濃縮設(shè)備的節(jié)能方案
發(fā)布時間：2013-11-1
嚴峻的環(huán)境形勢
我國是一個能耗大國。中*元GDP的能耗是國外發(fā)達國家的2.4倍。國家已提出：到“十二五”期末單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低16%和17%，主要污染物排放總量減少8%~10%。
哥本哈根世界氣候大會提出到2050年二氧化碳減少50%的目標，同時按世界經(jīng)濟平均每23年左右翻一番，即50年的時間里經(jīng)濟要增加原來的5倍以上，而到2050年要使二氧化碳排放量比1990年減少50%，需要將每噸二氧化碳的價格提高到大約200美元左右。我們的企業(yè)能承受嗎？
面對形勢的壓力，我國政府承諾到2020年碳排放強度在2005年的基礎(chǔ)上降低45%—50%。我國企業(yè)將迎來新一輪的節(jié)能減排改造。企業(yè)不久必將面臨超定額排放征重稅的威脅。
這對于耗能大的中藥、植物提取、食品提取生產(chǎn)的企業(yè)將越來越成為一種生死存亡的挑戰(zhàn)。中國目前有10億噸蒸發(fā)設(shè)備處在高能耗的狀態(tài)亟待改善。而這些企業(yè)zui大的耗能環(huán)節(jié)是濃縮工序，企業(yè)約65—70%左右的蒸汽被它吃掉。濃縮設(shè)備的選擇及改造迫在眉睫地擺在企業(yè)的面前。
為什么濃縮設(shè)備耗能特別大
這要從水的物理特性來分析。水在常溫下升高或降低10℃的熱量僅僅為41.86KJ/Kg。而水在發(fā)生相變即蒸發(fā)或冷凝的時侯，需要的能量是巨大的。例如真空濃縮罐內(nèi)的溫度為60℃，由60℃ 的水變成60℃的蒸汽需要的熱量為2358KJ/Kg，這個熱量稱為汽化潛熱。而濃縮過程是把稀的液體中的水分蒸發(fā)掉，需要的就是汽化潛熱。由此可見濃縮設(shè)備的能耗是非常大的，選擇了好的濃縮設(shè)備就等于解決企業(yè)的能耗大問題。
如何減少濃縮設(shè)備的耗能
濃縮工藝的節(jié)能方法是多樣的，通常有：
1.蒸汽和二次蒸汽的重復利用
2.提高加熱器管速
3.逆流罐組提取（套提法）減少提取液
4.膜濃縮
5.機械熱泵（MVR）；
采用蒸汽和二次蒸汽的重復利用
1. 雙效及多效除了Ⅰ效使用鍋爐蒸汽外，其他各效只用前一效的二次蒸汽。理論上是越多效越節(jié)能，但一般常用雙效，多效存在如下缺點：
A.實際使用超過三效節(jié)能率下降，經(jīng)濟效益不再明顯，因此在制藥行業(yè)一般zui多使用為雙效濃縮；
B.一效溫度高，易結(jié)垢，生產(chǎn)效率低，因前面的加熱器是后面所有加熱器的動力，所以越是前面的加熱器出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象對后面所有的影響越大，越是多效影響越大；
C.清洗環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)效率低；
D.越多效收膏越麻煩，并且收率越低；
E設(shè)備占地大。
2.采用熱泵雙效更節(jié)能：增加了熱泵后Ⅰ效的二次蒸汽有一半被熱泵產(chǎn)生的負壓吸收與動力蒸汽混合給Ⅰ效重復使用，另一半二次蒸汽給Ⅱ效加熱器使用。因此熱泵雙效比普通雙效節(jié)約1/3的蒸汽。同時由于Ⅰ效使用的是90℃左右的低溫混合蒸汽，列管不容易結(jié)垢，起到一定的節(jié)能效果。
采用強制循環(huán)提高加熱器管速：
強制循環(huán)、尤其是多管程的強制循環(huán)能有效的減少列管的結(jié)垢程度和提高熱交換系數(shù)達到節(jié)能的目的。德眾藥機高真空熱泵雙效濃縮器采用三管程加熱器，藥液被循環(huán)泵強制在加熱器內(nèi)經(jīng)上下三次流程才噴進罐內(nèi)，因此達到*的流速，有效的防止結(jié)垢和提高熱交換的目的。
采用逆流罐組提?。ㄌ滋岱ǎ┕に嚋p少提取液量
