یک اواپراتور با تمرکز 20000 کیلوگرم آب در ساعت در هر ساعت کار تقریباً 22000 کیلوگرم بخار زنده مصرف می کند. با هزینه بخار صنعتی معمولی 30 تا 50 دلار در هر تن، که در طول یک سال کارکرد یک قبض سوخت هفت رقمی می شود. فشرده‌سازی مجدد بخار مکانیکی (MVR) به این دلیل وجود دارد که بیشتر این پول حرارتی را خریداری می‌کند که دور ریخته می‌شود: بخار جوشانده شده از محصول همان گرمای نهانی را که به تازگی خریداری شده بود، حمل می‌کند و در یک قطار معمولی در برابر آب خنک‌کننده متراکم می‌شود و به بیرون تخلیه می‌شود.
حکم کوتاه برای هر کسی که این فناوری را ارزیابی می کند: MVR بخار فرآیند را کمی دوباره فشرده می کند تا بتواند در سمت گرمایش اواپراتور متراکم شود و مایع بیشتری بجوشد. یک کیلووات ساعت برق کمپرسور سپس کار تبخیر تقریباً 10 تا 25 کیلووات ساعت بخار را انجام می دهد و تقاضای بخار زنده به بار 0.02-0.05 کیلوگرم به ازای هر کیلوگرم آب تبخیر شده کاهش می یابد. برای اواپراتورهای بارگیری مداوم با ارتفاع نقطه جوش قابل کنترل، این پایین ترین مسیر تبخیر با هزینه عملیاتی موجود است.
فشرده سازی مجدد بخار مکانیکی چگونه کار می کند
تمیزترین مدل ذهنی پمپ حرارتی چرخه باز است. بخار خروجی از سطح جوش اواپراتور، معمولاً بخار آب، به جای کندانسور وارد کمپرسور می شود. کمپرسور فشار خود را از نزدیک به اتمسفر به تقریباً 1.2-1.5 بار مطلق افزایش می دهد که دمای متراکم را از حدود 95-100 درجه سانتیگراد به 105-112 درجه سانتیگراد افزایش می دهد. این بالابر متوسط، کل ترفند است: بخار فشرده در قسمت گرمایشی کالندریا متراکم می‌شود و گرمای نهان خود را در یک اختلاف دمایی کوچک آزاد می‌کند تا مایع بیشتری بجوشد، و میعانات به صورت آب گرم تمیز باقی می‌ماند. علاوه بر تلفات حرارتی و پیش گرم کردن محصول، حلقه در عملکرد ثابت نیازی به بخار زنده ندارد. یک منبع کمکی کوچک راه اندازی و برش بار را پوشش می دهد.
انواع کمپرسور و افزایش دما
انتخاب کمپرسور از بالابر مورد نیاز پیروی می کند. فن های سانتریفیوژ تک مرحله ای حجم زیادی از بخار تبخیر آب را با بالابرها تا حدود 20 تا 25 کلوین کنترل می کنند، در حالی که دستگاه های دو پیچه و ترتیبات فن دو مرحله ای محدوده را برای بالابرهای بالاتر گسترش می دهند. بالابر مورد نیاز شما یک اولویت نیست: آن برابر است با افزایش نقطه جوش مشروب به اضافه اختلاف دمای مورد نیاز برای فشار دادن گرما به سطح اواپراتور، بنابراین شیمی فرآیند و طراحی انتقال حرارت آن را برای شما تنظیم می کند.
