Uparjalnik z dvojnim učinkom
Načelo delovanja uparjalnika z dvojnim učinkom
Uparjalnik z dvojnim učinkom je več-stopenjski sistem, ki ponovno uporabi paro, ustvarjeno v eni stopnji (»prvi učinek«), za ogrevanje naslednje stopnje (»drugi učinek«), kar bistveno izboljša energetsko učinkovitost v primerjavi z eno-uparjalniki.
Razčlenitev po--korakih
- Procesna tekočina (npr. odpadna voda, slanica ali sok) vstopi v uparjalnik prvega učinka.
- Sveža para (visoka-temperatura, visok-tlak) se vnese v izmenjevalnik toplote, da segreje tekočino.
- Ko tekočina vre, voda izhlapi, pri čemer nastane primarna para in ostane delno koncentrirana raztopina.
- Primarni hlapi iz prvega učinka se usmerijo v uparjalnik drugega učinka.
- Drugi učinek deluje pri nižjem tlaku (in s tem nižjem vrelišču), kar omogoča, da primarni hlapi služijo kot vir ogrevanja za drugo stopnjo.
- Delno koncentrirana tekočina iz prvega efekta se dovaja v drugi efekt.
- Primarna para kondenzira v toplotnem izmenjevalniku drugega učinka in prenaša latentno toploto, da izhlapi dodatna voda iz tekočine.
- To ustvarja sekundarne pare in dodatno koncentrira tekočino.
- Razlika v tlaku med obema učinkoma zagotavlja učinkovit prenos toplote:
① Prvi učinek deluje pri višjem tlaku/temperaturi.
② Drugi učinek deluje pod vakuumom ali nižjim tlakom, kar omogoča ponovno uporabo hlapov.
- Ta stopenjska zasnova zmanjša porabo sveže pare za skoraj 50 % v primerjavi s-sistemi z enim učinkom.
- Uparjalniki z dvojnim učinkom dosegajo večjo porabo pare (kg uparjene vode na kg porabljene pare).
- Običajna poraba pare je ~1,8–2,0, kar pomeni, da 1 kg sveže pare izhlapi ~2 kg vode.
- Električna energija se uporablja predvsem za črpalke in vakuumske sisteme.
- Kondenzirana para iz obeh efektov se zbira kot destilat (čista voda).
- Končna koncentrirana tekočina se izpusti iz drugega učinka.
- Plini, ki ne morejo kondenzirati, se odstranijo z vakuumskimi sistemi, da se vzdržujejo gradienti tlaka.
Tipično izhlapevanje z dvojnim-učinkom: projekt čiščenja odpadne vode Na2SO4 na Kitajskem
Ključne prednosti izhlapevanja z dvojnim-učinkom
Zmanjšani stroški energije s ponovno uporabo hlapov med učinki.
Primerno za-občutljive materiale zaradi nižjih vrelišč pri naknadnih učinkih.
Razširljiva zasnova (lahko se razširi na trojni-učinek ali več za večjo učinkovitost).
Ključni vidiki za-zasnove uparjalnika z dvojnim učinkom
(A) Termodinamična učinkovitost in zasnova sistema
1. Oblikovanje gradienta tlaka med učinki
● Visok tlak v prvem učinku in nizek tlak v drugem učinku: Vakuumski sistem se uporablja za vzdrževanje nizkotlačnega okolja drugega učinka, da se zagotovi, da se lahko sekundarna para iz prvega učinka učinkovito prenese v drugi učinek kot vir toplote.
● Kompenzacija BPE: BPE raztopin z visoko-slanostjo ali visoko{1}}viskoznostjo je treba vključiti v izračun, da se izognete nezadostni temperaturi izhlapevanja pri drugem učinku.
2. Parno gospodarstvo
● Ciljna poraba pare je 1,8–2,0 (tj. . 1 kg sveže pare izhlapi 1,8–2,0 kg vode), temperaturno razliko prenosa toplote in območje prenosa toplote med učinki pa je treba optimizirati.
● Rekuperacija toplote kondenzacije sekundarne pare: odpadna toplota kondenzirane vode se uporablja za predgretje surove tekočine.
3. Območje prenosa toplote in porazdelitev temperaturne razlike
● Območje prenosa toplote prvega učinka se mora ujemati z značilnostmi visoke temperature sveže pare, drugi učinek pa se mora prilagoditi pogojem nizkega tlaka in nizke temperature.
● Izogibajte se premajhni (kar ima za posledico zmanjšano učinkovitost prenosa toplote) ali preveliki (kar ima za posledico tveganje za nastanek vodnega kamna) temperaturni razliki med učinki.
(B) Izbira materiala in zasnova proti-kapljenju
1. Odpornost materiala proti koroziji
● Prvi učinek: SS316L ali dvojno nerjavno jeklo je prednostno za visokotemperaturna in visokotlačna okolja.
● Drugi učinek: če obdelate raztopine kloridnih ionov (kot je razsoljevanje morske vode), so potrebne zlitine na osnovi titana ali niklja (kot je Hastelloy).
2. Strategije proti -nabiranju vodnega kamna in čiščenju
● Oblikujte gladke notranje stene cevi za zmanjšanje odlaganja vodnega kamna.
