Учебник - Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях (989625), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Раствор в таких установках перетекает из корпуса в корпус, выпариваясь при этом частично в каждом корпусе до определенной концентрации.Экономия энергии в выпарных установках может достигаться следующими основными способами:использованием теплоты вторичного пара в многоступенчатых выпарных установках;применением сжатия паров при помощи струйного эжектора или механического компрессора,подогревом раствора, направляемого на выпарку вторичным паром или конденсатом.Кроме того, возможно использование теплоты вторичных энергетических ресурсов, получаемых при выпаривании (вторичный пар, конденсат) в теплоснабжении или других технологических установках (внешнее использование теплоты).
Теоретически возможно также использование теплоты концентрированного раствора, однако это не всегда можно осуществить на практике.В технологических схемах для концентрирования растворов существенную экономию пара дает применение многокорпусных выпарных установок. При этом образующийся вторичный пар из первого корпусанаправляется в качестве греющего во второй, из второго - в третий и т.д. В результате расход греющегопара на установку от внешнего источника снижается и может быть рассчитан по формулеD=W,nϕ(9)где W – количество растворителя, удаленного из раствора; n – количество корпусов выпарных аппаратов, включенных последовательно по пару; ϕ – поправочный коэффициент для учета увеличения тепловых потерь при увеличении числа корпусов. Для трех-четырехкорпусных установок ϕ = 0,9, для пятишестикорпусных установок ϕ = 0,85.Такое техническое решение не удается реализовать в малотоннажных производствах по техникоэкономическим соображениям.
У аппаратов малой производительности существенно выше удельныйрасход металла на их изготовление. Поэтому снижение затрат на греющий пар при увеличении числакорпусов будет сопровождать более заметным ростом стоимости самой установки. Регенеративный подогрев исходного раствора конденсатом греющего пара позволяет снизить расход последнего не болеечем на 5-10 %, поэтому основным решением для однокорпусных выпарных установок является внешнееэнергоиспользование, например отпуск вторичного пара в качестве теплоносителя внешним потребителям.57Для экономии греющего пара в схеме выпарной установки можно использовать паровой эжектор илимеханический компрессор.
При этом вторичный пар сжимается с помощью пара высоких параметровили за счет подвода механической энергии до давления, которое обеспечивает необходимую температуру конденсации в 1-м корпусе. Эжектор или компрессор можно устанавливать за любым корпусом установки. Чем ниже давление всасываемого пара, тем полнее утилизация теплоты, но больше требуетсяэнергии на сжатие. Место установки ступени сжатия должно определяться на основании техникоэкономических расчетов.
Имеются сведения, что установка парового эжектора в трехкорпусной выпарной установке позволяет добиться такой же экономии пара, как установка еще одного дополнительногокорпуса.Применение механического компрессора более выгодно, чем использование парового эжектора из-занизкого КПД последнего. Кроме того, в схеме с применением парового эжектора невозможна полнаяутилизация теплоты, так как дополнительное количество пара, полученное от парового котла, должнобыть сконденсировано.Правильный выбор типовой схемы выпарной установки позволяет существенно снизить теплопотребление на процесс выпаривания. Наиболее распространенные схемы установок с поверхностными аппаратами приведены на рис 13.В установках с нуль-корпусом (рис.13, г) кроме направляемого в него пара высоких параметров, в первый корпус можно подавать пар более низкого давления.
Этот пар может поступать не от ТЭЦ или котельной, а от котлов-утилизаторов, использующих теплоту вторичных ресурсов, которые могут получаться на данном предприятии. В результате решается задача замещения части первичного топливавторичными энергоресурсами (ВЭР).Применение противоточных схем (рис.13 ж) способствует замедлению процесса отложения солей наповерхностях нагрева и, как следствие, уменьшению тепловых потерь через наружные поверхности аппаратов. Но для перемещения раствора из корпуса в корпус, в отличие от прямоточных установок, необходимо использовать насосы.