جایی که MVR امروز تحویل می دهد
این فناوری در جایی ایجاد می شود که حجم زیادی از آب یا حلال باید به طور مداوم تبخیر شود و بخار به طور معقولی تمیز باشد:
- لبنیات: شیر، آب پنیر و غلظت آب پنیر، یکی از اولین پذیرندگان در مقیاس بزرگ
- غذا و نوشیدنی: آب میوه، شربت شکر و آبگوشت
- خمیر و کاغذ: پیش تغلیظ مشروب سیاه قبل از دیگ بازیابی
- شیمیایی و دارویی: جریان های سربار بازیافت حلال و تقطیر
- فاضلاب و دبی مایع صفر: غلظت آب نمک جلوتر از کریستالایزرها
- نمک زدایی: واحدهای فشرده سازی بخار مکانیکی برای تولید آب در اندازه کوچک و متوسط
محدودیت های عملی همچنان اعمال می شود. اکثر سیستم‌های تجاری دمای جوش را کمتر از 100 تا 110 درجه سانتیگراد نگه می‌دارند، زیرا مواد کمپرسور و مهر و موم شفت فراتر از این محدوده گران می‌شوند و مشروب‌های حاوی کلرید قطعات خیس شده را به سمت آلیاژهای ضدزنگ 316 لیتری، دوبلکس یا آلیاژهای بالاتر سوق می‌دهند. افزایش نقطه جوش مشروب رایج ترین دلیلی است که یک پروژه MVR پیشنهادی دوباره طراحی می شود.
اعداد چگونه به نظر می رسند
نتیجه گیری اول: زمانی که برق شبکه قابل اعتماد و بخار گران است، پروژه های MVR معمولا در یک تا سه سال بازپرداخت می کنند. یک اواپراتور تک اثر حدود 1.1 کیلوگرم بخار به ازای هر کیلوگرم آب تبخیر شده مصرف می کند، و حتی یک قطار پنج اثر هنوز هم تقریباً 0.25 کیلوگرم نیاز دارد. واحد MVR بیشتر آن را با 15-30 کیلووات ساعت برق کمپرسور در هر تن تبخیر، بسته به بالابر جایگزین می کند. در برابر بخار 30-50 دلار در هر تن و قدرت 0.08-0.12 دلار در هر کیلووات ساعت، هزینه عملیاتی به ازای هر تن آب تبخیر شده از 30 دلار یا بیشتر به حدود 1.5-3.5 دلار کاهش می یابد. برای یک کارخانه 10 تن در ساعت که 8000 ساعت در سال کار می کند، صرفه جویی در برابر عملیات تک اثر بین 2 تا 3 میلیون دلار در سال است.
تقاضای آب خنک کننده نیز به شدت کاهش می یابد، زیرا گرمای نهان به جای رد شدن، بازیافت می شود. معاوضه ها در سمت سرمایه قرار دارند: یک کمپرسور با درایو و کنترل، منطقه انتقال حرارت بزرگتر به دلیل اینکه اختلاف دمای رانندگی کم است، و زیرساخت الکتریکی برای بار موتور مداوم. کمپرسور همچنین یک ماشین دوار تک در یک حلقه بحرانی است، بنابراین قطعات یدکی، نظارت بر وضعیت و کارکنان تعمیر و نگهداری آموزش دیده از روز اول در بودجه عملیاتی قرار دارند.
محدودیت های انتخاب: جایی که MVR مبارزه می کند
قبل از وارد کردن لیست کوتاه MVR، این بررسی ها را به ترتیب اجرا کنید. هر کدام پروژه های واقعی را رد صلاحیت کرده اند:
- ارتفاع نقطه جوش کمپرسور باید بر BPE مشروب به اضافه اختلاف دمای انتقال حرارت غلبه کند. هنگامی که BPE از حدود 15 تا 20 کلوین فراتر رفت، فن های کم بالابر خارج می شوند و انتخاب به کمپرسورهای پیچی، فشرده سازی مجدد بخار حرارتی یا طرح های چند جلوه محدود می شود.
- رفتار کثیف اختلاف دماهای کوچک و سطوح بزرگ هیچ حاشیه ای برای لوله های آلوده باقی نمی گذارد. یک لایه مقیاس که به سختی باعث آزار یک کالندریا گرم شده با بخار می شود، می تواند تعادل حرارتی MVR را از بین ببرد، بنابراین تمیز کردن در محل باید بخشی از طراحی باشد.
- بارگذاری نمایه MVR پس انداز خود را در یک وظیفه ثابت و مستمر به دست می آورد. دوچرخه‌سواری مکرر دسته‌ای، دور زدن گسترده، و تعطیلی طولانی مدت به سرعت اقتصاد را از بین می‌برد.
