6.4. Схеми з рекомпресією вторинної пари

Рекомпресія вторинної пари після випарного апарата має на меті підвищення тиску і температури до рівня параметрів гріючої пари. Для однокорпусної випарної установки схемні рішення рекомпресії вторинної пари наведені на рисунку 6.5.

а)

б)

Рисунок 6.5 – Принципові схеми рекомпресії вторинної пари для однокорпусних випарних установок:

а – з використанням механічної рекомпресії;

б – з використанням пароструменевої рекомпресії;

ВА-випарний апарат; КМ-компресор;

Е-пароструменевий ежектор

Для схеми з механічною рекомпресією вторинна пара стану 1 w потрапляє на всмоктування у компресор, де у результаті передачі енергії від приводного двигуна вторинна пара характеризується термічними параметрами стану 2, достатніми, щоб підтримувати корисну різницю температур DТВА. Після гріючої порожнини конденсат стисненої вторинної пари характеризується станом точки 3. Не позначені на рисунку 6.5 вакуум-насос і насос для відкачування конденсату приєднуються до лінії виходу конденсату з гріючої камери випарного апарата. Важливою перевагою даного варіанта рекомпресії вторинної пари є відсутність конденсатора і системи охолодження холодоносія. Що стосується головної переваги – зниження витрат енергії і фінансових витрат, - то ці питання будуть розглянуті у наступних розділах.

Підвищення параметрів вторинної пари може бути реалізовано за допомогою пароструменевого ежектора,

рис. 6.5 б, шляхом використання потоку робочої пари ежектора, яка подається в активне сопло (стан 1А). Потік змішування після ежектора розділяється на два потоки, один з яких подається в гріючу камеру випарного апарата, а інший викидається або використовується у суміжних технологіях, як у паровому стані, так і у вигляді конденсату при відповідному включенні в схему конденсатора. Необхідно відзначити важливу обставину, що знижує позитивні якості рекомпресії із застосуванням пароструменевого ежектора. Справа в тому, що змішування в ежекторі робочої пари і вторинної пари робить конденсат потоку змішування незворотним в систему парогенерації, що збільшує витрати, пов'язані зі споживанням свіжої води і її обробкою перед парогенератором.

Схемні рішення для рекомпресії вторинної пари в багатокорпусних установках досить різноманітні і багатоваріантні [63, 65, 35].

Випарні апарати в багатокорпусних установках можуть з'єднуватися в паралельні або послідовні лінії подачі розчину на випарювання та забезпечуватися одним або декількома компресорами та ін. На рис. 6.6 наведено дві схеми трикорпусних випарних установок з механічною рекомпресією.

а)

б)

Рисунок 6.6 – Принципові схеми рекомпресії вторинної пари у багатокорпусних випарних установках:

а) рекомпресія загальної кількості вторинної пари;

б) рекомпресія вторинної пари останнього корпусу;

ВА1, ВА2, ВА3 – випарні апарати; КМ – компресор; I – лінія подачі розчину на випаровування; II – лінія відведення упареного розчину; III – лінія відведення конденсатів вторинної пари

За схемою на рисунку 6.6 а кожний з трьох випарних апаратів працює при однакових режимних параметрах з паралельною роздачею і відведенням як розчину, так і вторинної пари та дожиманням її в компресорі. Подібна схема дозволяє підтримувати мінімально допустимі різниці температур між гріючою парою і розчином, наприклад, для молока це 4-5оС. Проте при цьому матиме місце велика витрата пари через компресор, яка дорівнює загальній кількості випаруваної води (розчинника) з розчину.

Схема “б” цього самого рисунка характеризується використанням вторинної пари першого і другого корпусів як гріючої пари подальших корпусів, а для обігріву першого корпусу реалізується рекомпресія вторинної пари останнього (третього) корпусу.

Подача розчину на випаровування починається з першого корпусу з подальшим перепуском на другий і третій випарні апарати. Температура кипіння розчину у кожному корпусі підтримується зі зниженням на 4-6оС, внаслідок чого загальний температурний перепад зростає пропорційно числу ступенів випаровування (корпусів). Таким чином, рекомпресія вторинної пари третього корпусу відбувається з великим перепадом тиску, але з меншою витратою. У цьому і полягає основна відмінність схем на рисунку 6.6.

