(1)發(fā)展概述
①M(fèi)VR設(shè)備發(fā)展概述
MVR(機(jī)械式蒸汽再壓縮)設(shè)備是一種新型高效節(jié)能蒸發(fā)設(shè)備,采用低溫與低壓蒸汽和電能作為清潔能源,產(chǎn)生高溫蒸汽,將媒介中的水分分離出來,是替代傳統(tǒng)蒸發(fā)器的升級換代產(chǎn)品。MVR 技術(shù)作為目前國際上較為先進(jìn)的蒸發(fā)技術(shù),被廣泛地應(yīng)用于化工、輕工、食品、制藥、海水淡化以及污水處理等領(lǐng)域。
第一次工業(yè)革命末期,已經(jīng)出現(xiàn)機(jī)械蒸汽再壓縮的概念,但當(dāng)時(shí)的壓縮技術(shù)尚未成熟,同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)所需能源供應(yīng)充沛,所以這種節(jié)能技術(shù)并沒有引起世界范圍的重視。
隨著第二次工業(yè)革命進(jìn)入尾聲,1917 年瑞士企業(yè) Sulzer-Escher Wyss 初步制造了一個(gè)簡單的 MVR系統(tǒng),首次實(shí)際運(yùn)行則是 1925年由奧地利 Reichenhall 公司完成的。進(jìn)入第三次工業(yè)革命,MVR 技術(shù)開始在國外用于生產(chǎn),代表性企業(yè)為德國 GEA 公司,該公司于 1957 年開發(fā)了 MVR 蒸發(fā)系統(tǒng),后來逐步完善該系統(tǒng)并對其進(jìn)行了商業(yè)化發(fā)展。
20 世紀(jì) 70年代后,石油危機(jī)造成了世界范圍的能源緊缺和價(jià)格飛升,具有極高節(jié)能性的 MVR 技術(shù)開始吸引各地研究者的目光,發(fā)展速度加快并且有了數(shù)量可觀的實(shí)際應(yīng)用。在此之前的操作系統(tǒng)只適用于中小規(guī)模生產(chǎn),而到了 80 年代開始出現(xiàn)大規(guī)模裝置及多效裝置,90 年代的 MVR 技術(shù)迅速發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)向大型化和多效化進(jìn)步。
21世紀(jì)以來,在發(fā)展起步較早的地區(qū),MVR 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用的相當(dāng)成熟,應(yīng)用范圍也越來越廣,例如美國的 GE 及 Aqua-Pure 公司、德國 GEA 公司、以色列 IDE公司、德國 MANDiesel&Turbo 公司等,已經(jīng)擁有豐富的 MVR 系統(tǒng)設(shè)計(jì)裝配經(jīng)驗(yàn),對系統(tǒng)中核心設(shè)備的制造技術(shù)也比較擅長,其產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)的食品藥品行業(yè)、化工行業(yè)以及制鹽行業(yè)等都得到了普遍應(yīng)用,同時(shí)以伊朗為代表的部分中東國家則將 MVR 技術(shù)成功運(yùn)用到了海水淡化上,MVR 技術(shù)已經(jīng)在國外的水處理領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。
我國針對 MVR 技術(shù)的相關(guān)研究起步較晚。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和環(huán)保節(jié)能要求的日益突出,MVR的使用和推廣也逐漸成為相關(guān)行業(yè)的潮流。
MVR 設(shè)備自 2008 年左右進(jìn)入國內(nèi)市場。其中,2008-2013 年為 MVR 行業(yè)基礎(chǔ)期,國內(nèi)較早一批用戶以觀望的態(tài)度引進(jìn)了 MVR 技術(shù)與設(shè)備。2013-2018年,是 MVR 行業(yè)的黃金發(fā)展期,行業(yè)爆發(fā)式增長,大量企業(yè)涌入 MVR 行業(yè)。
近幾年來,由于環(huán)保政策趨嚴(yán),尤其是“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出,MVR蒸發(fā)設(shè)備因其顯著的節(jié)能性得到大量的推廣,不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域,國內(nèi)也因勢成長了一批 MVR 系統(tǒng)廠商,目前已成長為擁有百億級規(guī)模的市場。可以預(yù)測,隨著中國政府對節(jié)能減排政策的深入貫徹和企業(yè)面對越發(fā)激烈的市場競爭環(huán)境,將有更多的制造企業(yè)采用 MVR蒸發(fā)技術(shù)來替代傳統(tǒng)蒸發(fā)技術(shù)。
