34

Рап1 , θ1

Рап2 , θ2

Рап3 , θ3

вторичный пар

вторичный пар

вторичный пар

В конденсатор

1

1

1

греющий пар, РГР

I

II

II

I

Концентрир.

Концентрир.

Концентрир.

раствор

раствор

раствор

Неконцентрированный

конденсат

конденсат

раствор

конденсат

Рисунок 2.4 - Схема трехкорпусной выпарной установки с параллельным

питанием по раствору

У

Т

2.1.3 Оптимальное число ступеней выпарной установки

Н

Многоступенчатое выпаривание дает значительную экономию тепловой

энергии. Ориентировочно расход греющего пара вБвыпарной установке с n кор-

пусами:

й

W

D =

,

(2.3)

η n

и

где W – общее

выпа енной воды во всех корпусах установки;

η – коэффициент,

р

ывающий п тери теплоты в окружающую среду, недоис-

пользование энерг

о

конденса а, а также увеличение теплоты парообразования

количество

с понижением давлен я. Для 3-ех и 4-ех корпусных установок η 0,85.

Таким

бра

учи

м, с увеличением числа корпусов снижается расход свежего

греющего

з

ара на установку. Однако удельная экономия теплоты снижается с

очисла корпусов. Если при переходе от одноступенчатой выпарки к

двухступ нчатой расход свежего пара снижается примерно вдвое, то в пятисту-

п

П =

К

+Э, руб/год,

(2.4)

Тн

где К – капитальные затраты;

Э – эксплуатационные затраты; Тн - норма-

тивный срок окупаемости.

Капитальные затраты (К), зависящие от числа корпусов n, складываютУ-

ся из:

Т

стоимости всех корпусов

-

−

n Ц

к

;

−

стоимости подогревателя исходного раствора

-

Н

Ц

п

;

−

стоимости насоса исходного раствора

Б

-

Ц

н

;

−

стоимости вакуум - насоса

-

Ц

вн

;

й

−

стоимости барометрического

и

-

Цб;

−

стоимости арматуры, руб пр в

в, КИП,

конденсатора

вспомогательного оборудования (например,

о

конденсатоотводч ков)

-

Ц ;

т

а

−

затрат на доставку монтаж оборудования,

и

Ц .

устр

пл щадки, фундамента, здание и пр. -

з

м

С увеличением n наиболее существенно возрастает стоимость самих кор-

йство

пусов n Цк

вследствие роста температурных потерь во всей установке и непро-

п

порционального уменьшения полезной разности температур, приходящей на

е

одни корпус.

РРастут также затраты на арматуру, трубопроводы, КИП и вспомогательное

У

учитывать. В частности, стоимости подогревателя и насоса увеличиваются, т.к.

с увеличением числа корпусов растут давление и температура кипения раствора

в первом корпусе.

Стоимость же барометрического конденсатора и вакуум-

Н

насоса уменьшаются, т.к. уменьшается расход вторичного пара из последнего

корпуса установки.

Т

Таким образом капитальные затраты, существенные для решения задачи

й

выбора оптимального числа корпусов, определяются по уравнению:

К =1,7 n Цк

Б

(2.5)

Эксплуатационные расходы (Э) включают:

−

годовые амортизационные отчислен я

затраты на ремонт, определяемые в

о

кр;

долях от капитальных затрат к эффициентами ка и

т

−

затраты на пар и элек р энергиюр.

и

ка + к

(2.6)

Э= К

р

+ (D + Dп )ЦD +

n Nцн

+Nн + Nвн Цэ τ ,

з

где τ -

часов работы оборудования в году (при непрерывной работе

число

можно принять τ = 8000 ч/год); D - расход пара на первый корпус установки;

п

ара в предварительный подогреватель;

Nцн

- мощность цирку-

Dп

- расх д

е

ляционного насоса (для аппаратов с принудительной циркуляцией раствора);

Р

- мощность насоса подачи исходного раствора;

Цвн -

мощность вакуум-

Nн

сколько возрастает за счет увеличения давления в этом корпусе.

Расходы на электроэнергию в установках с принудительной циркуляцией

У

раствора в корпусах возрастают пропорционально числу корпусов

n Ццн . В ус-

Т

тановках с естественной циркуляцией эти расходы незначительны (только на

подачу раствора в первый корпус и поддержание вакуума в последнем), мало

Н

зависят от числа корпусов и в расчетах приведенных затрат с целью оптимиза-

ции могут не учитываться.

Упрощенно представив экономические затраты на процесс выпаривания в

4

тепловой

виде трех составляющих: 1 - стоимости

энергии (пара), 2 - затрат на

руб,

обслуживание, 3 - амортизационныхБ

отчислений,

можно суммарные затраты на выпаривание в уста-

Затраты

р

новках с азл чным числом ступеней представить в

о

виде г афикаи4 (р сунок 2.5).

1

т

3

Расх д пара (линия 1) с ростом числа степеней

з

снижается, затраты на обслуживание (линия 2)

прак ически не изменяются, амортизационные рас-

2

ходы (линия 3) возрастают пропорционально числу

1 2

о

3

4 и5

Суммарные затраты (линия 4)

ступеней

(аппаратов)

ступеней (ка·К).

Число

Рисунок 2.5 – Выб р пти- имеют минимум,

который для реальных современ-

е

числа

ступеней

мального

ных выпарных установок соответствует 3…4 сту-

вы аривания

Р

пеням выпаривания.

к потребителю или

в конденсатор

1

1

1

I

II

III

У

регенеративные

2

2

Тконденсат к

подогреватели

конденсат

на ТЭЦ

потребителю

1 – выпарной аппарат; 2 – расширитель Н

Рисунок 2.6 – Схема многокорпусной выпарной установки с использованием

теплоты горячего конденсата,

Б

из каждого аппарата

ветствующий по давлению расши

тельныййсосуд, где за счет понижения дав-

ления происходит вскипание конденсата

генерация некоторого количества

выводимого

пара вторичного вскипания, к

ый может быть использован в последующей

р

ступени в качестве греющего, ч также дает экономию свежего пара от ТЭЦ.

о

При наличии на данном или соседних производственных объектах потре-

т

бителей низкопотенц альной теплоты целесообразно проектировать выпарную

и

станцию с ухудшенным вакуумом или с противодавлением вторичного пара в

з

последнем к р усе.

Если отребителю низкопотенциальной теплоты необходим подогрев теп-

о

лоносит ля до температуры выше температуры вторичного пара последней

п

ступ ни, можно применить многоступенчатый подогрев с использованием экс-

е

тра - паров промежуточных ступеней (начиная с конца).

Р

Низкопотенциальную теплоту можно использовать для горячего водо-