● Vključite sistem spletnega čiščenja CIP (kot je cikel pranja s kislino/lužino) za redno odstranjevanje usedlin vodnega kamna v izmenjevalnikih toplote z inter{0}}učinkom.
● Za materiale, ki so nagnjeni k nastajanju vodnega kamna, lahko dodate sredstva proti-nabiranju vodnega kamna ali uporabite črpalke s prisilnim obtokom za izboljšanje pretočnosti.
(C) Optimizacija energije in rekuperacija toplote
1. Sistem predgretja
● Preden surova tekočina vstopi v prvi učinek, se predgreje s kondenzirano vodo ali odpadno toploto iz sekundarne pare drugega učinka skozi predgrelnik, da se zmanjša poraba sveže pare.
2. Odvajanje kondenzata
● Kondenzirano vodo (visoke čistosti) iz prvega in drugega učinka je mogoče pridobiti za dopolnitev kotlovne vode ali ponovno uporabo v procesu.
3. Optimizacija vakuumskega sistema
● Uporabite visoko{0}}učinkovite parne črpalke ali vakuumske črpalke s tekočim obročem, da zmanjšate tlak drugega učinka na 0,1–0,3 bara (absolutni tlak), da zagotovite učinkovito uporabo temperaturne razlike med učinki.
(D) Nadzorni sistem in varnostna zasnova
1. Krmiljenje avtomatizacije
● PLC/DCS sistem-nadzor v realnem času:
① Raven tekočine, temperatura in tlak prvega in drugega učinka.
② Ravnovesje pretoka črpalk za transport materiala med učinki.
● Nadzor ravnovesja tlaka: vzdržujte stabilen gradient tlaka med učinki s prilagajanjem moči vakuumske črpalke in odpiranjem ventila med učinki.
2. Varnostna zaščita
● Zaščita pred -suhim gorenjem: Samodejno izključi grelno paro, ko je nivo tekočine v učinku prenizek.
● Alarm za napako vakuumskega sistema: preprečite, da bi nenormalno povečanje tlaka drugega učinka povzročilo stagnacijo izhlapevanja.
● Razbremenilni ventil za nadtlak: za obvladovanje tveganja nad{0}}mejnega tlaka pare pri prvem učinku.
Dvojni{0}}učinek Primerjava stroškov izhlapevanja in drugih dejavnikov
|
S/N |
Uparjalnik z dvojnim-učinkom |
MVR uparjalnik |
Eno{0}}uparjalnik |
TVR izparilnik |
||
|
Začetni stroški naložbe |
Srednje |
visoko |
Nizka |
Srednje |
||
|
Operativni stroški |
Srednje-Nizko (odvisno od cene Steam) |
Nizka (odvisno od cene električne energije) |
Visoka (velika poraba pare) |
Srednje (para + manjša elektrika) |
||
|
Energijska učinkovitost |
Zmerno (kaskadna izraba toplotne energije) |
|
Nizka |
Zmerno (odvisno od učinkovitosti ejektorja) |
||
|
Zahteve glede vzdrževanja |
Nizka (črpalke, vakuumski sistem) |
Visoko (kompresor, tesnila) |
Nizka (črpalke, grelci) |
Medij (ejektor, ventili) |
||
|
Tipične aplikacije |
Steam-bogate regije, stalna srednje{1}}proizvodnja |
Nizki stroški električne energije, visoke-koncentracije/visoke-BPE rešitve |
Manj{0}}obsežni/serijski postopki |
Razpoložljivost pare z zmernimi prihranki energije |
Živilska industrija in industrija pijač: koncentracija sokov, predelava mleka (kot je kondenzirano mleko), proizvodnja sirupa.
Kemična industrija: kristalizacija soli (kot je natrijev klorid, natrijev sulfat), rekuperacija topil (etanol, metanol).
Farmacevtska industrija: koncentracija izvlečkov kitajske medicine, čiščenje učinkovin v fermentacijski brozgi.
Čiščenje odpadne vode: zmanjšanje industrijske odpadne vode, visoka-koncentracija slane odpadne vode- (za sistem brez izpusta tekočine).
Razsoljevanje morske vode: predobdelava morske ali somornice za zmanjšanje obremenitve sistema reverzne osmoze.
Celulozna in papirna industrija: koncentracija črne lužnice in predelava kemikalij (kot so lignin, kavstična soda).
Področje varstva okolja: obdelava z zmanjševanjem prostornine nevarnih odpadkov (radioaktivne tekočine, oljne gošče).
Energetika: koncentracija in ponovna uporaba odpadne vode hladilnega stolpa.
Obdelava kovin: pridobivanje kovinskih ionov iz odpadne vode pri galvanizaciji (kot sta nikelj in cink).
Kmetijstvo: koncentracija tekočih gnojil ali predelava raztopine pesticidov.
Dobro-smo znani kot eden vodilnih proizvajalcev in dobaviteljev uparjalnikov z dvojnim učinkom na Kitajskem. Bodite prepričani, da v naši tovarni kupite uparjalnik z dvojnim učinkom po meri. Kontaktirajte nas za več podrobnosti.