Рисунок 2.4 - Схема трехкорпусной выпарной установки с параллельным

питанием по раствору

2.1.3 Оптимальное число ступеней выпарной установки

Многоступенчатое выпаривание дает значительную экономию тепловой энергии. Ориентировочно расход греющего пара в выпарной установке с n корпусами:

где W – общее количество выпаренной воды во всех корпусах установки; η – коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду, недоиспользование энергии конденсата, а также увеличение теплоты парообразования с понижением давления. Для 3-ех и 4-ех корпусных установок η 0,85.

Таким образом, с увеличением числа корпусов снижается расход свежего греющего пара на установку. Однако удельная экономия теплоты снижается с увеличением числа корпусов. Если при переходе от одноступенчатой выпарки к двухступенчатой расход свежего пара снижается примерно вдвое, то в пятиступенчатой по сравнению с четырехступенчатой расход пара снижается только на 10 %. С увеличением числа корпусов удлиняется схема, повышается стоимость установки, усложняется обслуживание ее.

Целесообразное число корпусов в установке с многоступенчатым выпариванием определяется многовариантными экономическими расчетами. В качест-

35

ве критерия оптимальности принимаются приведенные затраты, которые при поиске оптимального варианта должны стремиться к минимуму.

Приведенные затраты можно определить по формуле:

где К – капитальные затраты; Э – эксплуатационные затраты; Тн - нормативный срок окупаемости.

−стоимости арматуры, трубопроводов, КИП, вспомогательного оборудования (например,

С увеличением n наиболее существенно возрастает стоимость самих корпусов n Цк вследствие роста температурных потерь во всей установке и непро-

порционального уменьшения полезной разности температур, приходящей на одни корпус.

Растут также затраты на арматуру, трубопроводы, КИП и вспомогательное оборудование, а также затраты на доставку и монтаж оборудования. Эти затраты принято определять в долях стоимости основного оборудования. Для много-

36

корпусной выпарной установки их можно принять порядка 60…80 % от стоимости корпусов, т.е. Ца + Цм =0,7 n Цк.

Другие слагаемые капитальных затрат изменяются с ростом числа корпусов менее значительно и при минимизации приведенных затрат их можно не 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 вакуумнасоса уменьшаются, т.к. уменьшается расход вторичного пара из последнего корпуса установки.

Таким образом капитальные затраты, существенные для решения задачи выбора оптимального числа корпусов, определяются по уравнению:

Эксплуатационные расходы (Э) включают:

−годовые амортизационные отчисления и затраты на ремонт, определяемые в долях от капитальных затрат коэффициентами ка и кр;

−затраты на пар и электроэнергию.

ляционного насоса (для аппаратов с принудительной циркуляцией раствора);

корпус установки D и в подогреватель Dп , причем с увеличением n достигает-

37

ся существенная экономия лишь пара на выпаривание, а расход пара на подогрев исходного раствора до температуры кипения его в первом корпусе даже несколько возрастает за счет увеличения давления в этом корпусе.

Расходы на электроэнергию в установках с принудительной циркуляцией раствора в корпусах возрастают пропорционально числу корпусов n Ццн . В ус-

тановках с естественной циркуляцией эти расходы незначительны (только на подачу раствора в первый корпус и поддержание вакуума в последнем), мало зависят от числа корпусов и в расчетах приведенных затрат с целью оптимизации могут не учитываться.

Упрощенно представив экономические затраты на процесс выпаривания в виде трех составляющих: 1 - стоимости тепловой энергии (пара), 2 - затрат на

пеням выпаривания.

2.1.4 Использование вторичной теплоты выпарной установки

Таковой является вторичный пар последнего корпуса установки и горячий конденсат, выводимый из каждого аппарата. Но прежде чем направлять конденсат к внешнему потребителю необходимо оценить возможность использования его в самой выпарной установке (рисунок 2.6). Для этого конденсат на-

38

правляется из каждой ступени выпаривания и подогревателей раствора в соот-

к потребителю или в конденсатор

1 – выпарной аппарат; 2 – расширитель

Рисунок 2.6 – Схема многокорпусной выпарной установки с использованием теплоты горячего конденсата, выводимого из каждого аппарата

ветствующий по давлению расширительный сосуд, где за счет понижения давления происходит вскипание конденсата и генерация некоторого количества пара вторичного вскипания, который может быть использован в последующей ступени в качестве греющего, что также дает экономию свежего пара от ТЭЦ.

При наличии на данном или соседних производственных объектах потребителей низкопотенциальной теплоты целесообразно проектировать выпарную станцию с ухудшенным вакуумом или с противодавлением вторичного пара в последнем корпусе.

Если потребителю низкопотенциальной теплоты необходим подогрев теплоносителя до температуры выше температуры вторичного пара последней ступени, можно применить многоступенчатый подогрев с использованием экстра - паров промежуточных ступеней (начиная с конца).

Низкопотенциальную теплоту можно использовать для горячего водоснабжения производства и жилых районов. В качестве потребителя такой энергии можно рассмотреть варианты парниково-тепличного хозяйства или комплекса по разведению рыбы.