- خوردگی و مواد. انتقال نمک ها و اسیدها به بخار و میعانات، عمر تجهیزات را تعیین می کند. انتخاب مواد و مدیریت پاکسازی نیاز به توجه مهندسی دارد.
- سرویس کمپرسور. محدودیت‌های ارتعاش، سیستم‌های آب‌بندی و در دسترس بودن روتور یدکی باید مهندسی شده باشند، نه اینکه پس از اولین شکست بداهه‌سازی شوند.
MVR، TVR یا Multi-effect: نمای کنار هم
MVR یکی از سه مسیر ایجاد شده برای استفاده مجدد از بخار تبخیر است. فشرده‌سازی مجدد بخار حرارتی (TVR) از یک اجکتور جت بخار به عنوان کمپرسور استفاده می‌کند، که بخار محرکه را برای بخار حباب شده مبادله می‌کند. تبخیر چند اثر (MEE) بخار را از طریق مراحل متوالی در فشارهای نزولی آبشاری می کند. پاسخ صحیح کمتر به مد بستگی دارد تا به سه عدد: قیمت بخار، قیمت قدرت و رفتار جوشیدن مشروب.
| جنبه | MVR | TVR (اجکتور بخار) | چند اثر (MEE) |
|---|---|---|---|
| انرژی رانندگی | برق از طریق کمپرسور مکانیکی | بخار محرکه از طریق اجکتور | بخار زنده در اولین اثر |
| تقاضای بخار به ازای هر کیلوگرم تبخیر شده | 0.02-0.05 کیلوگرم، فقط اصلاح | 0.3-0.6 کیلوگرم، وابسته به نسبت | حدود 1.1 کیلوگرم اثر تک، کاهش تقریبا 15٪ در هر اثر اضافه شده |
| استفاده مجدد از گرمای نهان | COP بسیار بالا و موثر 10-25 | متوسط | متوسط, improves with effect count |
| افزایش دما | 10-40 K، کمپرسور محدود | توسط اجکتور و فشار بخار محرک ثابت شده است | در بین اثرات توزیع شده است |
| بهترین تناسب | کار مداوم، BPE کم، بخار پرهزینه، قدرت قابل اعتماد | متوسط-pressure steam already on site | بخار ارزان، قدرت غیرقابل اعتماد، کمپین های دسته ای |
مسیرها نیز در عمل ترکیب می شوند. یک پیکربندی متداول اولین اثر را با بخار زنده یا یک اجکتور TVR گرم می‌کند و جلوه‌های نهایی را روی MVR اجرا می‌کند، بنابراین کمپرسور فقط تمیزترین و کم‌ترین بخار BPE را در قطار کنترل می‌کند.
تطبیق MVR در یک طرح بازیابی حرارت در سطح کارخانه
MVR طرف بخار مشکل انرژی را حل می کند، اما هیچ تبخیرکننده ای به تنهایی کار نمی کند. یک کارخانه MVR هنوز یک دیگ‌خانه، خشک‌کن‌ها، کوره‌ها، اکسیدکننده‌های حرارتی یا کوره‌های فرآوری را راه‌اندازی می‌کند که گاز داغ دودکش را به صورت شبانه‌روزی تخلیه می‌کنند. آن گاز را نمی توان دوباره فشرده کرد. گرمای آن باید با تجهیزات سطحی گرفته شود.
دیگ بخار حرارتی زباله صنعتی برای بازیابی بخار گاز دودکش بازیابی بخار از خروجی اگزوز فرآیند داغ مکمل نیروگاه های MVR است که هنوز دیگ ها، خشک کن ها و کوره ها را به صورت شبانه روزی کار می کنند. با ظرفیت گاز دودکش تا 320000 نیوتن متر مکعب در ساعت و نرخ تبخیر 3.8-54.5 تن در ساعت، گرمای اتلاف مداوم را به بخار قابل استفاده کارخانه تبدیل می کند. مشاهده محصول → در جایی که اگزوز انرژی قابل استفاده کافی را حمل می کند، یک دیگ بخار حرارتی زباله صنعتی آن را به بخار برای بقیه کارخانه تبدیل می کند و راهنمای ما برای نحوه عملکرد دیگ بخار حرارتی زباله صنعتی اصول عملیات را با جزئیات پوشش می دهد. در جایی که اولویت کاهش دمای پشته و بالا بردن راندمان دیگ بخار است، یک اکونومایزر اختصاصی سمت گاز آخرین درجه قابل استفاده از گاز دودکش را قبل از رسیدن به پشته بازیابی می کند.
