Ngày nay, khi sản xuất công nghiệp tiếp tục theo đuổi hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, thiết bị bay hơi MVR, như một thiết bị bay hơi tiên tiến, đang dần nổi lên và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. MVR là viết tắt của quá trình nén hơi cơ học. Công nghệ này làm giảm đáng kể sự phụ thuộc vào năng lượng bên ngoài bằng cách tái chế một cách khéo léo năng lượng hơi nước thứ cấp do chính nó tạo ra, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường đáng kể cho các doanh nghiệp. Tiếp theo, chúng ta hãy xem xét sâu hơn về nguyên tắc làm việc, những lợi thế độc đáo và các kịch bản ứng dụng phong phú của MVR bay hơi . ​

I. Nguyên tắc làm việc của thiết bị bay hơi MVR

(I) Nguyên tắc cơ bản

Nguyên tắc cốt lõi của thiết bị bay hơi MVR là sử dụng máy nén để nén hơi nước thứ cấp được tạo ra trong quá trình bay hơi. Khi vật liệu được làm nóng và bay hơi trong thiết bị bay hơi, một lượng lớn nhiệt độ thấp và hơi nước thứ cấp áp suất thấp sẽ được tạo ra. Những hơi nước này chứa một lượng năng lượng nhất định, nhưng không thể được sử dụng trực tiếp để làm nóng vật liệu một lần nữa. Tại thời điểm này, máy nén đóng vai trò chính. Nó hút ở nhiệt độ thấp và hơi nước thứ cấp áp suất thấp và nén nó thông qua công việc cơ học, làm tăng đáng kể nhiệt độ và áp suất của hơi nước, và giá trị entanpy cũng tăng theo đó, do đó chuyển đổi nó thành nhiệt độ cao và hơi nước áp suất cao. Phần hơi nước nén này được gửi trở lại buồng sưởi ấm của thiết bị bay hơi và được sử dụng làm nguồn nhiệt để làm nóng vật liệu. Trong quá trình giải phóng nhiệt tiềm ẩn, hơi nước ngưng tụ vào nước lỏng và được thải ra, hoàn thành việc tái sử dụng năng lượng. Ngoài ra, sức nóng hợp lý của nước ngưng tụ có thể được sử dụng thêm để làm nóng nguyên liệu để làm bay hơi, nhận ra việc sử dụng năng lượng đa cấp và cải thiện đáng kể hiệu quả nhiệt. ​

(Ii) Giải thích chi tiết về quy trình làm việc

Sự bốc hơi vật chất: Vật liệu được xử lý đầu tiên vào buồng bay hơi của thiết bị bay hơi, trong đó vật liệu được làm nóng (hệ thống sưởi ban đầu thường có thể được thực hiện bằng một lượng nhỏ hơi nước tươi, v.v.), và dung môi (như nước) bắt đầu bay hơi, tạo ra hơi nước thứ cấp. Khi quá trình bay hơi tiếp tục, chất tan trong vật liệu dần dần cô đặc. ​

Nén hơi nước: Hơi nước thứ cấp được tạo ra từ buồng bay hơi đi vào máy nén. Máy nén thường bao gồm các loại ly tâm và rễ. Lấy ví dụ máy nén ly tâm làm máy nổ, nó sử dụng bánh công tác quay tốc độ cao để hoạt động trên hơi nước, tăng tốc độ và áp suất của hơi nước, do đó đạt được sự tăng nhiệt độ. Ví dụ, hơi nước bão hòa từ thiết bị bay hơi được nén từ trạng thái hút P1 = 1.9bar, T1 = 119 đến P2 = 2.7bar, T2 = 161 (tỷ lệ nén π = 1.4). ​

Trao đổi nhiệt và ngưng tụ: Hơi nước có nhiệt độ cao và áp suất cao nén vào buồng sưởi ấm của thiết bị bay hơi và trao đổi nhiệt với vật liệu trong buồng bay hơi. Hơi nước giải phóng nhiệt tiềm ẩn, và vật liệu hấp thụ nhiệt và tiếp tục bay hơi. Sau khi giải phóng nhiệt, hơi nước dần ngưng tụ vào nước lỏng và được xả qua ổ cắm ngưng tụ. ​

