии на килограмм выпаренной воды.
Таблица 1: Таблица каталожных моделей
| Модель | Испаренная влага, кг/ч | Тепловая нагрузка испарения, кВт | MVR Roots компрессор, м³/мин | Мощность MVR, кВт | Основной теплообменник MVR, м² | Циркуляционный насос продукта, м³/ч | Кратность циркуляции* |
| ВВУ-MVR-100 | 100 | 66 | 20 | 5,5–7,5 | 8–10 | 12–14 | 45–60 |
| ВВУ-MVR-250 | 250 | 164 | 46 | 11–15 | 20–25 | 30–33 | 45–60 |
| ВВУ-MVR-500 | 500 | 328 | 92 | 22–30 | 40–45 | 60–65 | 45–60 |
| ВВУ-MVR-750 | 750 | 492 | 138 | 37–45 | 60–70 | 90–100 | 45–60 |
| ВВУ-MVR-1000 | 1000 | 656 | 185 | 55–75 | 80–90 | 120–130 | 45–60 |
| ВВУ-MVR-1250 | 1250 | 819 | 220 | 75–90 | 100–115 | 150–165 | 45–60 |
*Кратность зависит от фактической подачи продукта и концентрации. Для белкового гидролизата рекомендуется высокая циркуляция, чтобы снизить пригар и локальный перегрев.
Испарительная емкость и сепарация пара
|
Модель |
Рекомендуемый диаметр испарителя |
Высота емкости |
Вход продукта от нижней точки |
Свободная высота над входом |
Выход пара |
|
ВВУ-MVR-100 |
Ø800 мм |
3000 мм |
1000 мм |
≥2000 мм |
DN150–DN200 |
|
ВВУ-MVR-250 |
Ø1100 мм |
3200 мм |
1200 мм |
≥2000 мм |
DN200–DN250 |
|
ВВУ-MVR-500 |
Ø1500 мм |
3500 мм |
1200 мм |
≥2000 мм |
DN250–DN300 |
|
ВВУ-MVR-750 |
Ø1800 мм |
3800 мм |
1400 мм |
≥2000 мм |
DN300–DN350 |
|
ВВУ-MVR-1000 |
Ø2000 мм |
4200 мм |
1600 мм |
≥2000 мм |
DN350–DN400 |
|
ВВУ-MVR-1250 |
Ø2200–2400 мм |
4500 мм |
1800 мм |
≥2000 мм |
DN400–DN450 |
Пусковой вакуум и конденсатор запуска
Расчет только для запуска до образования устойчивой паровой фазы MVR.
|
Модель |
Водокольцевой насос, м³/ч |
Мощность насоса, кВт |
Пусковой конденсатор, кВт |
Площадь конденсатора, м² |
Вода +5 → +25 °C, м³/ч |
|
ВВУ-MVR-100 |
80–100 |
4–5,5 |
12–15 |
1,5–2 |
0,7–1,0 |
|
ВВУ-MVR-250 |
120–160 |
5,5–7,5 |
30–35 |
2–3 |
1,5–2,0 |
|
ВВУ-MVR-500 |
160–200 |
7,5–11 |
60–70 |
3–4 |
3,0–3,5 |
|
ВВУ-MVR-750 |
220–250 |
11–15 |
90–100 |
4–5 |
4,5–5,0 |
|
ВВУ-MVR-1000 |
300–350 |
15–18,5 |
120–140 |
5–6 |
6,0–7,0 |
|
ВВУ-MVR-1250 |
400–450 |
18,5–22 |
150–170 |
6–8 |
7,5–8,5 |
Рекомендуемое каталожное описание
ВВУ-MVR — вакуумно-выпарная установка с механической рекомпрессией пара Roots-типа предназначена для концентрирования белковых гидролизатов, аминокислотных растворов, ферментных гидролизатов, пищевых экстрактов и термочувствительных продуктов при низкой температуре кипения.
Комплектация:
| Узел | Описание |
| Испарительная емкость | вертикальная, AISI 316L, без встроенного каплеуловителя |
| Отдельный сепаратор пара | с металлической сетчатой набивкой AISI 316L |
| MVR Roots-компрессор | с частотным регулированием |
| Основной теплообменник | пластинчатый или кожухотрубный, продукт/пар MVR |
| Циркуляционный насос | санитарный, для вязкого белкового продукта |
| Пусковой конденсатор | работает только на запуск установки |
| Водокольцевой вакуумный насос | запуск вакуума и удаление неконденсируемых газов |
| Автоматика | PLC + HMI, контроль температуры, давления, уровня, вакуума |
| CIP-мойка | подключение к внешней или локальной CIP-станции |