隨著 MVR 設(shè)備近年來在下游領(lǐng)域的大量應(yīng)用,接下來 MVR 行業(yè)將進(jìn)入沉淀期。行業(yè)會出現(xiàn)洗牌,技術(shù)與專注度不夠的企業(yè)將面臨出局,擁有核心技術(shù)并能提供及時(shí)、完善的售后服務(wù)的企業(yè)將脫穎而出,占領(lǐng)更多的市場份額,并引領(lǐng) MVR 行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
作為 MVR 系統(tǒng)中最關(guān)鍵的核心設(shè)備,蒸汽壓縮機(jī)精密昂貴。過去,因國內(nèi) MVR 企業(yè)還不能完全自行設(shè)計(jì)及制造壓縮機(jī),MVR 壓縮機(jī)主要依賴進(jìn)口,造價(jià)較高,這也成為阻礙我國 MVR 行業(yè)快速發(fā)展的瓶頸之一。近年來隨著國內(nèi)企業(yè)技術(shù)的提高,MVR 壓縮機(jī)國產(chǎn)化取得進(jìn)展,我國 MVR 壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展將從初創(chuàng)期走向成長期,市場前景廣闊。
②蒸發(fā)濃縮分離技術(shù)發(fā)展概述
早期的蒸發(fā)濃縮分離設(shè)備采用單效蒸發(fā)技術(shù),其后于 20 世紀(jì)初逐步發(fā)展到多效蒸發(fā)技術(shù)、多級閃蒸技術(shù)、熱力蒸汽再壓縮技術(shù)(TVR)、最后到機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)。
a.單效蒸發(fā)技術(shù)
單效蒸發(fā)是最基本的蒸發(fā)過程。高溫高壓水蒸氣通入蒸發(fā)器后通過間壁換熱方式加熱原料稀溶液至沸騰,原料液中水分蒸發(fā),完成濃縮或干燥,二次蒸汽直接排放。單效蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)器內(nèi),待濃縮的稀溶液送入蒸發(fā)器殼側(cè),高壓蒸汽在管內(nèi)凝結(jié)放熱,稀溶液吸熱沸騰,溶液中水分汽化后排出,被冷卻并收集,溶液濃度升高達(dá)到要求后從蒸發(fā)器的底部排出,完成蒸發(fā)過程。
單效蒸發(fā)只注重濃縮過程中原料液的水分蒸發(fā),沒有考慮對二次蒸汽的回收和利用,造成二次蒸汽中蘊(yùn)含潛能的極大浪費(fèi)。
b.多效蒸發(fā)技術(shù)
多效蒸發(fā)是在單效蒸發(fā)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,單位產(chǎn)品的蒸汽消耗相比單效蒸發(fā)明顯減少。多效蒸發(fā)系統(tǒng)中多個(gè)蒸發(fā)器首尾相連,前一效的二次蒸汽還可以用于下一效蒸發(fā)過程的加熱,將單效中的大溫差一次蒸發(fā)變?yōu)檫B續(xù)多次的小溫差蒸發(fā),從而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)的次數(shù)增加,有效利用二次蒸汽中的余熱。末效的二次蒸汽雖然攜帶有汽化潛熱,但由于壓力和溫度過低,無法直接利用,仍存在一定的浪費(fèi)。
多效蒸發(fā)系統(tǒng)中,各效蒸發(fā)器內(nèi)的壓力和蒸發(fā)溫度逐漸降低。消耗 1kg 單位高壓蒸汽所完成的蒸發(fā)水量,對于單效蒸發(fā)為 0.91 kg,雙效蒸發(fā)為 1.76 kg,三效蒸發(fā)為 2.5 kg4。由此可知,隨著效數(shù)增加,蒸氣節(jié)約越多,但設(shè)備費(fèi)用也在增加,因此不是效數(shù)越多越好,最適宜的效數(shù)應(yīng)是設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用總和最小。多效蒸發(fā)系統(tǒng)示意圖如下所示:
c.多級閃蒸技術(shù)
多級閃蒸技術(shù)與多效蒸發(fā)原理相似,是將低濃度原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到一定溫度后,依次進(jìn)入多個(gè)壓力逐級降低的閃蒸罐,相應(yīng)壓力要低于待蒸發(fā)原料液溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽壓,從而實(shí)現(xiàn)溶液在相應(yīng)閃蒸罐內(nèi)的汽化。多級閃蒸的驅(qū)動力是壓差,即當(dāng)進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)原料液溫度高于罐內(nèi)壓力對應(yīng)的水蒸氣飽和溫度,就有閃蒸現(xiàn)象發(fā)生。由于罐內(nèi)壓力可以通過真空泵以較低能源成本獲得,相鄰兩級可設(shè)計(jì)比較小的溫差,同樣的預(yù)熱溫度可以實(shí)現(xiàn)更多蒸發(fā)級數(shù)。