Lưu thông và kiểm soát: Trong toàn bộ quá trình, nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng và các thông số khác trong hệ thống được theo dõi trong thời gian thực thông qua các cảm biến. Hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh công suất của máy nén, tốc độ dòng của hơi nước và tốc độ cho ăn và xả của vật liệu theo các tham số này để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống bay hơi. Ví dụ, khi mức chất lỏng trong buồng bay hơi quá cao, tốc độ dòng bơm phóng điện được tự động tăng lên; Khi nhiệt độ trong phòng sưởi ấm quá thấp, máy nén được điều chỉnh để tăng nhiệt độ hơi nước.

Ii. Các thành phần chính của thiết bị bay hơi MVR

(I) Máy nén

Máy nén là thành phần cốt lõi của thiết bị bay hơi MVR và hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và mức tiêu thụ năng lượng của toàn bộ hệ thống. Các loại máy nén phổ biến bao gồm máy nén ly tâm và máy nén rễ.

Máy nén ly tâm: Nó có những ưu điểm của dòng khối lượng lớn, cấu trúc nhỏ gọn và hoạt động trơn tru. Nó sử dụng vòng quay tốc độ cao của bánh công tác để cho phép hơi nước thu được năng lượng dưới tác dụng của lực ly tâm và đạt được sự gia tăng áp suất và nhiệt độ. Nó phù hợp cho các hệ thống bay hơi quy mô lớn và có thể xử lý một lượng lớn hơi nước thứ cấp.

Máy nén rễ: Nó là một máy nén dịch chuyển tích cực với hiệu suất cao trong phạm vi tỷ lệ nén thấp hơn. Nó sử dụng hai cánh quạt quay đồng bộ để đẩy hơi nước từ đầu vào không khí vào ổ cắm không khí để đạt được nén hơi nước. Máy nén rễ được sử dụng rộng rãi trong một số trường hợp tỷ lệ nén không cao và tốc độ dòng chảy tương đối nhỏ.

(Ii) Dưới nước

Máy bay hơi là nơi vật liệu bay hơi, và thiết kế kết cấu của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả bay hơi và chất lượng sản phẩm. Các loại thiết bị bay hơi phổ biến bao gồm thiết bị bay hơi phim rơi, thiết bị bay hơi tuần hoàn bắt buộc, v.v.
​
Falling Film Evaporator: Vật liệu đi vào từ nhà phân phối chất lỏng ở đầu thiết bị bay hơi, và tạo thành một màng lỏng đồng nhất dọc theo thành bên trong của ống trao đổi nhiệt dưới tác động của trọng lực và chảy xuống dưới. Hơi nước nóng làm nóng vật liệu bên ngoài ống và vật liệu dần dần bay hơi trong dòng chảy. Máy bay hơi phim rơi có những ưu điểm của hiệu suất truyền nhiệt cao và thời gian cư trú vật liệu ngắn, và phù hợp với sự bay hơi của các vật liệu nhạy cảm với nhiệt. ​

Xuất hiện tuần hoàn bắt buộc: Vật liệu lưu thông ở tốc độ cao trong thiết bị bay hơi thông qua một máy bơm lưu thông. Sau khi vật liệu được làm nóng trong ống sưởi, nó đi vào buồng tách bay hơi để tách khí-lỏng. Thiết bị bay hơi tuần hoàn bắt buộc có thể xử lý các vật liệu có độ nhớt cao và dễ kết tinh, và sức mạnh được cung cấp bởi bơm lưu thông của nó có thể ngăn chặn vật liệu một cách hiệu quả và tắc nghẽn trong ống sưởi. ​

(Iii) Bộ trao đổi nhiệt

Bộ trao đổi nhiệt đóng vai trò chính trong việc chuyển nhiệt trong thiết bị bay hơi MVR. Trao đổi hơi nước nhiệt độ cao nén nhiệt với vật liệu sẽ bay hơi trong bộ trao đổi nhiệt, chuyển nhiệt sang vật liệu và tự ngưng vào nước lỏng. Hiệu suất truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sử dụng năng lượng của hệ thống. Các loại trao đổi nhiệt phổ biến bao gồm trao đổi nhiệt tấm và trao đổi nhiệt ống. ​

