蒸汽壓縮機(jī)原理

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】隨著國內(nèi)能源成本的上升和環(huán)保要求的提高（廢水零排放的指標(biāo)要求），高效能量回收設(shè)備成為近些年發(fā)展的新趨勢。MVR（Mechanical Vapor Re-compression）-機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)，是指將蒸發(fā)（蒸餾等）過程的二次蒸汽（溫度低、壓力低）用壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，提高其溫度、壓力，重新作為熱源加熱需要被蒸發(fā)的物料，從而達(dá)到循環(huán)利用蒸汽的目的。蒸發(fā)過程不需要外加蒸汽，即用少量的電能獲得較多的熱能，從而減少系統(tǒng)對外界能源的需求的一項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)。MVR蒸發(fā)器中核心部件是蒸汽壓縮機(jī)，蒸汽壓縮機(jī)是熱回收系統(tǒng)對產(chǎn)生的新鮮蒸汽通過壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關(guān)鍵設(shè)備，對應(yīng)于傳統(tǒng)多效蒸發(fā)工藝設(shè)備，廣泛應(yīng)用于食品加工、化工、紙業(yè)、鹽場、制藥等領(lǐng)域的蒸汽壓縮再循環(huán)利用系統(tǒng)。

　　蒸汽壓縮機(jī)作用是將從再沸器出來的清潔蒸汽加壓，以達(dá)到工藝所需的壓力要求。該設(shè)備總體構(gòu)成較為復(fù)雜，主要由壓縮系統(tǒng)、蒸汽降溫器和潤滑系統(tǒng)三個基本單元組成。早在上世紀(jì)80年代，國際上一些從事傳統(tǒng)蒸發(fā)行業(yè)的大公司已致力于這種機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)的研制和開發(fā)，目前國內(nèi)該類產(chǎn)品大多是從國外配套引進(jìn)。目前采用的蒸汽壓縮機(jī)主要有容積式：羅茨式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)；離心式：多臺串接式離心式壓縮機(jī)、多級低速離心式鼓風(fēng)機(jī)、單級高速離心式鼓風(fēng)機(jī)、組裝式壓縮機(jī)等。而在實(shí)際應(yīng)用中多采用成熟的單級高速離心式蒸汽壓縮機(jī)和羅茨式蒸汽壓縮機(jī)。

　　MVR技術(shù)節(jié)能的核心是將二次蒸汽的熱焓通過壓縮提升其溫度作為熱源替代新鮮蒸汽，即外加一部分壓縮機(jī)做功來實(shí)現(xiàn)循環(huán)蒸發(fā)。從而可以不需要外部鮮蒸汽，依靠蒸發(fā)系統(tǒng)自循環(huán)來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的目的。這樣，原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率。從理論上來看，使用MVR蒸發(fā)技術(shù)比傳統(tǒng)多效蒸發(fā)技術(shù)節(jié)省80%以上的能源，節(jié)省90%以上的冷凝水。為使蒸發(fā)裝置的制造盡可能簡單和操作方便，經(jīng)常使用單效離心再壓縮器，也可以是高壓風(fēng)機(jī)或透平壓縮器。這些機(jī)器在1：1.2到1：2壓縮比范圍內(nèi)其體積流量較高。

　　蒸汽壓縮機(jī)是熱回收系統(tǒng)對產(chǎn)生的蒸汽通過壓縮作用而提高蒸汽溫度和壓力的關(guān)鍵設(shè)備。作用是將低壓（或低溫）的蒸汽加壓升溫，以達(dá)到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。蒸汽壓縮機(jī)總體構(gòu)成較為復(fù)雜，主要由壓縮系統(tǒng)、蒸汽降溫器和潤滑系統(tǒng)三個基本單元組成。再沸器（蒸發(fā)器）內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過內(nèi)嵌式微滴分離器除去蒸汽中的部分液體，然后再進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)或相應(yīng)的用汽點(diǎn)。在工藝設(shè)計(jì)時可留有不經(jīng)壓縮的蒸汽旁路，以自動控制而滿足生產(chǎn)對不同蒸汽壓力和溫度的要求或防止壓縮機(jī)出現(xiàn)故障時維修的余地。

　　壓縮系統(tǒng)

　　蒸汽壓縮機(jī)壓縮形式根據(jù)原理不同，是由一個整體的齒輪裝置驅(qū)動的單級離心壓縮機(jī)。根據(jù)不同的需求壓縮機(jī)的形式也不盡相同，一般常見的有羅茨式壓縮機(jī)（容積式）、離心式壓縮機(jī)（速度式）等。

　　蒸汽降溫器

　　蒸汽降溫器是一個特別設(shè)計(jì)的噴嘴，它安裝在回收蒸汽管中。使流動中的蒸汽使盡量多的水霧化為蒸汽。通向降溫器的供水流量由降溫器后的蒸汽的溫度來控制。

　　潤滑系統(tǒng)

