用于蒸發(fā)蒸餾等裝置的三種技術比較
導讀：蒸發(fā)發(fā)、蒸餾、蒸發(fā)結晶、蒸發(fā)干燥裝置都是高能耗的。能耗在這些裝置的運行成本中占很大的比例，因此單位能耗的降低和優(yōu)化對降低整個運行成本至關重要。
目前有三種主要的技術實現比能耗的最小化，可單獨應用，也可聯合應用：
■多效技術
■熱力蒸汽再壓縮技術
■機械蒸汽再壓縮技術
1．多效技術
在多效蒸發(fā)裝置中，由新蒸汽加熱第一效產生的蒸汽不進入冷凝器，而是作為第二效的加熱介質得以再次利用。這樣可以將新蒸汽消耗有效降低約50%。重復利用此原理，可進一步降低新蒸汽消耗。第一效的最高加熱溫度與最后一效的最低沸點溫度形成了總溫差，分布于各個效。結果，每效溫差隨效數增加而減小。所以為達到指定的蒸發(fā)速率必須增大加熱面積。初步估算表明，用于所有效的加熱面積隨效數成比例增加，這樣一來蒸汽節(jié)省量逐漸減少的同時，投資費用顯著增加。
2．熱力蒸汽再壓縮技術
熱力蒸汽再壓縮時，根據熱泵原理，來自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力；即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對應的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據噴射泵原理來操作，沒有活動件，設計簡單而有效，并能確保最高的工作可靠性。使用一臺熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發(fā)器具有相同的節(jié)省蒸汽/節(jié)能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作需要一定數量的新蒸汽，即所謂的動力蒸汽。這些動力蒸汽必須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動力蒸汽所提供的能量相當。
3．機械蒸汽再壓縮技術
機械蒸汽再壓縮時，通過機械驅動的壓縮機將蒸發(fā)器蒸出的蒸汽壓縮至較高壓力。因此再壓縮機也作為熱泵來工作，給蒸汽增加能量。與用循環(huán)工藝流體（即封閉系統，制冷循環(huán)）的壓縮熱泵相反，因為蒸汽再壓縮機是作為開放系統來工作，故可將其視為特殊的壓縮熱泵。在蒸汽壓縮和隨后的加熱蒸汽冷凝之后，冷凝液離開循環(huán)。加熱蒸汽（熱的一側）與二次蒸汽（冷的一側）被蒸發(fā)器的換熱表面分隔開來。開放式壓縮熱泵與封閉式壓縮熱泵的對比表明：在開放系統中的蒸發(fā)器表面基本上取代了封閉系統中工藝流體膨脹閥的功能。通過使用相對少的能量，即在壓縮熱泵情況下的壓縮機葉輪的機械能，能量被加入工藝加熱介質中并進入連續(xù)循環(huán)。在此情況下，不需要一次蒸汽作為加熱介質。
機械蒸汽再壓縮加熱蒸發(fā)器的熱流圖
在多效熱力蒸汽再壓縮系統中，待釋放的冷凝熱仍然很高。在多效裝置中，如果有n效，冷凝熱約為一次能量輸入的1/n。而且，蒸汽噴射壓縮器只能壓縮一部分的二次蒸汽，動力蒸汽的能量必須作為余熱釋放給冷卻水。然而，開放式壓縮熱泵原理的使用可以顯著減少甚至消除通過冷凝器釋放的熱量。為達到最終的熱平衡，可能需要少量的剩余能量或殘余蒸汽的冷凝，因此允許恒定的壓力比和穩(wěn)定的操作條件。采用機械蒸汽再壓縮的原因：
■單位能量消耗低
■因溫差低使產品的蒸發(fā)溫和
■由于常用單效使產品停留時間短
■工藝簡單，實用性強
■部分負荷運轉特性優(yōu)異
■運行成本低
節(jié)能效果
5t/hr三效蒸發(fā)器
設備成本：80萬元/套，每年折算成本（10年記）8萬元。
運行成本：蒸汽消耗0.45t/t，蒸汽價格200元/t，電耗50千瓦/時(循環(huán)水泵、真空泵)，平均電價0.6元/千瓦時；
每小時運行成本：5噸蒸發(fā)量*0.45噸蒸汽/噸水*200元/噸汽+50千瓦*0.6元/千瓦時=360元+30元=480元/小時；
每日運行成本（20小時/天）：480元/小時*20小時=9600元/天；
年運行成本（300天/年）9600元/天*300天/年=2880000元/年。
年總成本：288+10=298萬元/年。
5t/hr機械蒸汽再壓縮（蒸汽溫升8℃）蒸發(fā)器
設備成本：250萬元/套每年折算成本（10年記）25萬元。
運行成本：蒸汽消耗0.02噸/小時（機組密封補汽），蒸汽價格200元/噸，電耗170千瓦/時（主電機、循環(huán)泵、真空泵、凝水泵），平均電價0.6元/千瓦時；
每小時運行成本：0.02噸*200元/噸+170千瓦*0.6元/千瓦時=4+102=106元/小時；
每日運行成本（20小時/天）：106元*20小時=2120元/天；
年運行成本（300天/年）2120元*300天=636000元/年。
年總成本：63.6+25=88.6萬元/年。
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