Bộ trao đổi nhiệt tấm: Nó bao gồm một loạt các tấm kim loại được xếp chồng lên nhau, với các kênh chất lỏng được hình thành giữa các tấm. Nó có những ưu điểm của hiệu quả truyền nhiệt cao, dấu chân nhỏ, dễ dàng làm sạch và bảo trì. ​

Bộ trao đổi nhiệt ống: Nó bao gồm các gói ống, vỏ, tấm ống và các thành phần khác. Dòng chảy trung bình vật liệu và sưởi ấm ở phía ống và phía vỏ tương ứng, và trao đổi nhiệt được thực hiện qua thành ống. Bộ trao đổi nhiệt ống có cấu trúc chắc chắn và phù hợp với nhiệt độ cao, áp suất cao và điều kiện làm việc có tính ăn mòn cao. ​

(Iv) Hệ thống điều khiển ​

Hệ thống điều khiển là sự đảm bảo cho hoạt động ổn định của thiết bị bay hơi MVR. Nó theo dõi nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng, tốc độ dòng chảy và các thông số khác trong hệ thống trong thời gian thực thông qua các cảm biến khác nhau và tự động điều chỉnh tốc độ máy nén, mở van hơi, tốc độ dòng bơm vật liệu và các bộ truyền động khác theo chiến lược điều khiển đặt trước để đảm bảo hệ thống hoạt động trong điều kiện làm việc tốt nhất. Hệ thống điều khiển nâng cao cũng có các chức năng ghi dữ liệu và giám sát từ xa, tạo điều kiện cho các nhà khai thác nắm bắt trạng thái hoạt động thiết bị trong thời gian thực và phân tích dữ liệu lịch sử để cung cấp cơ sở cho việc tối ưu hóa và bảo trì thiết bị.

Iii. Ưu điểm của thiết bị bay hơi MVR

(I) Hiệu quả năng lượng cao

Một trong những lợi thế lớn nhất của thiết bị bay hơi MVR là hiệu quả năng lượng cực kỳ cao. Thiết bị bay hơi truyền thống thường đòi hỏi một lượng lớn nguồn nhiệt bên ngoài (như hơi nước) để duy trì quá trình bay hơi, trong khi thiết bị bay hơi MVR làm giảm đáng kể nhu cầu về năng lượng bên ngoài bằng cách tái chế nhiệt tiềm ẩn của hơi nước thứ cấp. Theo thống kê, thiết bị bay hơi MVR có thể tiết kiệm 50% - 80% mức tiêu thụ năng lượng so với thiết bị bay hơi đa hiệu ứng truyền thống. Với giá năng lượng ngày càng tăng ngày nay, điều này chắc chắn mang lại tiết kiệm chi phí đáng kể cho các doanh nghiệp. Ví dụ, trong quá trình sản xuất của một doanh nghiệp hóa học, sau khi áp dụng thiết bị bay hơi MVR, chi phí tiêu thụ hơi nước hàng năm đã giảm hàng triệu nhân dân tệ.

(Ii) Chi phí vận hành thấp

Do giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng, chi phí vận hành của thiết bị bay hơi MVR cũng đã giảm đáng kể. Ngoài ra, thiết bị bay hơi MVR thường áp dụng một hệ thống điều khiển với mức độ tự động hóa cao, làm giảm khối lượng công việc của vận hành và bảo trì thủ công, và giảm thêm chi phí lao động. Đồng thời, thiết kế cấu trúc nhỏ gọn của nó làm cho dấu chân nhỏ hơn, giảm chi phí xây dựng và cho thuê nhà máy. Nhìn chung, thiết bị bay hơi MVR có thể tiết kiệm rất nhiều chi phí hoạt động cho các doanh nghiệp trong quá trình hoạt động dài hạn. ​

