Evaporator cu dublu efect
Principiul de funcționare al evaporatorului cu dublu efect
Un evaporator cu dublu efect este un sistem cu mai multe-etape care reutiliza vaporii generați într-o etapă („primul efect”) pentru a încălzi următoarea etapă („al doilea efect”), îmbunătățind semnificativ eficiența energetică în comparație cu evaporatoarele cu un singur-efect.
Detaliere-cu-pas cu pas
- Lichidul de proces (de exemplu, apa uzată, saramură sau suc) intră în evaporatorul cu prim efect.
- Aburul proaspăt (temperatură-înaltă, presiune-înaltă) este introdus în schimbătorul de căldură pentru a încălzi lichidul.
- Pe măsură ce lichidul fierbe, apa se evaporă, producând vapori primari și lăsând o soluție parțial concentrată.
- Vaporii primari de la primul efect sunt direcționați către cel de-al doilea evaporator cu efect.
- Al doilea efect operează la o presiune mai scăzută (și astfel un punct de fierbere mai scăzut), permițând vaporilor primari să servească drept sursă de încălzire pentru a doua etapă.
- Lichidul parțial concentrat de la primul efect este introdus în al doilea efect.
- Vaporii primari se condensează în schimbătorul de căldură al celui de-al doilea efect, transferând căldură latentă pentru a evapora apă suplimentară din lichid.
- Acest lucru generează vapori secundari și concentrează în continuare lichidul.
- Diferența de presiune dintre cele două efecte asigură un transfer eficient de căldură:
① Primul efect operează la presiune/temperatură mai mare.
② Al doilea efect funcționează sub vid sau presiune mai mică, permițând reutilizarea vaporilor.
- Acest design în etape reduce consumul de abur proaspăt cu aproape 50% în comparație cu sistemele cu efect unic-.
- Evaporatoarele cu dublu efect realizează o economie de abur mai mare (kg de apă evaporată per kg de abur utilizat).
- Economia tipică a aburului este de ~1,8–2,0, ceea ce înseamnă că 1 kg de abur proaspăt evaporă ~2 kg de apă.
- Energia electrică este utilizată în principal pentru pompe și sisteme de vid.
- Aburul condensat de la ambele efecte este colectat sub formă de distilat (apă pură).
- Lichidul concentrat final este evacuat din al doilea efect.
- Gazele ne-condensabile sunt îndepărtate prin sisteme de vid pentru a menține gradienții de presiune.
Evaporare tipică cu efect dublu-: proiect de tratare a apelor uzate cu Na2SO4 în China
Avantajele cheie ale evaporării cu efect dublu-
Costuri reduse la energie prin reutilizarea vaporilor între efecte.
Potrivit pentru materiale-sensibile la căldură datorită punctelor de fierbere mai scăzute în efectele ulterioare.
Design scalabil (poate fi extins la efect triplu-sau mai mult pentru o eficiență mai mare).
Considerații cheie pentru proiectarea evaporatorului cu efect dublu-
(A) Eficiența termodinamică și proiectarea sistemului
1. Design gradient de presiune între efecte
● Presiune ridicată în primul efect și presiune scăzută în al doilea efect: Sistemul de vid este utilizat pentru a menține mediul de joasă presiune al celui de-al doilea efect pentru a se asigura că aburul secundar de la primul efect poate fi transferat eficient la al doilea efect ca sursă de căldură.
● Compensarea BPE: BPE-ul soluțiilor cu-salinitate ridicată sau cu-vâscozitate ridicată trebuie inclus în calcul pentru a evita temperatura de evaporare insuficientă în al doilea efect.
2. Economie cu abur
● Economia de abur țintă este de 1,8–2,0 (adică . 1 kg de abur proaspăt se evaporă 1,8–2,0 kg de apă), iar diferența de temperatură a transferului de căldură și zona de transfer de căldură dintre efecte trebuie optimizate.
● Recuperarea căldurii secundare de condensare a aburului: Căldura reziduală a apei condensate este utilizată pentru preîncălzirea lichidului brut.
3. Zona de transfer de căldură și distribuția diferenței de temperatură
● Zona de transfer de căldură a primului efect trebuie să se potrivească cu caracteristicile de temperatură ridicată ale aburului proaspăt, iar al doilea efect trebuie să se adapteze la condițiile de presiune scăzută și temperatură scăzută.
● Evitați diferența de temperatură prea mică (care are ca rezultat o eficiență redusă a transferului de căldură) sau prea mare (care duce la riscul de scalare) dintre efecte.
(B) Selectarea materialelor și design anti-scărcare
1. Material rezistent la coroziune
● Primul efect: SS316L sau oțelul inoxidabil duplex este preferat pentru medii cu temperatură ridicată și presiune ridicată.
● Al doilea efect: dacă se tratează soluții de ioni de clorură (cum ar fi desalinizarea apei de mare), sunt necesare aliaje pe bază de titan sau nichel-(cum ar fi Hastelloy).
2. Strategii anti-degradare și curățare
● Proiectați pereți interiori netezi a țevii pentru a reduce depunerile de calcar.