原料液先由閃蒸汽預(yù)熱,在加熱器內(nèi)進(jìn)一步被蒸汽加熱,達(dá)到設(shè)定溫度后進(jìn)入一級閃蒸室,完成閃蒸后的母液溫度降低,排入二級閃蒸室。因二級閃蒸室壓力較一級閃蒸室低,原料液可繼續(xù)閃蒸。第三級閃蒸室產(chǎn)生的二次蒸汽通過抽真空系統(tǒng)持續(xù)排出以保證系統(tǒng)各級閃蒸室的真空度。排出的二次蒸汽雖然溫度和壓力都較低,卻攜帶了大量的汽化潛熱,仍存在較大的熱能浪費(fèi)。
d.熱力蒸汽再壓縮(TVR)
熱力蒸汽再壓縮(TVR)是在傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝基礎(chǔ)上,對二次蒸汽進(jìn)行部分利用,其節(jié)能率可達(dá)到 35%左右5。TVR 系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中,需要消耗一定量的高壓蒸汽,使低壓蒸汽的壓力和溫度可以得到提升,其核心部件是引射器。
引射器是根據(jù)特定工況設(shè)計(jì),當(dāng)工況發(fā)生改變時(shí),引射器效率會降低。在 TVR系統(tǒng)內(nèi),高壓驅(qū)動蒸汽通過噴嘴后達(dá)到極高的速度,壓力降低到被引射的閃蒸氣壓力以下,被引射蒸汽抽吸到混合段進(jìn)行充分混合,混合蒸汽進(jìn)入擴(kuò)壓管后,隨著流通截面積的逐步增大,蒸汽流速逐步降低,蒸汽動能逐步轉(zhuǎn)化為勢能,壓力得以恢復(fù)。
引射器由噴嘴、引射室、混合室、擴(kuò)壓室組成。當(dāng)供應(yīng)蒸汽的壓力、溫度均大于工藝需要時(shí),蒸汽壓縮式噴射器可以使用。一般情況下,噴管效率約為95%,混合效率約為 90%,壓縮效率約為 90%。根據(jù)能量守恒原理,TVR 系統(tǒng)需要高壓蒸汽作為充分條件,且只能部分回收余熱。以淀粉制糖液化工藝中的TVR為例,驅(qū)動蒸汽壓力為 1MPa,溫度為 210℃,流量為 1.63t/h,被引射蒸汽壓力 0.085MPa,溫度為 95℃,流量為 0.59t/h。在混合室內(nèi)充分混合后,混合氣體經(jīng)擴(kuò)壓段內(nèi)擴(kuò)壓后混合蒸汽壓力為 0.35MPa,溫度為 170℃,流量為2.22t/h6。
e.機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)
機(jī)械式蒸汽再壓縮(MVR)技術(shù)是利用電機(jī)驅(qū)動蒸汽壓縮機(jī)工作,不需要消耗新的蒸汽,在干燥、蒸餾等過程中節(jié)能效果非常明顯。用于 MVR 系統(tǒng)中的蒸汽壓縮機(jī)類型主要有離心式和羅茨式蒸汽壓縮機(jī)兩種。
羅茨式蒸汽壓縮機(jī)容積流量小、噪聲大、密封要求高、調(diào)節(jié)困難。調(diào)節(jié)過程中系統(tǒng)不穩(wěn)定,隨著壓比的增大系統(tǒng)效率顯著降低。因此,羅茨式壓縮機(jī)主要適用于流量穩(wěn)定、升壓比大的小型系統(tǒng)。而離心式蒸汽壓縮機(jī)雖然單級壓比小,但容積流量大、振動小,能適用于大噸位的液體蒸發(fā),在 MVR 系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
在離心式壓縮機(jī)中,最關(guān)鍵的部件為葉輪。壓縮機(jī)工作時(shí),低壓蒸汽被吸入離心式壓縮機(jī)后,在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)葉片間獲得較大的動能離開葉片通道后,在離心力的作用下被甩入擴(kuò)壓器中,在擴(kuò)壓器內(nèi)蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為壓力勢能。氣體被甩到后面的擴(kuò)壓器中后,在葉輪吸入口處形成負(fù)壓,環(huán)境氣體被持續(xù)吸入葉輪。因蒸汽在壓縮機(jī)葉輪的通道中流速很高,且葉片對工質(zhì)中的霧粒敏感,因此葉片材質(zhì)不但要有一定的剛度和強(qiáng)度,還要耐磨。在遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況時(shí),離心壓縮機(jī)還會出現(xiàn)喘振的現(xiàn)象,因此,葉輪的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,壁壘很高。
