Verdamper met dubbel effect
Werkingsprincipe van verdamper met dubbel effect
Een verdamper met dubbel effect is een systeem met meerdere- fasen dat damp die in één fase wordt gegenereerd (het 'eerste effect') hergebruikt om de volgende fase (het 'tweede effect') te verwarmen, waardoor de energie-efficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd in vergelijking met verdampers met enkel- effect.
Stap-voor-overzicht
- De procesvloeistof (bijvoorbeeld afvalwater, pekel of sap) komt in de verdamper met het eerste effect.
- Verse stoom (hoge-temperatuur, hoge-druk) wordt in de warmtewisselaar geïntroduceerd om de vloeistof te verwarmen.
- Terwijl de vloeistof kookt, verdampt het water, waardoor primaire damp ontstaat en een gedeeltelijk geconcentreerde oplossing achterblijft.
- De primaire damp van het eerste effect wordt naar de verdamper met het tweede effect geleid.
- Het tweede effect werkt bij een lagere druk (en dus een lager kookpunt), waardoor de primaire damp als verwarmingsbron voor de tweede trap kan dienen.
- De gedeeltelijk geconcentreerde vloeistof uit het eerste effect wordt in het tweede effect gevoerd.
- De primaire damp condenseert in de warmtewisselaar van het tweede effect, waarbij latente warmte wordt overgedragen om extra water uit de vloeistof te verdampen.
- Hierdoor ontstaat secundaire damp en wordt de vloeistof verder geconcentreerd.
- Het drukverschil tussen de twee effecten zorgt voor een efficiënte warmteoverdracht:
① Het eerste effect werkt bij hogere druk/temperatuur.
② Het tweede effect werkt onder vacuüm of lagere druk, waardoor hergebruik van dampen mogelijk is.
- Dit gefaseerde ontwerp vermindert het verbruik van verse stoom met bijna 50% vergeleken met systemen met één- effect.
- Verdampers met dubbel effect bereiken een hoger stoomverbruik (kg water verdampt per kg gebruikte stoom).
- Het typische stoomverbruik is ~1,8–2,0, wat betekent dat 1 kg verse stoom ~2 kg water verdampt.
- Elektrische energie wordt voornamelijk gebruikt voor pompen en vacuümsystemen.
- Gecondenseerde stoom uit beide effecten wordt opgevangen als destillaat (zuiver water).
- De uiteindelijke geconcentreerde vloeistof wordt uit het tweede effect afgevoerd.
- Niet-condenseerbare gassen worden via vacuümsystemen verwijderd om de drukgradiënten in stand te houden.
Typische verdamping met dubbel{0}}effect: Na2SO4-afvalwaterzuiveringsproject in China
Belangrijkste voordelen van verdamping met dubbel-effect
Verlaagde energiekosten door damp tussen effecten te hergebruiken.
Geschikt voor warmte-gevoelige materialen vanwege lagere kookpunten bij daaropvolgende effecten.
Schaalbaar ontwerp (kan worden uitgebreid tot een drievoudig{0}}effect of meer voor een hogere efficiëntie).
Belangrijke overwegingen bij het ontwerp van een verdamper met dubbel-effect
(A) Thermodynamische efficiëntie en systeemontwerp
1. Ontwerp van drukgradiënt tussen effecten
● Hoge druk in het eerste effect en lage druk in het tweede effect: het vacuümsysteem wordt gebruikt om de lagedrukomgeving van het tweede effect te handhaven om ervoor te zorgen dat de secundaire stoom van het eerste effect effectief als warmtebron naar het tweede effect kan worden overgebracht.
● BPE-compensatie: de BPE van oplossingen met een hoog-zoutgehalte of-hoge viscositeit moeten in de berekening worden opgenomen om een onvoldoende verdampingstemperatuur bij het tweede effect te voorkomen.
2. Stoomeconomie
● Het beoogde stoomverbruik is 1,8–2,0 (dat wil zeggen: . 1 kg verse stoom verdampt 1,8–2,0 kg water), en het temperatuurverschil in de warmteoverdracht en het warmteoverdrachtsgebied tussen de effecten moeten worden geoptimaliseerd.
● Secundaire warmteterugwinning door stoomcondensatie: De restwarmte van gecondenseerd water wordt gebruikt voor het voorverwarmen van de ruwe vloeistof.
3. Warmteoverdrachtsgebied en verdeling van het temperatuurverschil
● Het warmteoverdrachtsgebied van het eerste effect moet overeenkomen met de hoge temperatuureigenschappen van de verse stoom, en het tweede effect moet zich aanpassen aan de lage druk en lage temperatuuromstandigheden.
● Vermijd een te klein (resulterend in verminderde efficiëntie van de warmteoverdracht) of te groot (resulterend in risico op schaalvergroting) temperatuurverschillen tussen de effecten.
(B) Materiaalkeuze en anti-{0}}anti-scaling ontwerp
1. Materiaalcorrosieweerstand
● Eerste effect: SS316L of duplex roestvrij staal heeft de voorkeur voor omgevingen met hoge temperaturen en hoge druk.
● Tweede effect: bij de behandeling van chloride-ionoplossingen (zoals ontzilting van zeewater) zijn legeringen op basis van titanium of nikkel- (zoals Hastelloy) vereist.