● Integrați sistemul de curățare online CIP (cum ar fi ciclul de spălare cu acid/alcali) pentru a îndepărta în mod regulat depunerile de calcar din schimbătoarele de căldură inter{0}}efecte.
● Pentru materialele predispuse la detartrare, se pot adăuga agenți anti-detartrare sau se pot folosi pompe de circulație forțată pentru a spori fluiditatea.
(C) Optimizarea energiei și recuperarea căldurii
1. Sistem de preîncălzire
● Înainte ca lichidul brut să intre în primul efect, acesta este preîncălzit prin utilizarea apei condensate sau a căldurii reziduale de la aburul secundar cu efect secundar printr-un preîncălzitor pentru a reduce consumul de abur proaspăt.
2. Recuperarea condensului
● Apa condensată (puritate ridicată) din primul și al doilea efect poate fi recuperată pentru completarea apei cazanului sau reutilizarea procesului.
3. Optimizarea sistemului de vid
● Utilizați pompe cu jet de abur de înaltă{0}}eficiență sau pompe de vid cu inel lichid pentru a reduce presiunea de al doilea efect la 0,1–0,3 bar (presiune absolută) pentru a asigura utilizarea eficientă a diferenței de temperatură dintre efecte.
(D) Sistem de control și proiectare de siguranță
1. Controlul automatizării
● Monitorizare în timp real{0}}sistem PLC/DCS:
① Nivelul lichidului, temperatura și presiunea primului și celui de-al doilea efect.
② Echilibrul de curgere al pompelor de transport de material între efecte.
● Controlul echilibrului presiunii: Mențineți un gradient de presiune stabil între efecte prin ajustarea puterii pompei de vid și a deschiderii supapei între efecte.
2. Protectie de siguranta
● Protecție anti-ardere uscată: opriți automat aburul de încălzire atunci când nivelul lichidului din efect este prea scăzut.
● Alarma de defecțiune a sistemului de vid: Preveniți creșterea anormală a presiunii de efect al doilea să provoace stagnarea evaporării.
● Supapă de suprapresiune: pentru a face față riscului de supra-limitare a presiunii aburului în primul efect.
Comparația costului de evaporare cu efect dublu-și alți factori
|
S/N |
Evaporator cu efect dublu{0} |
Evaporator MVR |
Evaporator cu efect unic{0} |
Evaporator TVR |
||
|
Costul investiției inițiale |
Mediu |
Ridicat |
Scăzut |
Mediu |
||
|
Cost de exploatare |
Mediu-Scăzut (în funcție de prețul aburului) |
Scăzut (în funcție de prețul energiei electrice) |
Ridicat (consum mare de abur) |
Mediu (abur + electricitate minoră) |
||
|
Eficiență energetică |
Moderat (utilizarea în cascadă de energie termică) |
|
Scăzut |
Moderat (depinde de eficiența ejectorului) |
||
|
Cerințe de întreținere |
Scăzut (pompe, sistem de vid) |
Ridicat (compresor, etanșări) |
Scăzut (pompe, încălzitoare) |
Mediu (ejector, supape) |
||
|
Aplicații tipice |
Regiuni bogate-abur, producție continuă la scară medie- |
Cost redus de energie electrică, soluții BPE cu-concentrație mare/-înaltă |
Operațiuni la scară-mică/loturi |
Disponibilitate aburului cu economii moderate de energie |
Industria alimentară și a băuturilor: concentrarea sucului, prelucrarea lactatelor (cum ar fi laptele condensat), producția de sirop.
Industria chimică: cristalizarea sării (cum ar fi clorură de sodiu, sulfat de sodiu), recuperarea solvenților (etanol, metanol).
Industria farmaceutică: concentrație de extracte din medicina chineză, purificarea ingredientelor active în bulionul de fermentație.
Tratarea apelor uzate: reducerea apelor uzate industriale, preconcentrare-înaltă a apelor uzate sărate (pentru sistemul de evacuare zero lichide).
Desalinizarea apei de mare: pretratarea apei de mare sau a apei salmastre pentru a reduce sarcina sistemului de osmoză inversă.
Industria celulozei și hârtiei: concentrarea lichiorului negru și recuperarea substanțelor chimice (cum ar fi lignina, soda caustică).
Domeniul de protecție a mediului: tratarea de reducere a volumului deșeurilor periculoase (lichid radioactiv, nămol de petrol).
Industria energetică: concentrarea și reutilizarea apelor uzate din turnul de răcire.
Prelucrarea metalelor: recuperarea ionilor metalici din apele uzate de galvanizare (cum ar fi nichel și zinc).
Agricultura: concentrarea de îngrășăminte lichide sau recuperarea soluției de pesticide.
Referințe la sistemul de evaporare cu efect dublu{0}ENCO
Suc de ceapă
Cristalizatorul cu evaporare cu efect dublu-tratează ecranul telefonului mobil Fluid de măcinare Ape uzate
Guangdong Zhonghe dublu efect
Suntem bine-cunoscuți ca unul dintre cei mai importanți producători și furnizori de evaporatoare cu dublu efect din China. Vă rugăm să fiți sigur că cumpărați un evaporator cu efect dublu personalizat din fabrica noastră. Contactați-ne pentru mai multe detalii.