目前,國內(nèi)大部分工業(yè)企業(yè)采用的仍是多效蒸發(fā)器。比較成熟的多效蒸發(fā)技術(shù)一般是做到四效,四效后蒸發(fā)的邊際效果就顯著下降。相比較而言,MVR蒸發(fā)技術(shù)由于使用清潔能源,且節(jié)能效果非常顯著,是傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)技術(shù)非常好的替代。雖然,目前蒸發(fā)器市場的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)依然是以傳統(tǒng)多效蒸發(fā)器為主和部分 MVR 蒸發(fā)器為輔,但隨著市場對 MVR 蒸發(fā)器的認(rèn)識和了解日益提高,以及產(chǎn)品替代導(dǎo)致的節(jié)能設(shè)備及能耗價(jià)格下降,MVR 蒸發(fā)器逐漸取代傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器將成為市場發(fā)展的必然趨勢。
(2)市場需求狀況及未來發(fā)展空間
①M(fèi)VR行業(yè)市場需求概況
MVR 技術(shù)是目前國際上較為先進(jìn)的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù),以其使用清潔能源、環(huán)保無二次污染等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于化工、新能源、食品、制藥、海水淡化以及污水處理等領(lǐng)域。
據(jù)中研研究院《2020-2025 年中國蒸汽機(jī)器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測研究報(bào)告》,從需求分布區(qū)域來看,MVR 蒸汽機(jī)械的需求主要來自華東地區(qū),其需求占整體需求總量的一半左右,華南地區(qū)的需求約占整體需求的 20%左右。從需求領(lǐng)域來看,石化行業(yè)是我國 MVR 的主要應(yīng)用領(lǐng)域,占比達(dá) 27%左右。其次是醫(yī)藥行業(yè),占比為 22%。
中國作為“世界工廠”,是能源能耗大國。中國每萬元 GDP 的能耗是國外發(fā)達(dá)國家的 2.4 倍。隨著“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出,在節(jié)能減排日益突出的今天,國內(nèi)市場為清潔能源的產(chǎn)品發(fā)展提供了廣闊的市場空間。中國目前約有 10 億噸傳統(tǒng)蒸發(fā)設(shè)備亟待改善,如果都用 MVR 節(jié)能蒸發(fā)設(shè)備替換,一年可以為國家節(jié)約 1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減排 2.7億噸二氧化碳。因此,在促進(jìn)傳統(tǒng)高耗能制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中,MVR 將會迎來大量的系統(tǒng)改造需求。另外,隨著綠色制造標(biāo)準(zhǔn)不斷提升,MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)亦被視作眾多企業(yè)的“標(biāo)準(zhǔn)配置”,MVR蒸發(fā)系統(tǒng)將迎來新一輪市場擴(kuò)容潮。
根據(jù)智研咨詢的統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì) 2020 年我國 MVR 蒸汽機(jī)械市場規(guī)模為 177.1億元,到 2026 年我國 MVR 蒸汽機(jī)械市場規(guī)模將增長至 341.7 億元,年復(fù)合增長率 12%。
②MVR系統(tǒng)在下游行業(yè)的應(yīng)用簡介
由于 MVR 系統(tǒng)具備顯著的節(jié)能優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)領(lǐng)域中的蒸發(fā)、結(jié)晶、濃縮等工藝環(huán)節(jié),應(yīng)用的行業(yè)主要包括制藥、食品、化工、環(huán)保、新能源等
a.制藥行業(yè)
制藥企業(yè)對人民生活水平的保障具有重大意義,但制藥行業(yè)的能耗在輕工業(yè)中卻處于較大的位置。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局 2020 年 6 月 19 日發(fā)布的《工業(yè)統(tǒng)計(jì)》中,化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)屬于六大高耗能行業(yè)之一。造成能耗過高的原因是制藥設(shè)備滯后、高能耗的制藥工藝以及企業(yè)節(jié)能意識的薄弱。制藥行業(yè)中常見的高耗能工藝有蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥等,這些工藝以 0.12Mpa 的中低壓蒸汽為生產(chǎn)動力。