اکونومایزر برای بازیابی حرارت گاز دودکش تجهیزات فرآیند هنگامی که کاهش دمای پشته و افزایش راندمان دیگ در اولویت است، یک اکونومایزر سمت گاز آخرین درجه قابل استفاده را قبل از رسیدن اگزوز به پشته می گیرد. برای پالایشگاه خورنده و گازهای دودکش شیمیایی در دمای 250 تا 400 درجه سانتیگراد ساخته شده است و آب تغذیه را با ساختار مهر و موم شده و نظارت شده پیش گرم می کند. مشاهده محصول → عملکرد سمت گاز در نهایت به سطح لوله بستگی دارد. سطوح کشیده گرمای بیشتری را از همان حجم گاز دودکش بازیابی می‌کنند و لوله‌های پره‌دار نوع H به‌خاطر خطوط مستقیم و هم‌سطح گاز خود در برابر رسوب مقاومت می‌کنند. نمای کلی ما از انواع لوله های پره دار، مواد و افزایش کارایی مهندسین مبادلات را در هنگام تعیین آنها وزن می کنند.
لوله پره دار نوع H برای مبدل های حرارتی گازهای دودکش با گرد و غبار عملکرد سمت گاز به شدت به سطوح لوله بستگی دارد. لوله‌های پره‌دار نوع H در مقایسه با پره‌های مارپیچی، ناحیه گرمایش را تا 1.5 تا 2 برابر افزایش می‌دهند، در حالی که خطوط مستقیم گاز موازی در برابر رسوب‌زدگی و گرفتگی مقاومت می‌کنند، و آنها را برای بازیابی گرما از اگزوز غبارآلود مناسب می‌سازد. مشاهده محصول → در نظر گرفتن حلقه MVR و سمت گاز به عنوان یک طرح یکپارچه، از اشتباه کلاسیک بهینه سازی اواپراتور جلوگیری می کند در حالی که پشته دیگ بالادست همچنان داغ است.
پیشنهادات کاربردی برای مهندسین و خریداران
توالی تصمیم گیری که توصیه می کنیم کوتاه است. قیمت بخار و برق خود را در هر واحد تبخیر کمی کنید. ارتفاع نقطه جوش مشروب واقعی را اندازه گیری کنید، نه یک نمونه آزمایشگاهی رقیق شده. تأیید کنید که نمایه بارگذاری واقعاً پیوسته است. سپس سمت گاز را در همان پروژه طراحی کنید و گرمای پشته و اگزوز را با اکونومایزرها و دیگ‌های حرارت هدر رفته در کنار حلقه MVR بازیابی کنید تا به عنوان یک فکر بعدی.
برای خریدارانی که تجهیزات بازیابی گرمای اطراف را مشخص می کنند، کیفیت ساخت تصمیم می گیرد که آیا پس انداز محاسبه شده در اولین تعمیرات اساسی باقی می ماند یا خیر. قطعات تحت فشار ساخته شده بر اساس الزامات ASME، خطوط جوش خودکار با پشتوانه تصویربرداری بلادرنگ اشعه ایکس، و ظرفیت سالانه بالای 20000 تن برای پروژه های بزرگ EPC استانداردهایی هستند که ما در Wuxi Jinker Power Equipment کار می کنیم، زیرا یک سیستم بازیابی حرارت فقط به اندازه جوش هایی که آن را در کنار هم نگه می دارند قابل اعتماد است. طرف فرآیند و طرف گاز را به عنوان یکی کار کنید، و اواپراتوری که زمانی یک تن بخار در هر تن آب می سوزاند، عمدتاً با حرارتی که از قبل دارد کار می کند.
