Испаритель с двойным эффектом
Принцип работы испарителя двойного действия
Двухкорпусный испаритель – это много-ступенчатая система, в которой пар, образующийся на одной ступени ("первый эффект"), повторно используется для нагрева следующей ступени ("второй эффект"), что значительно повышает энергоэффективность по сравнению с однокорпусными-испарителями.
Пошаговая--разбивка этапов
- Технологическая жидкость (например, сточные воды, рассол или сок) поступает в испаритель первой ступени.
- Свежий пар (высокой-температуры и высокого-давления) подается в теплообменник для нагрева жидкости.
- При кипении жидкости вода испаряется, образуя первичный пар и оставляя частично концентрированный раствор.
- Первичный пар из первой ступени направляется в испаритель второй ступени.
- Второй эффект действует при более низком давлении (и, следовательно, более низкой температуре кипения), позволяя первичному пару служить источником тепла для второй стадии.
- Частично концентрированная жидкость из первой ступени подается во вторую ступень.
- Первичный пар конденсируется в теплообменнике второй ступени, передавая скрытое тепло для испарения дополнительной воды из жидкости.
- При этом генерируется вторичный пар и дополнительно концентрируется жидкость.
- Разница давлений между двумя эффектами обеспечивает эффективную передачу тепла:
① Первый эффект действует при более высоком давлении/температуре.
② Второй эффект работает под вакуумом или более низким давлением, что позволяет повторно использовать пар.
- Такая поэтапная конструкция снижает потребление свежего пара почти на 50 % по сравнению с одно-системами.
- Испарители двойного действия обеспечивают более высокую экономию пара (кг испаряемой воды на кг использованного пара).
- Типичная экономия пара составляет ~ 1,8–2,0, то есть из 1 кг свежего пара испаряется ~ 2 кг воды.
- Электрическая энергия в основном используется для насосов и вакуумных систем.
- Конденсированный пар обоих эффектов собирается в виде дистиллята (чистой воды).
- Конечная концентрированная жидкость выводится из второго эффекта.
- Не-конденсирующиеся газы удаляются с помощью вакуумных систем для поддержания градиента давления.
Типичное испарение с двойным-эффектом: проект очистки сточных вод Na2SO4 в Китае
Ключевые преимущества двойного-испарения
Снижение затрат энергии за счет повторного использования пара между эффектами.
Подходит для термочувствительных-материалов из-за более низких температур кипения при последующих воздействиях.
Масштабируемая конструкция (может быть расширена до тройного-эффекта и более для повышения эффективности).
Ключевые моменты при проектировании-испарителя двойного действия
(A) Термодинамическая эффективность и конструкция системы
1. Конструкция градиента давления между эффектами
● Высокое давление в первой ступени и низкое давление во второй ступени: вакуумная система используется для поддержания среды низкого давления во второй ступени, чтобы обеспечить эффективную передачу вторичного пара из первой ступени во вторую ступень в качестве источника тепла.
● Компенсация BPE. BPE растворов с высокой-соленостью или высокой-вязкостью необходимо включать в расчет, чтобы избежать недостаточной температуры испарения во втором эффекте.
2. Экономика Steam
● Целевая экономия пара составляет 1,8–2,0 (т. е. . 1 кг свежего пара испаряет 1,8–2,0 кг воды), поэтому необходимо оптимизировать разницу температур теплопередачи и площадь теплопередачи между эффектами.
● Рекуперация тепла конденсации вторичного пара: отходящее тепло конденсированной воды используется для предварительного нагрева сырой жидкости.
3. Площадь теплопередачи и распределение разницы температур.
● Площадь теплопередачи первого эффекта должна соответствовать высокотемпературным характеристикам свежего пара, а второй эффект должен адаптироваться к условиям низкого давления и низкой температуры.
● Избегайте слишком маленькой (приводящей к снижению эффективности теплопередачи) или слишком большой (приводящей к риску образования накипи) разницы температур между эффектами.
(Б) Выбор материала и конструкция, предотвращающая-накипение
1. Коррозионная стойкость материала.
● Первый эффект: нержавеющая сталь SS316L или дуплексная нержавеющая сталь предпочтительнее для сред с высокой температурой и высоким давлением.
● Второй эффект. При обработке растворов хлорид-ионов (например, при опреснении морской воды) требуются сплавы на основе титана или никеля- (например, хастеллой).
2. Стратегии борьбы с-накипением и очистки
● Создавайте гладкие внутренние стенки труб, чтобы уменьшить отложение накипи.
● Интегрируйте онлайн-систему очистки CIP (например, цикл промывки кислотой/щелочью) для регулярного удаления отложений накипи в меж-корпусных теплообменниках.