這些蒸汽源自于鍋爐或城市高壓蒸汽管網(wǎng),需要經(jīng)過降壓過程才能用于生產(chǎn)中,伴隨著較大的能量消耗。此外,低效的燃煤鍋爐也加劇制藥行業(yè)能耗,同時(shí)也污染了大氣環(huán)境。這些落后的生產(chǎn)工藝與高能耗的生產(chǎn)設(shè)備具有很大的節(jié)能空間,是節(jié)能改造的首要目標(biāo)。
蒸發(fā)濃縮工藝是溶液在沸騰條件下受熱,達(dá)到沸點(diǎn)部分的溶液汽化為蒸汽,從而得到較高濃度的成品或半成品。作為工業(yè)生產(chǎn)過程中的常見工藝,蒸發(fā)濃縮可以使植物藥物的成分被有效保留,因此在制藥行業(yè)中應(yīng)用廣泛。
起初,蒸發(fā)濃縮工藝通常使用單效外循環(huán)蒸發(fā)器,利用高溫蒸汽作為熱源,循環(huán)加熱殼管內(nèi)的藥液使其蒸發(fā),具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。但常用的單效外循環(huán)蒸發(fā)器存在加熱時(shí)間長、溫度高、均勻性差等缺點(diǎn),不利于對熱敏性和易揮發(fā)性物料的蒸發(fā)。另外,其高能耗也與制藥行業(yè)節(jié)能減排的目標(biāo)相違背。因此,單效外循環(huán)蒸發(fā)器存在的種種弊端導(dǎo)致其必然將被清潔、高效、環(huán)保的蒸發(fā)系統(tǒng)所替換,以提高蒸汽的利用效率,實(shí)現(xiàn)蒸汽余熱的高效利用。目前常見的蒸汽節(jié)能措施包括多效蒸發(fā)、TVR系統(tǒng)蒸發(fā)、MVR系統(tǒng)蒸發(fā)等。
與傳統(tǒng)的單效蒸發(fā)相比,多效蒸發(fā)是指利用不同物料沸點(diǎn)差異,多次利用二次蒸汽的技術(shù)手段,效數(shù)一般不超過五效。TVR 是熱泵蒸發(fā)的一種,利用蒸汽噴射泵回收低溫低壓二次蒸汽,其節(jié)能率可達(dá)到 35%,但節(jié)能效果與 MVR技術(shù)相比仍存在較大差異。
與 TVR 技術(shù)相比,MVR 系統(tǒng)僅需消耗電能來驅(qū)動蒸汽壓縮機(jī)的運(yùn)行,幾乎無需消耗外源蒸汽,從而大大減少了蒸汽的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。此外,MVR 系統(tǒng)較 TVR 系統(tǒng)更加緊湊,占地面積更小,使得生產(chǎn)空間得到有效的利用。綜合來看,MVR 系統(tǒng)憑借無需外源蒸汽、設(shè)備緊湊、高自動化的特性,大幅提升了蒸汽的利用效率,使得該技術(shù)的應(yīng)用程度呈快速增長態(tài)勢。
目前,MVR 系統(tǒng)在制藥工業(yè)的應(yīng)用較為普遍,已成為制藥領(lǐng)域不可或缺的設(shè)備。其主要用途包括:化學(xué)藥物的蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶和干燥,中藥材的濃縮等。近年來我國醫(yī)藥工業(yè)取得長足進(jìn)展,規(guī)模效益快速增長、創(chuàng)新能力顯著提升、質(zhì)量管理不斷加強(qiáng)、技術(shù)裝備大幅升級、重組整合快速推進(jìn)、國際化步伐加快。2015-2021 年,我國醫(yī)藥工業(yè)增加值增速持續(xù)高于全國規(guī)模以上工業(yè)增加值增速。
未來,隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長,人民生活水平不斷提高,醫(yī)療保障制度逐漸完善,以及人口老齡化趨勢日益明顯,我國醫(yī)藥行業(yè)將保持持續(xù)增長,其對MVR系統(tǒng)等節(jié)能設(shè)備的需求也將不斷提升。
b.食品加工
天然食品大多含有 78%-87%左右的水分,去掉其中大部分水分的手段之一即是蒸發(fā)濃縮。在食品工業(yè)中除去水分的技術(shù)已有悠久歷史,但其中的問題遠(yuǎn)復(fù)雜于大多數(shù)化學(xué)產(chǎn)品的蒸發(fā)濃縮,因?yàn)閷τ谧詈螽a(chǎn)品不僅著重于物理和化學(xué)性質(zhì),而且還要著重于生物學(xué)和感官上的試驗(yàn)和評價(jià),有很多至今難以規(guī)定的參數(shù)、滋味、氣味、色澤和組織狀態(tài)等,這些都要在工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)中加以考慮。隨著蒸發(fā)器制造行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)累積,逐漸可以滿足食品工業(yè)的蒸發(fā)濃縮要求。