2. Anti- strategieën voor kalkaanslag en reiniging
● Ontwerp gladde binnenwanden van buizen om kalkaanslag te verminderen.
● Integreer het online CIP-reinigingssysteem (zoals een zuur/alkaliwascyclus) om regelmatig kalkafzettingen in inter-effectwarmtewisselaars te verwijderen.
● Voor materialen die gevoelig zijn voor kalkaanslag kunnen anti-kalkmiddelen worden toegevoegd of kunnen geforceerde circulatiepompen worden gebruikt om de vloeibaarheid te verbeteren.
(C) Energieoptimalisatie en warmteterugwinning
1. Voorverwarmingssysteem
● Voordat de ruwe vloeistof het eerste effect binnengaat, wordt deze voorverwarmd door gebruik te maken van gecondenseerd water of afvalwarmte van de secundaire stoom van het tweede effect via een voorverwarmer om het verbruik van verse stoom te verminderen.
2. Terugwinning van condensaat
● Het gecondenseerde water (hoge zuiverheid) uit het eerste en tweede effect kan worden teruggewonnen voor aanvulling van ketelwater of proceshergebruik.
3. Optimalisatie van het vacuümsysteem
● Gebruik hoog-efficiënte stoomstraalpompen of vloeistofringvacuümpompen om de tweede effectdruk te verlagen tot 0,1–0,3 bar (absolute druk) om effectief gebruik van het temperatuurverschil tussen effecten te garanderen.
(D) Besturingssysteem en veiligheidsontwerp
1. Automatiseringscontrole
● PLC/DCS-systeem Real--monitoring:
① Vloeistofniveau, temperatuur en druk van het eerste en tweede effect.
② Stroombalans van materiaaltransportpompen tussen effecten.
● Drukbalansregeling: Handhaaf een stabiele drukgradiënt tussen effecten door het vermogen van de vacuümpomp en de opening van de klep tussen effecten aan te passen.
2. Veiligheidsbescherming
● Anti-bescherming tegen droogbranden: schakelt automatisch de verwarmingsstoom uit wanneer het vloeistofniveau in het effect te laag is.
● Alarm vacuümsysteemfout: Voorkom dat een abnormale stijging van de tweede effectdruk verdampingsstagnatie veroorzaakt.
● Overdrukontlastklep: om het risico van een over-beperkte stoomdruk bij het eerste effect tegen te gaan.
Dubbele-Effectverdampingskosten en andere factorenvergelijking
|
S/N |
Verdamper met dubbel-effect |
MVR-verdamper |
Verdamper met enkel-effect |
TVR-verdamper |
||
|
Initiële investeringskosten |
Medium |
Hoog |
Laag |
Medium |
||
|
Bedrijfskosten |
Gemiddeld-Laag (afhankelijk van de stoomprijs) |
Laag (afhankelijk van elektriciteitsprijs) |
Hoog (hoog stoomverbruik) |
Medium (stoom + kleine elektriciteit) |
||
|
Energie-efficiëntie |
Matig (cascadegebruik van thermische energie) |
|
Laag |
Matig (afhankelijk van de efficiëntie van de uitwerper) |
||
|
Onderhoudsvereisten |
Laag (pompen, vacuümsysteem) |
Hoog (compressor, afdichtingen) |
Laag (pompen, verwarmingen) |
Medium (ejector, kleppen) |
||
|
Typische toepassingen |
Stoom-rijke regio's, continue productie op middelgrote- schaal |
Lage elektriciteitskosten, hoge-concentratie/hoge-BPE-oplossingen |
Kleinschalige/batchbewerkingen- |
Stoombeschikbaarheid met gematigde energiebesparingen |
Voedings- en drankenindustrie: sapconcentratie, zuivelverwerking (zoals gecondenseerde melk), siroopproductie.
Chemische industrie: zoutkristallisatie (zoals natriumchloride, natriumsulfaat), terugwinning van oplosmiddelen (ethanol, methanol).
Farmaceutische industrie: concentratie van Chinese medicijnextracten, zuivering van actieve ingrediënten in fermentatiebouillon.
Afvalwaterzuivering: vermindering van industrieel afvalwater, hoge-voor- zoute afvalwaterconcentratie (voor systeem zonder vloeistoflozing).
Ontzilting van zeewater: voorbehandeling van zeewater of brak water om de belasting van het omgekeerde osmosesysteem te verminderen.
Pulp- en papierindustrie: concentratie van zwarte vloeistof en terugwinning van chemicaliën (zoals lignine, natronloog).
Milieubeschermingsgebied: volumereductiebehandeling van gevaarlijk afval (radioactieve vloeistof, olieslib).
Energie-industrie: concentratie en hergebruik van koeltorenafvalwater.
Metaalverwerking: terugwinning van metaalionen uit galvanisch afvalwater (zoals nikkel en zink).
Landbouw: concentratie van vloeibare meststoffen of terugwinning van pesticidenoplossingen.
ENCO Double-Effectverdampingssysteemreferenties
Uiensap
Verdampingskristallisator met dubbel-effect behandelt afvalwater van mobiele-telefoonschermen
Guangdong Zhonghe dubbel effect
We staan bekend- als een van de toonaangevende fabrikanten en leveranciers van verdampers met dubbel effect in China. U kunt er zeker van zijn dat u een op maat gemaakte verdamper met dubbel effect in onze fabriek koopt. Neem contact met ons op voor meer informatie.