　　潤滑系統(tǒng)包括油罐、兩個并聯(lián)的水冷式冷卻器、一套并聯(lián)的油過濾器和兩個油泵。主油泵是一個螺桿泵，直接由低速齒輪軸驅(qū)動。備用油泵由電機(jī)驅(qū)動在啟動時使用。油冷卻器是一個管狀的換熱器，油在換熱管中流動。油罐上安裝有油除沫器和電加熱器，潤滑油通過油冷卻器和油過濾器從油罐泵送到齒輪箱，油的溫度由油冷卻器旁路的溫度控制器調(diào)節(jié)。油過濾器上有壓差指示器，以檢測過濾器中的污染物。

　　蒸汽壓縮機(jī)形式

　　根據(jù)流體通過蒸汽壓縮機(jī)葉輪的方向，將相關(guān)設(shè)備稱為軸流、混流或離心式壓縮機(jī)。z*適用的壓縮機(jī)類型取決于相關(guān)應(yīng)用的操作條件。關(guān)鍵參數(shù)是需要達(dá)到的溫升和待壓縮蒸汽的流量。

　　在蒸發(fā)工業(yè)中，經(jīng)常是在真空范圍內(nèi)操作，加熱表面負(fù)荷中等，溫差小，所以通常采用離心式和羅茨式蒸汽壓縮機(jī)。

　　目前應(yīng)用于水蒸氣壓縮的蒸汽壓縮機(jī)類型主要包括有羅茨式與離心式兩種。對于羅茨式的蒸汽壓縮機(jī)而言其優(yōu)勢主要在于其壓比高，穩(wěn)定性較高。從機(jī)械的角度來看越低的轉(zhuǎn)速其穩(wěn)定性越高，通常情況下，羅茨式的蒸汽壓縮機(jī)為980rmp-1450rmp之間，而離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速通常在9000rmp以上，然而對于羅茨式蒸汽壓縮機(jī)而言，其體積流過小、單機(jī)效率低是其先天缺陷。從技術(shù)角度分析羅茨式蒸汽壓縮機(jī)輪子往往加工精度要求較高，才能把漏氣率降低到可接受的范圍之內(nèi)，而漏氣率是與整體的效率成反比的。相同加工精度的離心壓縮機(jī)漏氣率更小，效率更高。從材質(zhì)角度分析，羅茨壓縮機(jī)滾子之間間隙很小，不宜采用不銹鋼等剛度較低的材質(zhì)，否則易發(fā)生黏齒，所以一般采用碳鋼材質(zhì)。為了提高壓縮機(jī)的耐腐蝕能力，在設(shè)計(jì)上提高二次蒸汽的純度，壓縮機(jī)采用碳鋼鍍鎳鉻的材質(zhì)。而離心式蒸汽壓縮機(jī)的過流部件采用超級不銹鋼材質(zhì)（2507）或鈦材，設(shè)備抗腐蝕能力強(qiáng)，在相同的腐蝕環(huán)境中壽命高。從工作原理上看，羅茨式蒸汽壓縮機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，提供的壓差大，流量小，在高壓比小流量的工況中具有極大的優(yōu)勢。對離心式蒸汽壓縮機(jī)為壓差式風(fēng)機(jī)，提供的壓差小，流量大，排氣均勻，氣流無脈沖，在蒸發(fā)量較大的工況下通常被選用。

　　國內(nèi)蒸汽壓縮機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

　　國內(nèi)z*早開發(fā)介入MVR市場的代表是德維透平（離心式）和樂科（羅茨式），在2013年以前，市場不溫不火。近兩年，隨著能源成本的上升和廢水零排放的環(huán)保要求提高，蒸汽壓縮機(jī)在國內(nèi)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，尤其伴隨著沈鼓、陜鼓、金通靈、章鼓、三一重工、江增等大型機(jī)加工，風(fēng)機(jī)行業(yè)的介入，利用其原有人才和技術(shù)上和加工水平的優(yōu)勢，使得蒸汽壓縮機(jī)在技術(shù)上得到進(jìn)一步的提高，產(chǎn)品更加穩(wěn)定可靠，得到了用戶的信賴，使MVR產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，在許多行業(yè)也取代了一些國外大品牌的市場。蒸汽壓縮機(jī)市場會隨著這些重量級企業(yè)的重視和參與，競爭程度將愈加激烈。

　　由于MVR工藝所要解決的是整個蒸發(fā)、結(jié)晶工藝，因此，蒸汽壓縮機(jī)廠家在開發(fā)市場階段，所要解決的問題不止會有壓縮機(jī)本身的技術(shù)與維護(hù)問題，還要解決整個MVR工藝的問題，因此，未來會形成企業(yè)與設(shè)計(jì)單位與蒸發(fā)器廠家聯(lián)手共同開發(fā)MVR市場的局面。

　　蒸汽壓縮機(jī)的應(yīng)用

　　目前國內(nèi)的蒸汽壓縮機(jī)主要運(yùn)用于蒸發(fā)、結(jié)晶、塔器、干燥等化工領(lǐng)域，尤其在工業(yè)和市政廢水除鹽方面得到了廣泛發(fā)展。同時，也逐步取代了多效蒸發(fā)應(yīng)用的中藥和醫(yī)藥中間體提取、蛋白氨基酸提取、染料、果汁濃縮等傳統(tǒng)行業(yè)。由于可凝性氣體的通性，蒸汽壓縮機(jī)也可運(yùn)用溶劑回收這個方面，譬如甲醇、乙醇等。