Компания Memva разрабатывает многоступенчатые системы выпаривания с учетом фактического сырья, нагрузки на выпаривание, заданной концентрации, имеющегося пара, риска образования накипи и требований к материалам. Могут быть рассмотрены конфигурации от 2 до 7 ступеней, в которых многоступенчатое повторное использование тепла пара обеспечивает практическое преимущество с точки зрения затрат на весь срок эксплуатации.
Вместо того чтобы выбирать количество эффектов из таблицы с фиксированной производительностью, размеры системы следует рассчитывать на основе баланса массы и энергии. Химический состав сырья, повышение температуры кипения, вязкость, термочувствительность, склонность к образованию накипи и количество часов работы — все эти факторы влияют на окончательный проект.
Система MEE, как правило, рассматривается в тех случаях, когда нагрузка на испарение достаточно велика, чтобы рекуперация пара между эффектами оправдывала затраты на дополнительную площадь теплообмена, емкости, трубопроводы и средства регулирования. Сам расходный поток определяет, следует ли в конструкции использовать систему с падающей пленкой, принудительной циркуляцией или гибридную схему.
В многоступенчатом испарителе пар, образующийся в одной ступени, повторно используется в качестве нагревательной среды для следующей ступени. Каждая последующая ступень работает при более низком давлении и температуре кипения, благодаря чему тепло может продолжать циркулировать по системе.
Сырье просеивается, предварительно нагревается или подвергается обработке в соответствии с требованиями технологического процесса.
Начальная мощность испарения обеспечивается за счет пара под давлением или другого источника тепла.
Полученный пар служит теплоносителем для последующего эффекта.
Испарение продолжается при постепенно снижающихся давлении и температуре.
Концентрат и конденсат отводятся для повторного использования, доочистки или последующей переработки.
Экономика Steam: Полезным инженерным показателем является масса испарившейся воды на массу подаваемого свежего пара. Как правило, этот показатель улучшается по мере повторного использования тепла в большем числе ступеней, однако реальное значение зависит от повышения температуры кипения, предварительного нагрева питательной воды, тепловых потерь, сброса пара, загрязнения, флэшинга конденсата и выбранного температурного профиля.
Количество эффектов — это лишь одно из конструктивных решений. Конфигурация потока и технология теплообмена зачастую оказывают более значительное влияние на характер образования отложений, динамику изменения температуры продукта, потребность в перекачке и возможность очистки.
Жидкость перемещается от первого каскада к каскадам с более низким давлением. Такая конструкция проста с механической точки зрения и может быть предпочтительной в тех случаях, когда перепад давления способствует перемещению жидкости между каскадами.
Сырье поступает в секцию с более низкой температурой и перекачивается к более горячим секциям, расположенным выше по потоку. Для некоторых видов сырья это может улучшить теплообмен по мере повышения концентрации, однако необходимо тщательно оценить такие факторы, как перекачивание, образование нагара и воздействие тепла на продукт.
По поверхности теплообмена стекает тонкая пленка жидкости. Конструкции с падающей пленкой часто используются для работы с относительно чистыми жидкостями, когда важно обеспечить короткое время пребывания и более низкую температуру воздействия.
Циркуляционный насос поддерживает скорость потока жидкости в теплообменнике. Его часто применяют для потоков, подверженных образованию накипи, вязких или образующих суспензию, где важную роль играют скорость потока на поверхности и контроль осаждения .
Параллельные и смешанные схемы подачи также может применяться в тех случаях, когда особенности кристаллизации, вязкость продукта или поэтапная концентрация требуют использования другого тракта потока. В гибридной системе в разных ступенях могут использоваться испарители разных типов, вместо того чтобы применять одну и ту же конструкцию теплообменника на всей технологической линии.
Два контура с одинаковым расходом могут требовать совершенно различного оборудования. Эти исходные данные следует проанализировать перед выбором количества элементов, площади теплообмена, материала изготовления и расхода энергоресурсов.
Дополнительные меры могут снизить потребность в свежем паре, но при этом увеличивают площадь теплообмена, количество емкостей, трубопроводов, приборов, объем работ по поддержанию вакуума и объем работ по очистке. Оптимальным проектом является конфигурация с наименьшими практическими затратами на протяжении всего срока службы при обеспечении требуемой надёжности — а не просто с наибольшим количеством ступеней.
Доступная температура пара, давление в конечной ступени, повышение температуры кипения и требуемая движущая сила теплообмена определяют тепловое окно, которое можно распределить между ступенями.
Цена пара, годовое количество рабочих часов, частота очистки, изменчивость подаваемого сырья и стратегия технического обслуживания определяют, является ли установка дополнительной системы рекуперации тепла экономически целесообразной.
Каждый дополнительный эффект влечет за собой увеличение количества оборудования и площади. Дополнительную экономию пара следует сопоставить с дополнительными затратами на установку и увеличением сложности системы.
Для цитирования: Memva может рассчитать баланс массы и энергии для конкретного проекта и оценить расход пара после определения состава сырья, производительности испарителя, целевой концентрации и условий подачи энергии. Обобщённые значения “экономия до X%” не следует рассматривать как гарантию для конкретного проекта.