另外,在食品領(lǐng)域的蒸發(fā)濃縮中,由于食品中成分大部分屬于熱敏性物料,為保證食品的質(zhì)量,減少高溫對食品中有用成分的破壞,需在低溫下進(jìn)行操作。由于 MVR 技術(shù)可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮,非常適合對熱敏性物質(zhì)的處理,并能達(dá)到很好的節(jié)能效果,因此在食品行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。目前,MVR 可以用于生產(chǎn)各種類型的乳制品和乳清制品、果汁的濃縮、食品發(fā)酵液的處理、糖溶液的蒸發(fā)等。
民以食為天,食品工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,現(xiàn)代食品已朝著營養(yǎng)、綠色、方便、功能食品的方向發(fā)展,且功能食品將成為新世紀(jì)的主流食品。食品工業(yè)的這一發(fā)展趨勢,將帶動上游食品機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。
c.環(huán)保行業(yè)
在環(huán)保領(lǐng)域,MVR 系統(tǒng)主要用于廢水的處理。由于化工廢水以及高濃度的垃圾滲濾液等廢水無法使用生化方法處理,而且由于廢水中常含有大量的雜質(zhì),限制了膜法的應(yīng)用,因此蒸發(fā)成為高鹽、高毒、高 COD 值廢水處理的首選方法。與其他蒸發(fā)方法相比,MVR 系統(tǒng)處理方法不僅在能耗上占有顯著的優(yōu)勢,而且工藝簡單,設(shè)備可靠、靈活性高,可以有效避免廢水處理過程中常見的起沫、結(jié)垢、腐蝕等問題。另外,應(yīng)用 MVR 技術(shù)處理廢水時(shí),可以在廢水處理的同時(shí)獲得廢水中的鹽分,得以實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。
在國外,采用 MVR 方法處理化工污水、滲濾液污水技術(shù)已經(jīng)非常成熟,在 20 世紀(jì) 70 年代即有相關(guān)的報(bào)道,也建有大型的 MVR垃圾滲濾液處理工廠。目前國內(nèi)也已有大量的關(guān)于使用 MVR 技術(shù)處理高鹽廢水和垃圾滲濾液的研究和工程案例。
近年來,我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展加大了工業(yè)用水的需求,從而也產(chǎn)生了大量工業(yè)廢水。為應(yīng)對環(huán)境污染的嚴(yán)峻局面,國家加大了工業(yè)廢水的處理力度,工業(yè)廢水處理行業(yè)具有廣闊的市場需求。隨著政府對環(huán)境治理的日益重視,國家加大基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)保投資力度,各項(xiàng)扶持政策出臺,引領(lǐng)我國工業(yè)廢水處理行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期,行業(yè)規(guī)模保持較高擴(kuò)張速度,對 MVR 系統(tǒng)等工業(yè)廢水的處理設(shè)備需求也將呈現(xiàn)快速發(fā)展。
d.化工行業(yè)
MVR 技術(shù)在化工制鹽中的應(yīng)用較為普遍。傳統(tǒng)制鹽工藝有攤田法、多效蒸發(fā)等工藝。其中,攤田法為我國老式制鹽法,即通過自然蒸發(fā)、晾曬的方式收獲產(chǎn)品。該方法占地面積大,勞動強(qiáng)度高,受氣候條件制約,與現(xiàn)在主流的工藝技術(shù)已經(jīng)脫節(jié)。多效蒸發(fā)制鹽工藝原理是充分利用蒸汽潛熱以用于鹵水的加熱和蒸發(fā)。
該工藝在首效蒸發(fā)引入外界蒸汽,加熱鹵水至沸騰狀態(tài)。在以后幾效蒸發(fā)中,利用前一效的二次蒸汽作為后一效蒸發(fā)所用的熱源進(jìn)行蒸發(fā)。該技術(shù)目前在我國應(yīng)用廣泛,工藝較為成熟,但末效蒸汽潛熱尚未得到良好利用,形成浪費(fèi)。另外,該技術(shù)較多的依賴首效蒸汽的供應(yīng),蒸汽耗費(fèi)量大,成本較高。
