節(jié)能技術(shù)
蒸發(fā)裝置的運行成本主要取決于能耗。
在穩(wěn)定的操作條件下,進出系統(tǒng)的能量一定是平衡的。
通過對蒸發(fā)裝置智能化熱配置,可以使系統(tǒng)的能耗滿足用戶各自不同的需求。
通常采取以下三種基本技術(shù)來達到節(jié)能的目的:
■ 多效蒸發(fā)
■ 熱力蒸汽再壓縮
■ 機械蒸汽再壓縮
單獨采用以上一種技術(shù)就能大大降低能耗。為將投資和運行成本降到,經(jīng)常同時使用其中的兩種。對于非常成熟的蒸發(fā)裝置,可能使用全部的三項技術(shù)。
多效蒸發(fā)
如果考慮一個單效蒸發(fā)器的熱平衡,我們會發(fā)現(xiàn)蒸出蒸汽的熱量(焓)近似等于加熱一側(cè)輸入的熱量。在通常蒸發(fā)水的情況下,1kg/hr的生蒸汽大約可蒸發(fā)出1kg/hr的蒸汽,因為加熱一側(cè)和產(chǎn)品一側(cè)的蒸發(fā)熱基本相同。
如果把一次能源生成的蒸汽用作第二效的加熱蒸汽,整個系統(tǒng)的能耗將下降50% 。同理,后效將節(jié)約更多能量
生蒸汽
二次蒸汽
蒸汽消耗
1效裝置
1kg/h
1kg/h
99%
3效裝置
1kg/h
3kg/h
33%
總溫差是效的允許加熱溫度和效的沸點之差,這個溫差在其中各效間分配,所以每效的溫度隨著效數(shù)增加而減小。由此,為了達到要求的蒸發(fā)量,各效的加熱表面積必須相應(yīng)擴大,但溫差(△t)較低。
熱力蒸汽再壓縮
在熱力蒸汽再壓縮過程中,根據(jù)熱泵原理沸騰室的蒸汽被再壓縮至加熱室的較高壓力。對應(yīng)于這個加熱蒸汽壓力的飽和蒸汽溫度更高,蒸汽可以繼續(xù)用于加熱。
為此使用了蒸汽噴射再壓縮機,其工作原理與蒸汽噴射泵一致。因為沒有活動部件,所以不易磨損,這限度地保證了操作的可靠性。
使用一臺熱力蒸汽再壓縮機省下的蒸汽/能量相當(dāng)于額外增加了蒸發(fā)器的一效。
熱力蒸汽再壓縮機的操作需要一定量的蒸汽,即所謂的動力蒸汽。這部分動力蒸汽作為過剩蒸汽被傳送到下一效或者冷凝器。過剩蒸汽的能量與動力蒸汽的能量相當(dāng)。
機械蒸汽再壓縮
用機械蒸汽再壓縮方式加熱的蒸發(fā)裝置的操作僅需很少的能量供應(yīng)。
蒸汽噴射壓縮器只能壓縮部分蒸汽,而機械蒸汽再壓縮機則可壓縮蒸發(fā)器中所有的蒸汽。它們將蒸汽壓縮至蒸發(fā)器加熱蒸汽溫度所對應(yīng)的蒸汽壓力,僅僅需要相對蒸汽中回收一部分熱焓的電能。
機械蒸汽再壓縮器的操作原理類似于熱泵。蒸汽冷凝液的能量常用來預(yù)熱產(chǎn)品進料。因此浪費的熱量就大大減少。由于蒸發(fā)器自身的能量的再利用,能量通常通過冷凝器冷卻水散發(fā)掉。
根據(jù)裝置的操作條件,有時需要少量的額外蒸汽補充,有時又需剩余的蒸汽冷凝來保持蒸發(fā)器總體的熱平衡和保證操作條件的穩(wěn)定。
由于設(shè)計簡單且易維護,蒸發(fā)裝置中大多使用單級離心式風(fēng)機。這些離心風(fēng)機被當(dāng)作高壓風(fēng)機或者渦輪壓縮機使用。由于在高流速下運轉(zhuǎn),因此在1:1.2到1:2的蒸汽壓縮比范圍內(nèi),大流量和超大流量的情況均可適用。其典型的合理轉(zhuǎn)速為3000到18000rpm。對于壓升較大的情況,可采用多級壓縮機。