Более того, в этих установках практически исключена возможность регенеративного подогрева раствора, поэтому снижение тепловых потерь сопровождается увеличениемрасхода электроэнергии на установку. Окончательный вывод о целесообразности такого решения можносделать только на основе технико-экономического сравнения вариантов.Рис.13. Схемы выпарных установок.58а – прямоточная с конденсатором; б – прямоточная с противодавлением; в – с ухудшенным вакуумом; г – с нулькорпусом; д – двухстадийная, с обогревом корпуса второй стадии острым паром; е – двухстадийная с обогревомкорпуса второй стадии вторичным паром первой ступени; ж – противоточная; з – с параллельным током; и – с отбором экстра-пара; к – со смешенным током.Установки с отбором экстра-пара (рис.13) относятся к классу энерготехнологических поскольку кромерешения чисто технологической задачи – повышения концентрации раствора они служат одновременнои источником теплоты (экстра-пар) для внешних потребителей.Для предварительного подогрева раствора, поступающего на выпаривание, которое осуществляютпрактически до температуры кипения обычно используют теплоту конденсата греющего пара из первогокорпуса и конденсата вторичного пара из последующих корпусов.
Тем самым обеспечивается регенеративное (внутреннее) использование теплоты в схеме, что ведет к снижению расхода греющего пара отТЭЦ или котельной на установку. Такое решение позволяет снизить расход греющего пара, направляемого на однокорпусную установку на 5-15 %. В том случае, еслиDрабприменяется многокорпусная установка, подогрев исходногораствора приводит к еще более значительной экономии пара. Вчастности, в четырехкорпусной установке для экономии греющегопара от ТЭЦ или котельной может достигать (5 – 15)⋅nϕ = 18 –Dинж Dизб54 %.Применение схем с конденсатором за последней ступенью(рис.13 а, давление пара в конденсаторе 0,01 – 0,02 МПа) поDсмзволяет подавать в первый корпус пар более низкого давления,нежели в установках с противодавлением.
Это расширяет возможности использования вторичных энергоресурсов для выпарной установки, в частности пара от котлов-утилизаторов. В то жесамое время установки с противодавлением (рис 13 б) могутслужить источником пара из последней ступени для внешних потребителей, работающих при более низком давлении.При анализе действующих схем выпарных установок важно принимать во внимание, что решения обиспользовании схем с одноступенчатыми выпарными установками принимались в период, когда доляэнергоресурсов в себестоимости продукции не превышала 5% и с технико-экономической точки зрениямогли быть оправданными. В настоящее время, вследствие опережающего роста тарифов на энергоресурсы в этих же производствах доля энергоресурсов в стоимости продукции достигает 30%, 40% и более.
Поэтому перспективным является переход к схемам с несколькими ступенями выпаривания.Способы энергосбережения в выпарных аппаратах с погружными горелкамиЕсли процесс выпаривания осуществляется в выпарных аппаратах с погружными горелками, в которыхтеплоноситель - продукты сгорания топлива непосредственно контактируют с выпариваемым раствором,а их температура на выходе из аппарата практически равна температуре раствора, применение многокорпусных установок с последовательным включением аппаратов по теплоносителю вообще бессмысленно. Вся теплота продуктов сгорания, затраченная на испарение, уносится из аппарата образующейсяв процессе выпаривания парогазовой смесью.
На предварительный подогрев раствора может быть израсходовано не более 10-15% теплоты этой смеси. Для внешнего энергоиспользования она имеет недостаточно высокий потенциал. Ее температура обычно составляет 85-95°С. В системах отопления требуется вода с расчетной температурой до 110-150°С. Конечно, этого уровня температур достаточно длясистем горячего водоснабжения. Согласно действующим нормативам температура сантехнической горячей воды 55°С. В моечных машинах машиностроительных, ликероводочных и других заводов – 6080°С.
Но затраты теплоты на горячее водоснабжение для санитарно-технических целей обычно не превышают 2-3 % от затрат на отопление и вентиляцию. Возможности использования горячей воды в технологии тоже ограничены. Поэтому на кафедре Тепломассообменных процессов и установок МЭИ быларазработана схема, позволяющая вести процесс выпаривания при непосредственном контакте продуктов сгорания с упариваемым раствором так, чтобы парогазовая смесь на выходе из аппарата имела более высокую температуру. Для этого было предложено выходное сопло горелки не погружать в раствор,а располагать его выше уровня раствора на расстоянии, достаточном для поддержания не барботажного, а струйного режима течения продуктов сгорания в газожидкостном пространстве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