(Iii) Hiệu suất môi trường tốt

Tiêu thụ năng lượng thấp hơn có nghĩa là lượng khí thải nhà kính ít hơn. Trong quá trình hoạt động, thiết bị bay hơi MVR làm giảm sự phụ thuộc của nó vào các nguồn nhiệt bên ngoài (như hơi nước được tạo ra bởi nồi hơi đốt than và đốt dầu), làm giảm đáng kể sự phát xạ của các chất ô nhiễm như carbon dioxide và sulfur dioxide, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của xã hội ngày nay để bảo vệ môi trường. Ví dụ, trong một số ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm với các yêu cầu bảo vệ môi trường cực kỳ cao, thiết bị bay hơi MVR được sử dụng rộng rãi do hiệu suất môi trường tuyệt vời của chúng. ​

(Iv) Chất lượng sản phẩm cao ​

Trong quá trình bay hơi, thiết bị bay hơi MVR sử dụng chênh lệch nhiệt độ thấp hơn để trao đổi nhiệt, điều này có thể tránh sự suy giảm chất lượng của vật liệu do quá nóng. Lợi thế này đặc biệt rõ ràng đối với một số vật liệu nhạy cảm với nhiệt (như thuốc, nước ép trái cây, v.v.). Trong điều kiện bay hơi nhiệt độ thấp, các thành phần hiệu quả trong vật liệu có thể được giữ lại tốt hơn, do đó đảm bảo chất lượng và hương vị của sản phẩm. Ví dụ, trong quá trình nồng độ nước ép trái cây, việc sử dụng thiết bị bay hơi MVR có thể giữ lại vitamin và các thành phần hương thơm trong nước ép ở mức độ lớn nhất, làm cho nước ép cô đặc gần hơn với nước ép tươi.

(V) Hoạt động đơn giản và mức độ tự động hóa cao

Máy bay hơi MVR được trang bị một hệ thống điều khiển tiên tiến. Người vận hành chỉ cần đặt các tham số có liên quan trên giao diện điều khiển và thiết bị có thể chạy tự động. Hệ thống có thể tự động điều chỉnh trạng thái hoạt động theo các tham số được giám sát theo thời gian thực để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của quá trình bay hơi. Đồng thời, thiết bị cũng có chức năng chẩn đoán lỗi và báo động. Khi một tình huống bất thường xảy ra, người vận hành có thể được thông báo kịp thời để xử lý, điều này làm giảm đáng kể độ khó của hoạt động và cường độ lao động.

Iv. Kịch bản ứng dụng của thiết bị bay hơi MVR

(I) Ngành công nghiệp hóa chất

Xử lý nước thải: Một lượng lớn nước thải hữu cơ có độ muối cao, cao được tạo ra trong quá trình sản xuất hóa học. Máy bay hơi MVR có thể bay hơi và tập trung các chất thải này, tách muối và chất hữu cơ trong nước thải, và đạt được chất thải tiêu chuẩn hoặc tái sử dụng nước thải. Ví dụ, trong ngành công nghiệp hóa chất chlor-kiềm, thiết bị bay hơi MVR có thể được sử dụng để xử lý nước thải có chứa muối như natri clorua và natri hydroxit, thu hồi các chất hữu ích trong đó và giảm chi phí xử lý nước thải.

Salt crystallization: Khi thu hồi các muối vô cơ như natri clorua, natri sulfate và ammonium sulfate từ nước thải hóa học, thiết bị bay hơi MVR có thể làm cho dung dịch đạt đến trạng thái siêu bão hòa thông qua sự bay hơi và nồng độ, do đó đạt được sự kết tinh và kết tủa muối. So với các quá trình bay hơi và kết tinh truyền thống, phương pháp này có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và hiệu quả kết tinh cao hơn.