MVR 制鹽工藝較為先進(jìn),與多效蒸發(fā)工藝相比,兩者均是利用蒸汽潛熱實(shí)現(xiàn)節(jié)能,不同的是 MVR 技術(shù)只需在開車階段引入少量蒸汽維持系統(tǒng)至正常運(yùn)行,此后可利用蒸汽壓縮機(jī)壓縮二次蒸汽作為熱源進(jìn)入系統(tǒng)加熱鹵水,無需再補(bǔ)充蒸汽即可滿足生產(chǎn)要求,從而可以更為充分的利用二次蒸汽的潛熱,提高蒸汽的熱經(jīng)濟(jì),達(dá)到節(jié)能降耗的目的。另外,MVR 系統(tǒng)運(yùn)行所用能源為電能,可節(jié)約用于制備蒸汽的鍋爐房、循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和占地面積,減少了廢水、廢渣、廢氣的排放量,完全符合我國鹽化工節(jié)能減排的政策規(guī)劃,大幅提高經(jīng)濟(jì)效益。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,國際地位日益提高,對工業(yè)生產(chǎn)的要求也相應(yīng)增強(qiáng),節(jié)能降耗是大勢所趨。在化工生產(chǎn)中,未來將會有越來越多的企業(yè)采用MVR技術(shù)作為新建廠區(qū)或技術(shù)改造的主要方向,發(fā)展前景廣闊。
e.新能源行業(yè)
在氫氧化鋰、碳酸鋰、硫酸錳、硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸鋰等鋰離子電池原材料生產(chǎn)中,主要工藝包括晶轉(zhuǎn)焙燒、酸化焙燒、浸出分離、凈化分離、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、真空干燥等環(huán)節(jié)。MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)可應(yīng)用于蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶兩個(gè)工藝環(huán)節(jié),具有降低兩個(gè)工藝環(huán)節(jié)中生蒸汽的使用,減少企業(yè)能耗的優(yōu)點(diǎn)。MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)作為鋰離子電池原材料生產(chǎn)的重要設(shè)備,與鋰離子電池的需求密切相關(guān)。
隨著二十一世紀(jì)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,小型化電子設(shè)備的日益增多,消費(fèi)者對電源的使用有了更高的要求,從而使鋰離子電池進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。目前,鋰離子電池以其能量密度高、工作電壓高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、無重金屬污染等獨(dú)特優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于 3C 產(chǎn)品、新能源汽車和儲能領(lǐng)域,并逐步替代鉛酸等傳統(tǒng)電池。在下游市場逐年增長的影響下,鋰離子電池行業(yè)正處于一個(gè)快速發(fā)展階段。
根據(jù) 2020 年 11 月國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035 年)》,到 2025 年,我國新能源汽車新車銷售量需達(dá)到汽車新車銷售總量的 20%左右。力爭經(jīng)過 15 年的持續(xù)努力,純電動汽車成為新銷售車輛的主流,公共領(lǐng)域用車全面電動化,有效促進(jìn)節(jié)能減排水平的提升。新能源汽車的大規(guī)模普及必將拉動上游的鋰電池行業(yè)快速增長,進(jìn)一步帶動 MVR 等生產(chǎn)設(shè)備需求的增加。
(3)MVR 行業(yè)未來發(fā)展趨勢
隨著國家大力提倡工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排、工業(yè)廢水循環(huán)利用,蒸發(fā)濃縮分離設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)流程中的應(yīng)用亦逐步增多,涵蓋行業(yè)也更加廣泛。當(dāng)下 MVR行業(yè)發(fā)展趨勢包括:
①具備核心技術(shù)且售后服務(wù)及時(shí)高效的企業(yè)受到青睞
蒸汽壓縮機(jī)是 MVR 系統(tǒng)的核心設(shè)備,其運(yùn)行效率直接影響 MVR 系統(tǒng)的節(jié)能效果。目前諸多進(jìn)入 MVR 行業(yè)的廠商存在技術(shù)專注度與項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)缺乏的問題,核心設(shè)備蒸汽壓縮機(jī)以外購為主。由于不掌握核心設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理,一旦壓縮機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)問題,該類廠商將無法提供及時(shí)、高效的售后服務(wù),從而影響 MVR 系統(tǒng)的正常運(yùn)行,進(jìn)而影響下游客戶的生產(chǎn)經(jīng)營。因此,市場將會更青睞擁有核心技術(shù)研發(fā)能力,能夠提供及時(shí)、高效售后服務(wù)的 MVR 系統(tǒng)供應(yīng)商。
