Шляхи зниження енерговитрат в процесі випаровування розчинів у випарних апаратах

Abstract

Сьогодні, у зв’язку з різким подорожчанням енергоносіїв, у всьому світі надзвичайно гостро стоять питання зниження енерговитрат та обмеження шкідливих викидів у навколишнє середовище практично у всіх галузях промисловості. Тому в статті розглянуто питання енергозбереження під час процесу випарювання різноманітних розчинів у багатокорпусних випарних установках на підприємствах хімічної та харчової промисловості. В даний час на будь якому підприємстві багатокорпусні випарні установки, що застосовуються для випарювання розчинів, є споживачами дуже великої кількості тепла і вимагають значних капітальних витрат. Відомо, що принцип багатоступеневого випарювання дає значний економічний ефект порівняно з одноступінчастим. Тому найбільш важливими завданнями зниження енерговитрат в процесі випарювання є: по-перше – зменшення витрати гріючої пари на одиницю випареної води, що досягається за рахунок паралельної подачі живильного розчину по корпусах багатокорпусної випарної установки і підігріву вихідного розчину до температури, близької до температури кипіння вторинними теплоносіями – конденсатом та екстрапаром першого корпусу випарного апарату; по-друге – удосконалення конструкції поверхні нагріву камери, що гріє та руху розчину і гріючого теплоносія. За допомогою розробленого програмного комплексу для автоматичного виконання теплотехнічних розрахунків багатокорпусних випарних станцій було проведено дослідження впливу температури пари, що гріє, на розміри поверхні теплообміну за інших рівних умов для чотирикорпусної та п'ятикорпусної випарних установок, а також досліджено процес кипіння розчину в широко щілинних каналах камери, що гріє, випарного апарату при різних режимах його роботи. Наведено розроблену конструкцію розчинної та парової пластин гріючої камери випарного апарату, яка дозволяє оптимизувати рух рідинної та парорідинної фази розчину в процесі нагріву. Отримані результати дозволяють видати рекомендації щодо найефективніших режимів роботи багатокорпусних випарних установок, а також встановити шляхи інтенсифікації їх роботи.Today, in connection with the sharp increase in the price of energy sources, the issue of reducing energy consumption and limiting harmful emissions into the environment in almost all industries is extremely acute all over the world. The issues of energy saving in the process of evaporation of various solutions in multi-effect evaporation plants at chemical and food industry enterprises are considered. It is known that the principle of multi-stage evaporation gives a significant economic effect compared to a single-stage one. Currently, at any enterprise, multi-body evaporation plants used for evaporation of solutions are consumers of a very large amount of heat and require significant capital costs.The most important tasks of reducing energy costs are: firstly, reducing the consumption of heating steam per unit of evaporated water, which is achieved through parallel supply of a nutrient solution through the housings of a multi-effect evaporation plant and heating the initial solution to a temperature close to the boiling point with secondary coolants - condensate and extra steam of the first evaporator housing; secondly, improving the design of the heating surface of the heating chamber and establishing optimal modes of movement of the solution and heating coolant. Using the developed software package for automatically performing thermal engineering calculations of multi-effect evaporation stations, a study was carried out of the influence of the temperature of the heating steam on the dimensions of the heat exchange surface, all other things being equal, for four-effect and five-effect evaporation plants, and also the process of boiling of the solution in the wide slot channels of the heating chamber of the evaporator was investigated. device under different operating modes. The developed design of the solution and steam plates of the heating chamber of the evaporator is presented, which allows optimizing the movement of the liquid and vapor-liquid phases of the solution during its heating. The results obtained make it possible to give recommendations on the most effective operating modes of multi-effect evaporation plants, as well as to establish ways to intensify their operation.