Phục hồi dung môi hữu cơ: Trong sản xuất hóa chất, nhiều dung môi hữu cơ (như ethanol, acetone, v.v.) cần được tái chế và tái sử dụng. Máy bay hơi MVR có thể bay hơi và riêng biệt các chất lỏng hỗn hợp có chứa dung môi hữu cơ, cô đặc và tái chế dung môi hữu cơ, giảm chi phí sản xuất và giảm ô nhiễm môi trường do dung môi hữu cơ.
​
(Ii) Ngành công nghiệp dược phẩm

Nồng độ chiết xuất y học Trung Quốc: Chiết xuất y học Trung Quốc có chứa một lượng lớn nước và cần được cô đặc để tăng nồng độ của các thành phần hoạt động. Các đặc tính bay hơi nhiệt độ thấp của thiết bị bay hơi MVR có thể ngăn chặn các thành phần nhạy cảm với nhiệt trong y học Trung Quốc bị phá hủy trong quá trình tập trung, đảm bảo hiệu quả của y học Trung Quốc. For example, MVR evaporators have been widely used in the concentration process of Chinese medicine extracts such as ginseng and angelica. ​

Nồng độ của nước dùng lên men: Trong quá trình sản xuất lên men của các loại thuốc như kháng sinh và axit amin, nước dùng lên men cần được cô đặc. Máy bay hơi MVR có thể tập trung hiệu quả nước dùng lên men trong khi vẫn duy trì hoạt động và độ tinh khiết của sản phẩm lên men và cải thiện chất lượng sản phẩm. ​

Phục hồi dung môi: Một lượng lớn dung môi hữu cơ, như ethanol và metanol, được sử dụng trong quá trình dược phẩm. Máy bay hơi MVR có thể được sử dụng để thu hồi các dung môi hữu cơ này, giảm chi phí sản xuất và đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường của sản xuất thuốc.
​
(Iii) Ngành công nghiệp thực phẩm

Nồng độ nước trái cây: Máy bay hơi MVR có thể cô đặc nước ép ở nhiệt độ thấp, giữ lại hương vị, màu sắc và chất dinh dưỡng của nước ép ở mức độ lớn nhất. Sau khi được tập trung bởi thiết bị bay hơi MVR, nước ép có hương vị phong phú hơn và dễ dàng lưu trữ và vận chuyển. Ví dụ, trong quá trình sản xuất nước cam, nước táo và các loại nước ép khác, thiết bị bay hơi MVR đã trở thành thiết bị tập trung chính thống. ​

Xử lý sữa: Trong quá trình tập trung của các sản phẩm sữa như sữa và váng sữa, thiết bị bay hơi MVR có thể tránh được sự hư hỏng của nhiệt độ cao đối với các chất dinh dưỡng như protein và chất béo trong các sản phẩm sữa, và đảm bảo chất lượng của các sản phẩm sữa. Đồng thời, thông qua sự tập trung, thời hạn sử dụng của các sản phẩm sữa có thể được mở rộng và giá trị gia tăng của sản phẩm có thể được tăng lên. ​

Nồng độ chất lỏng đường: Đối với nồng độ chất lỏng đường như xi -rô và mật ong, thiết bị bay hơi MVR có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn để ngăn chất lỏng đường caramen do quá nóng, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Chất lỏng đường cô đặc có nồng độ cao hơn, thuận tiện cho việc chế biến và đóng gói tiếp theo.

(Iv) Công nghiệp bảo vệ môi trường

Điều trị nước rỉ: Leachate chứa một lượng lớn chất hữu cơ, nitơ amoniac, kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm khác, rất khó điều trị. Máy bay hơi MVR có thể bay hơi và tập trung nước rỉ, giảm thể tích nước rỉ rác và giảm tải trọng điều trị tiếp theo. Đồng thời, một phần tài nguyên nước có thể được phục hồi thông qua sự bay hơi và tập trung, và tài nguyên có thể được tái chế. ​

Xử lý nước thải mạ điện: Nước thải mạ điện chứa một lượng lớn các ion kim loại nặng (như crom, niken, đồng, v.v.) và xyanua và các chất có hại khác. Máy bay hơi MVR có thể bay hơi và tập trung nước thải, tách các ion kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm khác, và nhận ra việc tái sử dụng nước thải và thu hồi kim loại nặng. Ví dụ, trong xử lý nước thải mạ crôm, thiết bị bay hơi MVR có thể cô đặc và thu hồi các ion crom trong nước thải để sản xuất mạ điện một lần nữa. ​