Впровадження рекомпресії в процеси випаровування привело до появи однокорпусних, але багатосекційних випарних установок, схема однієї з них згідно з [65] наведена на рисунку 6.7.

Рисунок 6.7 – Схема моноблокової випарної установки з рекомпресією вторинної пари:

1, 2, 3 – секції випарної установки; КМ – компресор; С – сепаратор; ПР – підігрівач розчину; Н1, Н2 – насоси перепускання розчину по секціях

Зображена на рис. 6.7 моноблокова випарна установка складається з трьох секцій, що утворені за рахунок відповідних перегородок у верхній і нижній кришках вертикального випарника кожухотрубного типу.

Вторинна пара зі всіх секцій збирається у верхній порожнині нижньої кришки (кубової частини апарата), звідки після сепаратора надходить на всмоктування у компресорну машину. Стиснена вторинна пара спрямовувається у міжтрубний простір теплообмінника, де вона передає теплове навантаження розчину одночасно для всіх секцій. Конденсат вторинної пари, що утворюється при цьому, виводиться з апарата і нагріває початковий розчин у підігрівачі розчину ПР, лінія ІІІ. Переміщення розчину по секціях здійснюється за рахунок роботи насосів Н1 і Н2. Вхід розчину в установку і його вихід позначені на даній схемі у вигляді ліній I і II.

Випарні установки згідно з даною схемою значно поширені у молочних виробництвах ряду європейських країн; їх продуктивність становить до 12 тонн на годину випаровуваної вологи при питомому споживанні електроенергії на привод компресорів порядку 10-12 кВт?год на тонну випаровуваного розчинника (36-43 кДж/кг).

Використання рекомпресії на базі струменевої ежекції у багатокорпусних випарних установках має обмежений характер і реалізоване, наприклад, у двокорпусних випарних системах виробництва згущеного молока типу Віганд 2000, 4000, 8000. Останні цифри позначають продуктивність по випаруваній волозі, кг/годину. Питома витрата робочої пари для подібних систем становить 0,42...0,45 кг робочої пари на кг випарюваної вологи. На рисунку 6.8 наведена спрощена схема вакуум-випарної установки Віганд.

Рисунок 6.8 – Принципова схема двокорпусної випарної установки з пароструменевою рекомпресією вторинної пари:

ВА1, ВА2 – випарні апарати; Э – ежектор; – масові витрати пари і конденсату; G – масові витрати розчину

На відміну від схеми на рисунку 6.5 б у гріючу порожнину випарного апарата ВА1 потрапляє вся пара після змішування в ежекторі, внаслідок чого кількість вторинної пари, отримуваної у першому корпусі, перевищує необхідну для обігріву другого корпусу. Як випливає з наведеної схеми, вторинна пара після першого корпусу розділяється на три потоки:

, (6.22)

де – масова витрата пасивного потоку ежектора;

– масова витрата гріючої пари для другого корпусу;

–екстрапара першого корпусу, яка використовується для нагріву розчину (підігрівачі розчину на схемі не показані).

У свою чергу, від вторинної пари після другого корпусу відбирається екстрапара у кількості для цілей попереднього підігріву розчину, а решта кількості вторинної пари з витратою йде на конденсатор (вузол конденсатора на схемі не показаний).

Подібний розподіл парових потоків дозволяє реалізувати процес випаровування і підігріву розчину. Потоки конденсатів у гріючих камерах корпусів і також використовуються для нагрівальних цілей. Зважаючи на наявність великої різниці температур випаровування по корпусах (17-19оС), перепускання розчину з першого ступеня в другий виконується через підігрівальний теплообмінник; на схемі це позначено різними станами розчину в точках 2р і 3р.

Загальний матеріальний баланс для даної схеми може бути представлений рівнянням

. (6.23)

Економіка Маркетинг Менеджмент Фінанси Податки Культурологія
Бухгалтерський облік Політологія Страхування Політекономія Історія

загрузка...