Эти технологии решают одну и ту же основную задачу разделения разными способами. Правильный выбор зависит от относительной стоимости и доступности пара и электроэнергии, нагрузки на испаритель, характеристик сырья и возможностей предприятия по техническому обслуживанию.
| Рассмотрение | Однократный эффект | Мультиэффект (MEE) | MVC / MVR |
|---|---|---|---|
| Принцип энергии | Свежая тепловая энергия обеспечивает работу одной ступени испарения. | Пар, образующийся в одном каскаде, нагревает следующий каскад, работающий при более низком давлении. | Полученный пар механически сжимается и повторно используется в качестве нагревательного пара. |
| Основная утилита | Пар / тепловая энергия | Пар / тепловая энергия с многоступенчатым повторным использованием тепла | Электроэнергия для парового компрессора, а также для пускового и вспомогательного нагрева по мере необходимости |
| Сложность оборудования | Самый низкий | Многофункциональные эффекты, паропроводы, вакуум и межступенчатое регулирование | Компрессор, теплообменник, сепаратор и более тесная интеграция компрессора с технологическим процессом |
| Часто принимается во внимание, когда | Нагрузка меньше, работа ведётся с перерывами или приоритетом является простота. | Непрерывная работа и экономия пара оправдывают использование многоступенчатых установок. | Непрерывный режим работы и рекуперация энергии пара позволяют компенсировать энергозатраты компрессора и капитальные затраты. |
| Страница Memva | Одноступенчатый испаритель | Эта страница | Испаритель MVC / MVR |
Окончательный перечень оборудования зависит от конкретного проекта. Типичная промышленная установка MEE может включать следующие секции, подбираемые с учетом характеристик сырья и целей очистки.
Технология MEE может применяться для уменьшения объема сточных вод или повышения концентрации продукта. Заявленные параметры применения должны всегда проверяться с учетом фактического состава сырья, требований к качеству продукции, санитарных норм, риска коррозии и схемы последующей очистки.
Концентрирование отборных сточных вод с высокой соленостью, концентрата обратного осмоса (RO)/двойного проникновения (DTRO) и других рассолов перед кристаллизацией, отделением соли или окончательной утилизацией твердых остатков.
Концентрирование или регенерация отдельных технологических потоков, при проектировании которых учитываются такие факторы, как летучесть, коррозионная активность, вспенивание и термочувствительность.
Отдельные виды пошлин на соки, молочные продукты, подсластители и другие концентраты, при проектировании которых гигиеническая конструкция, возможность очистки и история температурного режима продукта являются составной частью проектных оснований.
Важно: “Термины ”фармацевтическая“, ”пищевая“, ”рекуперация растворителей» и аналогичные отраслевые обозначения не должны использоваться в качестве общих заявлений о возможностях. При ориентации на эти рынки необходимо указывать соответствующие требования к санитарной конструкции, документации по GMP, взрывозащите, конденсации растворителей или материалам, которые компания Memva действительно может обеспечить.
В предложении, готовом к участию в тендере, следует разъяснить проектные основания и рамки, а не просто перечислять характеристики оборудования.
Проанализируйте технологический поток, состав, изменчивость, целевую концентрацию и последующую очистку.
Рассчитать нагрузку на испаритель, тепловой профиль, потребность в инженерных сетях и количество практических эффектов.
Выберите тип циркуляции, площадь теплообмена, сепараторы, вакуумную систему, материал корпуса (MOC) и средства управления.
Определить объем работ, проектные основания, ориентировочные коммуникации, расположение оборудования и коммерческое предложение.
Ознакомьтесь с информацией о компании Memva и опубликованными примерами проектов по очистке сточных вод, а затем пришлите свои данные о подаваемой жидкости, чтобы мы могли обсудить конфигурацию испарителя с учетом реальных технологических условий.
Краткие ответы на вопросы, которые обычно возникают у инженеров-технологов и специалистов по закупкам перед тем, как запросить подробное предложение по MEE.
Они основаны на одном и том же принципе испарения. Термины “многоступенчатый испаритель”, “многоэффектный испаритель” и “MEE” обычно используются для обозначения системы последовательных ступеней, в которой пар из одной ступени обеспечивает тепло для следующей ступени, работающей при более низком давлении.
Выбор количества ступеней следует осуществлять с учетом доступной температурной движущей силы, повышения температуры кипения, коэффициентов теплопередачи, производительности по испарению, стоимости пара, годового количества рабочих часов, риска образования накипи, стоимости установки и требований к техническому обслуживанию. Большее количество ступеней не всегда означает большую экономичность.
Не существует достоверного универсального показателя для всех видов подаваемой жидкости. Экономия пара, как правило, повышается за счет повторного использования пара между камерами, однако фактическое потребление пара зависит от температуры подаваемой жидкости, концентрации, повышения температуры кипения, тепловых потерь, сброса пара, флэшинга конденсата и накипи. Массовой и энергетический баланс, разработанный специально для данного проекта, является надлежащей основой для предоставления гарантии.
Система MEE в основном снижает тепловую нагрузку за счет повторного использования пара между ступенями, тогда как система MVR механически сжимает пар и использует электроэнергию для рекуперации его тепла. Экономически целесообразный выбор зависит от цен на пар и электроэнергию, нагрузки на испаритель, графика работы, перепада температур, повышения температуры кипения, склонности сырья к образованию нагара и возможностей технического обслуживания.
В принципе да, но метод циркуляции и предельное значение концентрации необходимо выбирать с учетом химических характеристик. Могут потребоваться принудительная циркуляция, подходящая скорость потока, контролируемое перенасыщение, меры по очистке и использование коррозионно-стойких материалов. Перед выбором оборудования следует проанализировать состав воды и ожидаемое поведение осаждения.
Расход сырья, наработка, исходная и целевая концентрация, результаты анализа воды или продукта, pH, температура, содержание твердых веществ, ХПК/органические вещества или летучие компоненты (при необходимости), условия подачи пара, условия охлаждающей воды, требуемое качество конденсата и предполагаемый маршрут концентрирования или ZLD.
Чем полнее информация в заявке, тем более конструктивным может быть первый технический ответ.