In và nhuộm nước thải xử lý: In và nhuộm nước thải chứa một lượng lớn các chất gây ô nhiễm như thuốc nhuộm, phụ trợ và muối vô cơ, với màu tối và cá tuyết cao. Máy bay hơi MVR có thể bay hơi và tập trung in và nhuộm nước thải, loại bỏ muối và thuốc nhuộm từ nước thải, làm cho nước thải đáp ứng các tiêu chuẩn tái sử dụng, và giảm tiêu thụ tài nguyên nước và xả nước thải của các doanh nghiệp in và nhuộm. ​

(V) Sự khử mặn nước biển và phục hồi tài nguyên

Điều trị bằng nước tập trung thẩm thấu ngược: Thẩm thấu ngược là một công nghệ thường được sử dụng trong khử mặn nước biển và xử lý nước thải, nhưng nó sẽ tạo ra một lượng nước đậm đặc nhất định. Máy bay hơi MVR có thể tập trung thêm thẩm thấu ngược nước tập trung, thu hồi tài nguyên nước trong đó và cải thiện tỷ lệ sử dụng tài nguyên nước. Đồng thời, thể tích của nước cô đặc bị giảm, thuận tiện cho việc điều trị và xử lý tiếp theo. ​

Chiết xuất lithium từ Salt Lake: Nước muối Salt Lake chứa tài nguyên lithium phong phú, nhưng nồng độ lithium thấp, vì vậy nó cần được tập trung và chiết xuất. Máy bay hơi MVR đóng một vai trò quan trọng trong quá trình khai thác lithium từ Salt Lake. Bằng cách làm bay hơi và cô đặc nước muối hồ muối, nồng độ lithium được tăng lên, cung cấp các điều kiện thuận lợi hơn cho quá trình chiết xuất lithium tiếp theo.

V. So sánh giữa thiết bị bay hơi MVR và thiết bị bay hơi khác

Để hiểu được các đặc điểm của thiết bị bay hơi MVR theo trực giác hơn, chúng tôi so sánh nó với thiết bị bay hơi đa hiệu lực truyền thống và thiết bị bay hơi phản hồi hơi nhiệt (TVR). So sánh cụ thể được hiển thị trong bảng sau:

Như có thể thấy từ bảng so sánh, thiết bị bay hơi MVR có những ưu điểm rõ ràng trong tiêu thụ năng lượng, chi phí vận hành, hiệu suất bảo vệ môi trường và chất lượng sản phẩm, và đặc biệt phù hợp với các ngành công nghiệp và các kịch bản ứng dụng nhạy cảm với chi phí năng lượng và có yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm. ​

Vi. Kết luận

Là một công nghệ bay hơi sáng tạo, thiết bị bay hơi MVR đã cho thấy triển vọng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như hóa chất, dược phẩm, thực phẩm và bảo vệ môi trường do nhiều lợi thế của nó như hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cao, bảo vệ môi trường, chất lượng sản phẩm cao và hoạt động đơn giản. Với sự chú ý ngày càng tăng đối với các vấn đề năng lượng và các yêu cầu bảo vệ môi trường, thiết bị bay hơi MVR chắc chắn sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn trong sản xuất công nghiệp trong tương lai và cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho các doanh nghiệp để đạt được sự phát triển bền vững. Khi chọn thiết bị bay hơi MVR, các doanh nghiệp nên xem xét hiệu suất, chi phí đầu tư và chi phí vận hành của thiết bị theo nhu cầu sản xuất của chính họ, đặc điểm vật liệu, cung cấp năng lượng và các yếu tố khác, và chọn các thiết bị và giải pháp xử lý phù hợp nhất. Đồng thời, với sự tiến bộ liên tục của khoa học và công nghệ, công nghệ thiết bị bay hơi MVR cũng không ngừng phát triển và cải thiện, và dự kiến ​​sẽ được áp dụng trong nhiều lĩnh vực hơn trong tương lai và đạt được lợi ích kinh tế và xã hội tốt hơn.