蒸發(fā)是化工行業(yè)中常用的操作之一，在當(dāng)今這個(gè)能源緊缺的社會(huì)，對(duì)于蒸發(fā)過程節(jié)能的研究顯得尤為重要。
蒸發(fā)裝置的運(yùn)行成本主要取決于能耗，在穩(wěn)定的操作條件下，進(jìn)出系統(tǒng)的能量一定是平衡的。通過對(duì)蒸發(fā)裝置智能化熱配置，可以使系統(tǒng)的能耗滿足用戶各自不同的需求。通常采取三種基本技術(shù)來達(dá)到節(jié)能的目的：
多效蒸發(fā)（MEE）
熱力蒸汽再壓縮(TVR)
機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)
單獨(dú)采用以上一種技術(shù)就能大大降低能耗。為將投資和運(yùn)行成本降到最低，經(jīng)常同時(shí)采用其中的兩種。對(duì)于非常成熟的蒸發(fā)裝置，可能使用全部的三項(xiàng)技術(shù)。
多效蒸發(fā)（MEE）
在多效蒸發(fā)裝置中，由新蒸汽加熱第一效產(chǎn)生的蒸汽不進(jìn)入冷凝器，而是作為第二效的加熱介質(zhì)得以再次利用。這樣可以將新蒸汽消耗有效降低約50%。重復(fù)利用此原理，可進(jìn)一步降低新蒸汽消耗。
總溫差是第一效的最大允許加熱溫度和最后一效的最低沸點(diǎn)之差，這個(gè)溫差在其中各效間分配，所以每效的溫差隨著效數(shù)增加而減少。由此，為了達(dá)到要求的蒸發(fā)量，各效的加熱表面積必須相應(yīng)擴(kuò)大，但溫差較低。下圖表明隨著蒸發(fā)裝置的效數(shù)增加，全部各效的總加熱表面積也呈線性比例增加。因此，投資費(fèi)用大幅上漲，而節(jié)省的能量卻越來越少。
蒸汽消耗(%)、總加熱面積(ΣF)和蒸發(fā)裝置效數(shù)的關(guān)系曲線圖
雙效直接加熱蒸發(fā)器的熱流圖如下所示：
A 產(chǎn)品， B 殘余蒸汽 ，C 濃縮液 ，D 動(dòng)力蒸汽 ，E 動(dòng)力蒸汽冷凝水 ，F(xiàn) 二次蒸汽冷凝水 ，V 熱損失
熱力蒸汽再壓縮技術(shù)（TVR）
熱力蒸汽再壓縮時(shí)，根據(jù)熱泵原理，來自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力，即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據(jù)噴射泵原理來操作，沒有活動(dòng)件，設(shè)計(jì)簡單而有效，并能確保最高的工作可靠性。
使用一臺(tái)熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發(fā)器具有相同的節(jié)省蒸汽/節(jié)能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作需要一定數(shù)量的新蒸汽，即所謂的動(dòng)力蒸汽。這些動(dòng)力蒸汽必須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動(dòng)力蒸汽所提供的能量相當(dāng)。
熱力蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖如下所示：
A 產(chǎn)品 B 二次蒸汽 B1 殘余蒸汽 C 濃縮液 D 動(dòng)力蒸汽 E 動(dòng)力蒸汽冷凝水 V 熱損失
機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)（MVR）
機(jī)械蒸汽再壓縮時(shí)，通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)將蒸發(fā)器蒸出的蒸汽壓縮至較高壓力。因此再壓縮機(jī)也作為熱泵來工作，給蒸汽增加能量。與用循環(huán)工藝流體(即封閉系統(tǒng)，制冷循環(huán))的壓縮熱泵相反，因?yàn)檎羝賶嚎s機(jī)是作為開放系統(tǒng)來工作，故可將其視為特殊的壓縮熱泵。在蒸汽壓縮和隨后的加熱蒸汽冷凝之后，冷凝液離開循環(huán)。加熱蒸汽(熱的一側(cè))與二次蒸汽(冷的一側(cè))被蒸發(fā)器的換熱表面分隔開來。
開放式壓縮熱泵與封閉式壓縮熱泵的對(duì)比表明：在開放系統(tǒng)中的蒸發(fā)器表面基本上取代了封閉系統(tǒng)中工藝流體膨脹閥的功能。通過使用相對(duì)少的能量，即在壓縮熱泵情況下的壓縮機(jī)葉輪的機(jī)械能，能量被加入工藝加熱介質(zhì)中并進(jìn)入連續(xù)循環(huán)。在此情況下，不需要一次蒸汽作為加熱介質(zhì)。
機(jī)械蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖如下所示：
A 產(chǎn)品 ，B 二次蒸汽 ，B1 殘余蒸汽， C 濃縮液 ，D 電能， E 動(dòng)力蒸汽冷凝水， V 熱損失
在多效熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)中，待釋放的冷凝熱仍然很高。在多效裝置中，如果有n效，冷凝熱約為一次能量輸入的1/n。而且，蒸汽噴射壓縮器只能壓縮一部分的二次蒸汽，動(dòng)力蒸汽的能量必須作為余熱釋放給冷卻水。然而，開放式壓縮熱泵原理的使用可以顯著減少甚至消除通過冷凝器釋放的熱量。為達(dá)到最終的熱平衡，可能需要少量的剩余能量或殘余蒸汽的冷凝，因此允許恒定的壓力比和穩(wěn)定的操作條件。
采用機(jī)械蒸汽再壓縮的原因
■ 單位能量消耗低
■ 因溫差低使產(chǎn)品的蒸發(fā)溫和
■ 由于常用單效使產(chǎn)品停留時(shí)間短
■ 工藝簡單，實(shí)用性強(qiáng)
■ 部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)特性優(yōu)異
■ 運(yùn)行成本低
