蒸發(fā)是化工行業(yè)中常用的操作之一，在當(dāng)今這個(gè)能源緊缺的社會(huì)，對(duì)于蒸發(fā)過(guò)程節(jié)能的研究顯得尤為重要。
蒸發(fā)裝置的運(yùn)行成本主要取決于能耗，在穩(wěn)定的操作條件下，進(jìn)出系統(tǒng)的能量一定是平衡的。通過(guò)對(duì)蒸發(fā)裝置智能化熱配置，可以使系統(tǒng)的能耗滿足用戶(hù)各自不同的需求。通常采取三種基本技術(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的：
多效蒸發(fā)（MEE）
熱力蒸汽再壓縮(TVR)
機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)
單獨(dú)采用以上一種技術(shù)就能大大降低能耗。為將投資和運(yùn)行成本降到很低，經(jīng)常同時(shí)采用其中的兩種。對(duì)于非常成熟的蒸發(fā)裝置，可能使用全部的三項(xiàng)技術(shù)。
在多效蒸發(fā)裝置中，由新蒸汽加熱第一效產(chǎn)生的蒸汽不進(jìn)入冷凝器，而是作為第二效的加熱介質(zhì)得以再次利用。這樣可以將新蒸汽消耗有效降低約50%。重復(fù)利用此原理，可進(jìn)一步降低新蒸汽消耗。
總溫差是第一效的最大允許加熱溫度和最后一效的最低沸點(diǎn)之差，這個(gè)溫差在其中各效間分配，所以每效的溫差隨著效數(shù)增加而減少。由此，為了達(dá)到要求的蒸發(fā)量，各效的加熱表面積須相應(yīng)擴(kuò)大，但溫差較低。下圖表明隨著蒸發(fā)裝置的效數(shù)增加，全部各效的總加熱表面積也呈線性比例增加。因此，投資費(fèi)用大幅上漲，而節(jié)省的能量卻越來(lái)越少。
蒸汽消耗（%）、總加熱面積（ΣF）和蒸發(fā)裝置效數(shù)的關(guān)系曲線圖
雙效直接加熱蒸發(fā)器的熱流圖如下所示：
A 產(chǎn)品， B 殘余蒸汽 ，C 濃縮液 ，D 動(dòng)力蒸汽 ，E 動(dòng)力蒸汽冷凝水 ，F(xiàn) 二次蒸汽冷凝水 ，V 熱損失
熱力蒸汽再壓縮時(shí)，根據(jù)熱泵原理，來(lái)自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力，即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據(jù)噴射泵原理來(lái)操作，沒(méi)有活動(dòng)件，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而有效，并能確保很高的工作可靠性。
使用一臺(tái)熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發(fā)器具有相同的節(jié)省蒸汽/節(jié)能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作需要一定數(shù)量的新蒸汽，即所謂的動(dòng)力蒸汽。這些動(dòng)力蒸汽須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動(dòng)力蒸汽所提供的能量相當(dāng)。
熱力蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖如下所示：
A 產(chǎn)品 B 二次蒸汽 B1 殘余蒸汽 C 濃縮液 D 動(dòng)力蒸汽 E 動(dòng)力蒸汽冷凝水 V 熱損失
機(jī)械蒸汽再壓縮時(shí)，通過(guò)機(jī)械驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)將蒸發(fā)器蒸出的蒸汽壓縮至較高壓力。因此再壓縮機(jī)也作為熱泵來(lái)工作，給蒸汽增加能量。與用循環(huán)工藝流體（即封閉系統(tǒng)，制冷循環(huán)）的壓縮熱泵相反，因?yàn)檎羝賶嚎s機(jī)是作為開(kāi)放系統(tǒng)來(lái)工作，故可將其視為特殊的壓縮熱泵。在蒸汽壓縮和隨后的加熱蒸汽冷凝之后，冷凝液離開(kāi)循環(huán)。加熱蒸汽（熱的一側(cè)）與二次蒸汽（冷的一側(cè)）被蒸發(fā)器的換熱表面分隔開(kāi)來(lái)。
開(kāi)放式壓縮熱泵與封閉式壓縮熱泵的對(duì)比表明：在開(kāi)放系統(tǒng)中的蒸發(fā)器表面基本上取代了封閉系統(tǒng)中工藝流體膨脹閥的功能。通過(guò)使用相對(duì)少的能量，即在壓縮熱泵情況下的壓縮機(jī)葉輪的機(jī)械能，能量被加入工藝加熱介質(zhì)中并進(jìn)入連續(xù)循環(huán)。在此情況下，不需要一次蒸汽作為加熱介質(zhì)。
機(jī)械蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖如下所示：
A 產(chǎn)品 ，B 二次蒸汽 ，B1 殘余蒸汽， C 濃縮液 ，D 電能， E 動(dòng)力蒸汽冷凝水， V 熱損失
在多效熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)中，待釋放的冷凝熱仍然很高。在多效裝置中，如果有n效，冷凝熱約為一次能量輸入的1/n。而且，蒸汽噴射壓縮器只能壓縮一部分的二次蒸汽，動(dòng)力蒸汽的能量須作為余熱釋放給冷卻水。然而，開(kāi)放式壓縮熱泵原理的使用可以顯著減少甚至消除通過(guò)冷凝器釋放的熱量。為達(dá)到最終的熱平衡，可能需要少量的剩余能量或殘余蒸汽的冷凝，因此允許恒定的壓力比和穩(wěn)定的操作條件。
■ 單位能量消耗低
■ 因溫差低使產(chǎn)品的蒸發(fā)溫和
■ 由于常用單效使產(chǎn)品停留時(shí)間短
■ 工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)
■ 部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)特性?xún)?yōu)異
■ 運(yùn)行成本低
本文摘自化工707
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