二重効用蒸発器

二重効用蒸発器の動作原理
 
 

二重効用蒸発器は、1 つの段階で生成された蒸気(「第 1 効果」)を再利用して次の段階(「第 2 効果」)を加熱する多段階システムであり、単効用蒸発器と比較してエネルギー効率が大幅に向上します。-

-ステップごとの-内訳

1. 第一効果蒸発
  • プロセス液体 (廃水、ブライン、またはジュースなど) は、第一効果蒸発器に入ります。
  • 新鮮な蒸気(高温、高圧)が熱交換器に導入され、液体が加熱されます。
  • 液体が沸騰すると、水が蒸発して一次蒸気が生成され、部分的に濃縮された溶液が残ります。
2. 第 2 効果への蒸気移動
  • 第 1 エフェクトからの一次蒸気は、第 2 エフェクト蒸発器に送られます。
  • 2 番目の効果は、より低い圧力 (したがってより低い沸点) で作用し、一次蒸気が第 2 段階の加熱源として機能することを可能にします。
3. 第二効果蒸発
  • 第 1 エフェクトからの部分的に濃縮された液体は、第 2 エフェクトに供給されます。
  • 一次蒸気は 2 番目のエフェクトの熱交換器で凝縮し、潜熱を伝達して液体からさらに水を蒸発させます。
  • これにより二次蒸気が発生し、液体がさらに濃縮されます。
4. 熱の再利用と圧力勾配
  • 2 つの効果間の圧力差により、効率的な熱伝達が保証されます。

① 最初の効果は、より高い圧力/温度で作用します。
② 2 番目の効果は真空または低圧下で作動し、蒸気の再利用が可能になります。

  • この段階的な設計により、単一効果システムと比較して新鮮な蒸気の消費量が 50% 近く削減されます。-
5. エネルギー効率
  • 二重効果蒸発器は、より高い蒸気経済性 (使用する蒸気 1 kg あたり蒸発する水の kg) を実現します。
  • 一般的な蒸気の経済性は約 1.8 ~ 2.0 です。これは、1 kg の新鮮な蒸気が約 2 kg の水を蒸発させることを意味します。
  • 電気エネルギーは主にポンプと真空システムに使用されます。

 

6. 凝縮水と生成物の除去
  • 両方のエフェクターからの凝縮蒸気は留出物 (純水) として収集されます。
  • 最終濃縮液は第 2 エフェクトから排出されます。
  • -非凝縮性ガスは真空システムを介して除去され、圧力勾配が維持されます。

典型的な二重効果蒸発: 中国の Na2SO4 廃水処理プロジェクト

 

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二重効果蒸発の主な利点-

 

エフェクト間で蒸気を再利用することでエネルギーコストを削減します。
その後の効果の沸点が低いため、熱に弱い材料に適しています。-
スケーラブルな設計(効率を高めるために効果を 3 倍以上に拡張できます)。{0}}

 

二重効果蒸発器の設計に関する重要な考慮事項
 
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(A) 熱力学的効率とシステム設計

1. エフェクト間の圧力勾配設計
●第 1 効果の高圧と第 2 効果の低圧:真空システムを使用して第 2 効果の低圧環境を維持し、第 1 効果からの二次蒸気を熱源として効果的に第 2 効果に伝達できます。
● BPE 補正: 2 番目の効果で蒸発温度が不十分になるのを避けるために、高塩分溶液または高粘度溶液の BPE を計算に含める必要があります。{0}{1}

 

2. 蒸気経済
● 目標の蒸気経済性は 1.8 ~ 2.0 (つまり、. 1 kg の新鮮な蒸気は 1.8 ~ 2.0 kg の水を蒸発させる) であり、効果間の伝熱温度差と伝熱面積を最適化する必要があります。
●二次蒸気凝縮熱回収:凝縮水の廃熱を原液の予熱に利用します。

 

3. 伝熱面積と温度差分布
● 第一効果の伝熱面積は新鮮な蒸気の高温特性に適合する必要があり、第二効果は低圧低温条件に適応する必要があります。
● 効果間の温度差が小さすぎたり (熱伝達効率が低下する)、または大きすぎたり (スケーリングのリスクが生じる) ないようにします。

