Дипломная работа: Проектирование адиабатной выпарной установки термического обессоливания воды
Анализируя приведённые характеристики, следует отметить, что при
всех прочих равных условиях необходимо учитывать и затраты на эксплуатацию
установки.
Рассмотрение различных типов технологических схем показывает, что
наибольшей тепловой и экономической эффективностью обладают схемы с аппаратами
мгновенного вскипания. Это связано в первую очередь с тем, что в качестве
греющего теплоносителя здесь может быть использовано “бросовое” тепло, т. е.
низкопотенциальные вторичные энергоресурсы. Причём, нижним пределом температуры
греющего теплоносителя, которого ещё можно использовать, является 60 – 80 оС.
В нашей установке предполагается использовать водяной пар, отработанный в
турбинах приводов компрессоров и насосов, с температурой 70 – 80 оС.
По капитальным затратам многоступенчатая установка мгновенного вскипания
примерно на 20% дешевле установки с плёночными аппаратами [8], а показатель
использования греющего пара несколько выше, что характеризуется более высокой
допустимой кратностью концентрирования. К тому же, деминерализация в адиабатных
выпарных установках признана наиболее перспективным методом создания крупных
деминерализационных установок (с производительностью более 10000 м3/сутки),
поскольку характеризуются высокой энергетической эффективностью, повышенной
компактностью, хорошими эксплуатационными показателями, возможностью
практической реализации больших мощностей в одной установке.
Актуальность применения именно установок мгновенного вскипания
доказывается ещё и тем, что в последнее время ряд предприятий освоили серийный
выпуск подобных аппаратов
1.3 Анализ действующей схемы получения деминерализованной
воды на АО “Акрон” и возможностей применения схемы с адиабатной выпарной
установкой
По имеющимся на предприятии данным потребность АО “Акрон” в
деминерализованной воде составляет примерно 750 м3/час. В настоящее
время необходимое количество воды получают в цехе химводоподготовки (ХВП)
методом ионного обмена с применением схемы Н-ОН - ионирования. Действующие
схемы получения и потребления воды на АО “Акрон” представлены на рисунках 5 и
6.
Имеющаяся схема обеспечивает качественное бесперебойное снабжение
производств водой необходимого качества. Согласно регламентам предприятия
показатели качества глубоко обессоленной воды (ВГО) составляют:
-
PH – 6,0-7,5;
-
Жёсткость общая –
0,002 мгэкв/л;
-
Удельная
электропроводность – не более 1,0 мкСим/см;
-
Железо – не более
0,02 мг/л;
-
Содержание
кремнезема в пересчёте на SiO2 – не более
0,05 мг/л;
-
Хлор Cl – отсутствует;
-
Окисляемость
перманганатная – не более 1,0 мгO2/л;
-
Аммиак NH3 – не более 2,0 мг/л.
Надо отметить, что имеющаяся схема подготовки воды предполагает
значительные затраты, связанные с необходимостью в ионообменных смолах и
химических реагентах для регенерации фильтров. В связи с чем себестоимость обессоленной
воды получается достаточно высокой.
В связи с этим возникает потребность в разработке схемы получения
деминерализованной воды, которая по своим основным показателям способна служить
заменой существующего водоподготовительного комплекса и при этом иметь более
низкую себестоимость дистиллята. К основным показателям мы относим
производительность, надёжность и качество получаемого дистиллята.
1.4 Выбор схемы установки
В адиабатных выпарных установках деминерализация вод осуществляется
путём испарения перегретой жидкости в камере, давление в которой ниже давления насыщения,
соответствующего температуре жидкости, поступающей в камеру. Таким образом,
процесс испарения происходит не на поверхностях нагрева (как в традиционных
выпарных установках), а в объёме камер испарения под вакуумом.
К основным рабочим процессам, происходящим в адиабатных выпарных
установках, относятся: вскипание жидкости в камерах испарения, конденсация пара
и нагрев жидкости в конденсаторах-регенераторах и головном подогревателе.
Осуществляются процессы теплопередачи через поверхность теплообмена. При
вскипании жидкости происходит унос капельной влаги, которая отделяется от пара
в сепарационном объёме камер испарения и специальных сепараторах. В элементах
установки протекают процессы отложения накипи, коррозии.
Для создания вакуума и обеспечения высоких коэффициентов
теплопередачи в конденсаторах осуществляется оттяжка неконденсирующихся газов.
На практике используются различные виды адиабатных выпарных
установок. Согласно классификации [14] различаются:
1.
По числу ступеней испарения – одно- и многоступенчатые.