● Для материалов, склонных к образованию накипи, можно добавить средства против-накипи или использовать насосы принудительной циркуляции для повышения текучести.
(C) Оптимизация энергопотребления и рекуперация тепла
1. Система предварительного подогрева
● Прежде чем сырая жидкость попадет в первую ступень, она предварительно нагревается с помощью конденсированной воды или отработанного тепла вторичного пара второй ступени через предварительный нагреватель для снижения потребления свежего пара.
2. Утилизация конденсата
● Конденсат воды (высокой чистоты) из первого и второго контуров можно использовать для пополнения котловой воды или повторного использования в процессе.
3. Оптимизация вакуумной системы
● Используйте высокоэффективные пароструйные насосы-или водокольцевые вакуумные насосы, чтобы снизить давление второго эффекта до 0,1–0,3 бар (абсолютное давление), чтобы обеспечить эффективное использование разницы температур между эффектами.
(D) Система управления и конструкция безопасности
1. Автоматизация управления
● Система ПЛК/РСУ Мониторинг-в режиме реального времени:
① Уровень жидкости, температура и давление первого и второго эффектов.
② Баланс потоков насосов, транспортирующих материал, между эффектами.
● Контроль баланса давления: поддерживайте стабильный градиент давления между эффектами, регулируя мощность вакуумного насоса и открытие клапана между эффектами.
2. Защита безопасности
● Защита от-сухого горения: автоматическое отключение греющего пара, когда уровень жидкости в эффекте слишком низкий.
● Сигнализация неисправности вакуумной системы: предотвращение ненормального увеличения давления второго эффекта, вызывающего застой испарения.
● Клапан сброса избыточного давления: для устранения риска превышения-предельного давления пара в первую очередь.
Сравнение стоимости испарения с двойным-эффектом и других факторов
|
S/N |
Испаритель двойного-корпуса |
МВР Испаритель |
Однокорпусный-испаритель |
ТВР Испаритель |
||
|
Первоначальная инвестиционная стоимость |
Середина |
Высокий |
Низкий |
Середина |
||
|
Эксплуатационные расходы |
Средний-Низкий (зависит от цены в Steam) |
Низкий (зависит от цены на электроэнергию) |
Высокий (большой расход пара) |
Средний (пар + незначительное электричество) |
||
|
Энергоэффективность |
Умеренный (каскадное использование тепловой энергии) |
|
Низкий |
Умеренный (зависит от эффективности эжектора) |
||
|
Требования к техническому обслуживанию |
Низкая (насосы, вакуумная система) |
Высокий (компрессор, уплотнения) |
Низкая (насосы, нагреватели) |
Среда (эжектор, клапаны) |
||
|
Типичные применения |
Steam-богатые регионы, непрерывное производство среднего-масштаба |
Низкая стоимость электроэнергии, высокая-концентрация/высокие-решения BPE |
Мелкомасштабные-/пакетные операции |
Доступность пара при умеренной экономии энергии |
Пищевая промышленность и производство напитков: концентрирование соков, переработка молочных продуктов (например, сгущенного молока), производство сиропов.
Химическая промышленность: кристаллизация солей (таких как хлорид натрия, сульфат натрия), восстановление растворителей (этанол, метанол).
Фармацевтическая промышленность: концентрирование экстрактов китайской медицины, очистка активных ингредиентов в ферментативном бульоне.
Очистка сточных вод: сокращение промышленных сточных вод, предварительная концентрация солей в сточных водах с высоким-солем-(для системы нулевого сброса жидкости).
Опреснение морской воды: предварительная обработка морской или солоноватой воды для снижения нагрузки на систему обратного осмоса.
Целлюлозно-бумажная промышленность: концентрирование черного щелока и регенерация химических веществ (таких как лигнин, каустическая сода).
Область охраны окружающей среды: сокращение объемов переработки опасных отходов (радиоактивная жидкость, нефтешламы).
Энергетика: концентрация и повторное использование сточных вод градирен.
Обработка металлов: извлечение ионов металлов из сточных вод гальваники (таких как никель и цинк).
Сельское хозяйство: концентрирование жидких удобрений или регенерация растворов пестицидов.
Справочные материалы по системам испарения ENCO с двойным-эффектом
Луковый сок
Испарительный кристаллизатор двойного действия-очищает сточные воды жидкости для шлифования экранов мобильных телефонов
Двойной эффект Гуандун Чжунхэ
Мы хорошо-известны как один из ведущих производителей и поставщиков испарителей двойного действия в Китае. Пожалуйста, будьте уверены, что купите испаритель двойного действия, изготовленный на нашем заводе. Свяжитесь с нами для более подробной информации.