②對系統(tǒng)化、定制化、專業(yè)化解決方案的能力要求不斷提高
MVR 制造安裝涉及化工工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動控制、機(jī)械加工、安裝調(diào)試等諸多專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域,屬于相對復(fù)雜的定制化集成工程項(xiàng)目。面對復(fù)雜和多樣的工業(yè)需求,若廠商的技術(shù)儲備和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足,容易導(dǎo)致 MVR 系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中難以保持性能穩(wěn)定,影響客戶的生產(chǎn)效率。因此,設(shè)計(jì)和工程經(jīng)驗(yàn)豐富,能夠根據(jù)不同客戶的特定需求設(shè)計(jì)制造出定制化產(chǎn)品,并能提供系統(tǒng)化、專業(yè)化的整體解決方案的企業(yè),將贏得更多客戶的信任,并更容易獲得競爭優(yōu)勢。
③低能耗、低排放的要求越來越高
MVR 系統(tǒng)所涉及的下游制藥、食品、環(huán)保、新能源等行業(yè)連續(xù)多年保持增長態(tài)勢,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,但增長方式依然較為粗放,存在著高投入、高耗能、低效率等諸多矛盾,資源綜合利用率不高,資源和環(huán)境問題制約著行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。要突破這一瓶頸,就必須轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式,革新生產(chǎn)工藝,升級生產(chǎn)裝備,建立節(jié)能高效、環(huán)境友好的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式。為適應(yīng)下游行業(yè)對低能耗、低排放的新生產(chǎn)方式要求,MVR 系統(tǒng)未來亦將在能耗、排放等方面設(shè)定更高的標(biāo)準(zhǔn)。
(4)行業(yè)上下游
MVR 系統(tǒng)行業(yè)的上游行業(yè)主要為鋼鐵、鈦材、電機(jī)、電子元器件等行業(yè);其下游行業(yè)主要為醫(yī)藥、化工、環(huán)保、食品、鋰電新能源等行業(yè)。在上游行業(yè)中,外購換熱器等主要部件、鋼材、五金配件等產(chǎn)品的技術(shù)成熟、市場供應(yīng)充足,選擇面較廣,容易替代。因此 MVR 系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展受上游材料及硬件供應(yīng)商的影響較小。
在下游行業(yè)中,MVR 系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)客戶生產(chǎn)加工過程的某些工藝或環(huán)節(jié)。因此,MVR 行業(yè)發(fā)展受到下游行業(yè)投資規(guī)模和速度的影響較大。鑒于國家持續(xù)推進(jìn)節(jié)能減排并制定了相關(guān)政策,未來 MVR 系統(tǒng)將運(yùn)用于更多行業(yè)和領(lǐng)域,MVR行業(yè)面臨良好的發(fā)展契機(jī)。
(5)行業(yè)的周期性特征
MVR 行業(yè)不存在明顯的周期性。由于下游企業(yè)通常在建筑工程完工后才要求裝備制造商發(fā)貨、調(diào)試、現(xiàn)場驗(yàn)收,受華北、東北、西北地區(qū)冬季施工限制及春節(jié)假期因素影響,通常 MVR 制造企業(yè)下半年的發(fā)貨量會高于上半年,行業(yè)存在一定的季節(jié)性特征。另外,MVR 系統(tǒng)單套價(jià)值較高,調(diào)試和安裝周期較長,在安裝完成后,需待前端滿足工況后才能確定 MVR 系統(tǒng)是否符合運(yùn)行要求。
譬如應(yīng)用于環(huán)保方面,MVR 運(yùn)行就受制于前端廢水的產(chǎn)出量影響。因此,設(shè)備驗(yàn)收周期存在不確定性,導(dǎo)致確認(rèn)收入金額在月度之間波動較大,不具有均勻的規(guī)律性。