2.
По способу организации движения раствора – проточные и рециркуляционные.
3.
По используемому первичному теплоносителю – установки с паровым,
газовым, жидкостным, а также с электрическим обогревом.
4.
По способу соединения групп конденсаторов по воде – установки с
последовательным соединением и параллельным.
5.
По количеству контуров рециркуляции – одноконтурные и многоконтурные.
6.
По количеству каскадов – однокаскадные и каскадные (то есть
многокаскадные).
7.
По промежуточному теплоносителю – установки с одним или несколькими
газовыми, жидкостными (гидрофобными) промежуточными теплоносителями, а также
теплоносителем в виде твёрдых частиц.
8.
По способу подвода теплоты – установки с подводом теплоты через
поверхность, контактным способом, через промежуточный теплоноситель.
Кроме этого, установки мгновенного вскипания классифицируются по
способам отвода теплоты в окружающую среду, регенерации энергии и другим
признакам.
Отвод теплоты в окружающую среду в адиабатных выпарных установках
производится следующими способами: с охлаждающей конденсаторы водой, с
концентрированным раствором и дистиллятом.
Осуществляется регенерация теплоты паров, образующихся при
испарении раствора и дистиллята, для нагрева раствора, охлаждающего
конденсаторы, и предварительного нагрева исходного раствора. Применяются также
установки без регенерации.
Схемы основных типов адиабатных выпарных установок приведены на
рисунке 7.
1 – ступень испарения; 2 – конденсатор; 3 – поддон; 4 – камера испарения;5 –
головной подогреватель; 6 – насос.
1)
–
одноступенчатая; 2) – рециркуляционная; 3) – многоконтурная;4) – каскадная
В адиабатных выпарных установках реализуются различные способы
оттяжки парогазовой смеси: с параллельным, последовательным и
параллельно-последовательным отводом. На рисунке 9 представлены различные
варианты схем оттяжек: на конденсатор (или эжектор) с перепуском парогазовой
смеси во всех ступенях испарения установки; с оттяжками из всех ступеней без
перепусков; с перепусками газов между всеми ступенями и оттяжкой из последней;
с перепусками газов между всеми ступенями и их оттяжкой из последней и первой
(где велика деаэрация жидкости); с перепусками между ступенями и оттяжками из
последней и одной или нескольких промежуточных и т. д.
1- конденсатор-пароохладитель; 2 – поддон; 3 – камера испарения;
4 - конденсатор; 5 – вакуум-насос.
Рисунок 9 - Схема оттяжек и перепусков парогазовой смеси в
адиабатных выпарных установках
В промышленности используются различные конструкции установок
мгновенного вскипания. Применяются конструкции с совмещением ступеней испарения
в одном корпусе и выполнением их в виде отдельных аппаратов.
Наиболее широко используются установки со встроенными
конденсаторами-пароохладителями и головными подогревателями поверхностного
типа. Применяются рифлёные трубки для изготовления поверхностей нагрева, что
существенно интенсифицирует теплопередачу. Широко используются жалюзийные
сепараторы.
К числу основных элементов установок мгновенного вскипания
относятся камеры испарения, конденсаторы-пароохладители, сепараторы, поддоны
для сбора дистиллята, головной подогреватель. Кроме того, в число элементов
установки входят вспомогательные теплообменники и конденсаторы (для конденсации
паров, поступающих на оттяжку), насосы, эжекторы, вакуум-насосы.
Современные технологические схемы адиабатных выпарных установок выполняются
многоступенчатыми. Это связано с тем, что при мгновенном вскипании воды в
отдельной ступени температура проходящего через неё предварительно нагретого
рассола понижается незначительно и при одноступенчатом испарении для
обеспечения заданной производительности потребуется подать на опреснение
большое количество исходной воды, а теплоту рассола потерять при этом
безвозвратно.
Многоступенчатая конструкция опреснительной установки мгновенного
вскипания влияет на удельный расход теплоты. Согласно [20] с повышением числа
ступеней значение удельного расхода теплоты уменьшается, чем и объясняется
имеющаяся тенденция к увеличению числа ступеней установок большой
производительности.
К числу основных параметров и характеристик дистилляционной
опреснительной установки относят предельную температуру исходной воды в первой
и последней ступенях и определяющие их значение давления и температуры греющей
среды, температурный напор и подогрев воды по ступеням, производительность
установки и число ступеней в ней, а также допустимая степень концентрирования
исходной воды. Правильный выбор параметров установки позволит в значительной
степени сократить стоимость её строительства.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 |