(B) 材料の選択とアンチスケーリング設計-

1. 材料の耐食性
● 第一の効果: 高温高圧環境には SS316L または二相ステンレス鋼が推奨されます。
● 2 番目の効果: 塩化物イオン溶液を処理する場合 (海水の淡水化など)、チタンまたはニッケル基の合金 (ハステロイなど) が必要です。-。

 

2. アンチスケーリングとクリーニング戦略-
●パイプ内壁を滑らかに設計し、スケールの付着を軽減します。
● CIP オンライン洗浄システム(酸/アルカリ洗浄サイクルなど)を統合して、相互作用熱交換器内のスケール堆積物を定期的に除去します。{0}}
● スケールが発生しやすい材料の場合は、スケール防止剤を添加するか、強制循環ポンプを使用して流動性を高めることができます。{0}

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(C) エネルギーの最適化と熱回収

1. 予熱システム
●原液が第1効果に入る前に、予熱器を通した第2効果の二次蒸気の凝縮水や廃熱を利用して原液を予熱し、新蒸気の消費量を削減します。

 

2. 凝縮水の回収
●第一効果、第二効果による凝縮水(高純度)を回収し、ボイラー水の補充や工程再利用が可能です。

 

3. 真空システムの最適化
● 高効率のスチーム ジェット ポンプまたは液封真空ポンプを使用して、第 2 効果圧力を 0.1 ~ 0.3 bar (絶対圧力) に下げ、効果間の温度差を効果的に利用します。

(D) 制御システムと安全設計

1. 自動化制御
● PLC/DCS システム リアルタイム監視:-
①第一効果と第二効果の液面、温度、圧力。
② 原料輸送ポンプのエフェクター間の流量バランス。
●圧力バランス制御:真空ポンプのパワーとエフェクター間のバルブ開度を調整することで、エフェクター間の安定した圧力勾配を維持します。

 

2. 安全保護
● 空焚き防止機能: エフェクター内の液体レベルが低すぎる場合、加熱蒸気を自動的に停止します。
●真空系異常警報:二次作用圧力の異常上昇による蒸発停滞を防止します。
● 過圧リリーフバルブ: 最初の効果で蒸気圧力が限界を超えるリスクに対処します。{0}

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二重効果の蒸発コストとその他の要素の比較

 

S/N

二重効果蒸発器

MVRエバポレーター

単一効果蒸発器-

TVRエバポレーター

初期投資費用

中くらい

高い

低い

中くらい

運営費

中-低(蒸気の価格に応じて)

安い(電気料金による)

高 (蒸気消費量が多い)

中(スチーム+弱電気)

エネルギー効率

中程度(熱エネルギーカスケード利用)

高 (COP 10 ~ 30)

 

低い

中程度 (エジェクターの効率に依存)

メンテナンス要件

低 (ポンプ、真空システム)

高 (コンプレッサー、シール)

低い(ポンプ、ヒーター)

媒体(エジェクター、バルブ)

代表的な用途

蒸気-が豊富な地域、継続的な中規模生産-

低い電気コスト、高{0}}高濃度/高{1}}BPE ソリューション

小規模/バッチ操作-

適度なエネルギー節約による蒸気の利用可能性

 

二重効果蒸発アプリケーション

 食品および飲料産業: ジュースの濃縮、乳製品加工 (コンデンスミルクなど)、シロップの製造。


 化学工業: 塩の結晶化 (塩化ナトリウム、硫酸ナトリウムなど)、溶媒回収 (エタノール、メタノール)。

製薬産業: 漢方薬抽出物の濃縮、発酵液中の有効成分の精製。

廃水処理: 産業廃水の削減、高塩分廃水事前濃度-(ゼロ液体排出システムの場合)-。

海水淡水化:逆浸透システムの負荷を軽減するための海水または汽水の前処理。

紙パルプ産業: 黒液の濃縮と化学物質 (リグニン、苛性ソーダなど) の回収。

環境保全分野:有害廃棄物(放射性液体、オイルスラッジ)の減容処理。

エネルギー産業: 冷却塔廃水の濃縮と再利用。

金属処理:電気めっき廃水からの金属イオンの回収(ニッケル、亜鉛など)。

農業:液体肥料の濃縮や農薬溶液の回収。

 

 

ENCO Double Effect Evaporation システムのリファレンス

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オニオンジュース

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二重効果の蒸発晶析装置は携帯電話の画面研削液の廃水を処理します

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広東中和の二重効果

 

 

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