突破性的中药浓缩节能新技术探析

一装备应用与研究◆zhuangbeiyingyongYuYanjiu突破性的中药浓缩节能新技术探析刘旭海王谷洪(江中制药集团有限责任公司，江西南昌330096)摘要：介绍了MVR浓缩技术的工作原理、技术特点和MVR压缩机的几种形式，并通过与传统浓缩器的能耗比较，证明了MVR技术能够降低能源成本，减少对蒸汽的依赖，减轻对大气的污染，减少除尘费用。关键词：MVR技术；浓缩；节能；环保0引言传统的中药浓缩蒸发技术温度偏高，浸膏颜色偏深，不适合热敏性中药浓缩，且蒸发器管道结垢严重，结垢后清洗的劳动强度大，公用系统投资大。其中，浓缩能耗成本占中药提取过程能耗的1／3。因此，降低浓缩能耗的改革势在必行。现在，一项突破性的节能新技术已在中药提取领域诞生，这就是MVR浓缩技术。MVR是蒸汽机械再压缩(MechanicalVaporRecompression)的英文缩写，它是将从分离器中抽取出来的低品味蒸汽经过压缩机压缩后，其温度和压力升高，以作为蒸发器的热源，用于加热液体，蒸发器不需要再从其他地方补充热源，从而减少了其对外界能源的需求。1MVR的工作原理传统的三效蒸发过程中，蒸发器一效和二效的二次蒸汽不能直接作为本效的热源，只能作为次效的热源。而且，第三效产生的二次蒸汽也被冷凝排掉了，这就使得二次蒸汽中所蕴含的能量被排放在系统之外而造成浪费。蒸发器是将需要蒸发的溶液在蒸发器里和热源蒸汽进行换热，产生蒸汽。通常根据不同性质的溶液来选择不同类型的蒸发器。分离器用于蒸汽和液体的分离，根据不同性质的溶液可以选择不同的分离器，一般有离心分离器、重力22中国制药装备·2013年5月·第5辑分离器或者有特殊结构的分离器。真空系统用以维持整个系统的真空度，从装置中抽出部分空气、不凝气体以及被溶液带入的气体，以达到系统稳定的蒸发状态。泵用以输送待蒸发的溶液以及浓缩后的溶液。根据不同性质的溶液选择不同类型的泵，一般可以使用离心泵、容积泵、螺杆泵。压缩机系统是通过压缩二次蒸汽提供蒸发热源，提高二次蒸汽的热焓。根据不同流量和压缩比的要求可以选择多种压缩机，对于升压加大的情况，可以采用多级压缩机串联使用的方法。MVR的工作原理类似于热泵，如图1所示。在启动时将生蒸汽通入蒸发器，在管壁外给热将管壁内的溶液加热沸腾产生二次蒸汽，产生的二次蒸汽由压缩风机吸入增压后，二次蒸汽温度和压力升高，作为热源进入加热室加热浓缩液。管壁内的溶液通过循环泵在加热管内循环，源源不断地被循环加热蒸发，直至液体浓缩到所需浓度。冷凝下来的水与提取液进行再次换热后排出，排出的冷凝水COD(化学需氧量)小于50mg／L。排出的冷凝水由于COD值很低且具有较高的热焓值，可以用于非洁净区容器的清洗等。为使蒸发装置的制造尽可能简单和操作方便，一般将其设计成单效浓缩器+压缩机的方式，压缩机可以是罗茨风机也可以是离心式风机。离心式风机可以是一级也可以是二级，这些压缩机在1：1．2～1：2压缩比范围内，其体积流量较高。对于较低的蒸发速率，也可用双级离心式风机或是罗茨风机。会直接打在叶轮上，由于叶轮的转速很高，水珠打在叶轮上，会对叶轮造成很大的冲击，易造成压缩机叶轮的动平衡失衡。而对于闭式叶轮，由于叶轮采用双面封板，喷进去的水不会直接打在叶轮上，容易解决叶轮动平衡失衡问题。离心式压缩机易产生喘振，喘振是离心式压缩机在进汽量减少到一定程度时产生的振动现象，喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害。发生喘振时，电流减小且频繁摆动；出口风压下降摆动；风机噪声大、振动大；机壳温度升高。当液体蒸发到一定程度后再启动风机，可以避开喘振点。3．3罗茨压缩机与离心式压缩机的区别罗茨压缩机与离心式压缩机的主要区别有：(1)离心式压缩机用的是曲线风叶，靠离心力将气体甩到机壳处排出。而罗茨压缩机是靠2个叶片的挤压，将气体挤至出气口。(2)罗茨压缩机的出气压力比较高，而离心式压缩机比较小。(3)离心式压缩机用在压力要求低、风量要求大的地方。而罗茨压缩机用在风量要求不大但压力要求较高的地方，一般10t以下的浓缩设备选用罗茨压缩机。(4)罗茨压缩机要求的精度很高，对装配要求也很严，而离心式压缩机对装配要求相对较松；离心式压缩机的能耗要低于罗茨风机，罗茨压缩机蒸发1t水耗电约32kW·h。离心式压缩机，蒸发1t水约耗电25kW·h。42t／hMVR浓缩器与传统双效浓缩器能耗测算参考数据：蒸汽成本225元／t(含煤炭、软水、电、脱硫除尘、人工、设备维护等费用)、电价0．7元／kW·h(含基本容量费)、自来水1．37元／t。双效浓缩器每蒸发1tTJ(能耗(以2t／h浓缩规格计算)如表1所示。MVR浓缩器每蒸发1tzk能耗(以2t／h浓缩规格计算)如表2所示。ZhuangbeiyingyongYuYanjiu◆装备应用与研究_表1双效浓缩器每蒸发1tzk