原國家*曾在1986年安陽會議推廣安陽中藥廠的套提技術(shù)。具體的做法是采用兩個提取罐配套，相互把其中一罐的第二次提取液作為另一罐的頭次加水。依然每一罐物料都加兩次水，只是*次加的水是另一罐經(jīng)提取過的水，第二次加的水才是飲用水。這樣減少了一半的提取液，而收率基本不變，也就是減少了需要濃縮的藥液，達到了節(jié)能的目的。 通常的做法是每臺提取罐多配一個頭次水儲罐存放提取液，作為另一臺提取罐投物料后的用液。
若工藝每次物料需三次提取，可用三個提取罐套提，方法與 上述相同。這是投資少而節(jié)能效果非常明顯的工藝方案。
采用膜濃縮技術(shù)
這是很有前景的濃縮技術(shù)，能耗非常低。 20世紀60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)。 其優(yōu)點：（1）在常溫下進行（2）無相態(tài)變化（3）無化學變化（4）選擇性好（可在分子級內(nèi)進行物質(zhì)分離）（5）適應(yīng)性強（6）能耗低。膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征。尤其是采用膜進行某成分的分離是一種非常好的技術(shù)手段。
由于目前有機膜成本高，膜的透過率的衰減速度快，清洗周期短、時間長，清洗藥物費用高，故此膜分離技術(shù)在中藥濃縮工藝方面還不是很普及。隨著膜技術(shù)的提高和成本的降低，不遠的將來膜濃縮將成為一種理想的選擇之一。
采用機械熱泵（MVR）技術(shù)
機械熱泵（MVR）濃縮一次能源的利用率zui高，是一種能將低溫熱源的熱能通過機械壓縮的方法轉(zhuǎn)移到高溫熱源上的裝置。熱泵的工作循環(huán)與蒸汽機機的工作循環(huán)正好相反，蒸汽機是利用高溫熱源的能量來產(chǎn)生機械功的，而熱泵是靠消耗機械功將低溫熱源的熱量轉(zhuǎn)移到高溫物體中去。
MVR節(jié)能蒸濃縮器，其原理是利用壓縮機壓縮二次蒸汽，把電能轉(zhuǎn)換成熱能，提高二次蒸汽的焓，被提高熱能的二次蒸汽打入進行加熱，以達到循環(huán)利用二次蒸汽已有的熱能，從而可以不需要外部新鮮蒸汽，依靠蒸發(fā)器自循環(huán)來實現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的目的。
MVR 理論上一次能源利用率可達到七、八效濃縮效果，但經(jīng)濟效益還決定于電煤比價，我國目前的電煤比價高，其經(jīng)濟效益不會超過普通五效。
其缺點也十分明顯，如下：
1. 受到多種因素影響，如溶液粘稠度、多泡性及沸點升高因素的影響會令利用率降低；
2. 投資高，維護成本高。
3. 壓縮機的氣蝕嚴重，維修量大。
4. 藥液溫度高，不適合熱敏性藥品生產(chǎn)。
綜合評價MVR是一種很好的節(jié)能設(shè)備，但有待提高壓縮機的性能和降低成本。
冷凝系統(tǒng)節(jié)能設(shè)備—噴霧傳質(zhì)式冷凝器
傳統(tǒng)真空濃縮的節(jié)能除了在蒸發(fā)罐方面，還要在冷凝系統(tǒng)上做文章。這里介紹一種全新的冷凝方式——噴霧傳質(zhì)式冷凝：沒有列管冷凝器、沒有循環(huán)泵、沒有涼水塔;能耗低、真空高。
其節(jié)能的原理是：采用有相變的熱交換代替無相變的熱交換
傳統(tǒng)冷凝不管是采用列管冷凝器、混冷器或水噴射器，冷卻水在全過程只有升高溫度沒有發(fā)生相變，即水沒有變成蒸汽，這是無相變的熱交換。
文章前面說過水在升高10℃ 時，1Kg的水吸收的熱量僅僅為41.86KJ/Kg，而真空罐內(nèi)1Kg的60℃蒸汽冷凝時釋放出來的熱量為2358KJ/Kg，也就是說1Kg的水蒸氣放出的熱需要56Kg的冷卻水來吸收。而水在蒸發(fā)時吸收的熱量也是2000多KJ/Kg，噴霧傳質(zhì)式冷凝器就是利用水蒸發(fā)時的汽化潛熱來吸收蒸汽冷凝時的汽化潛熱的原理達到節(jié)能的目的。
噴霧傳質(zhì)式冷凝器沒有大功率的循環(huán)泵去輸送冷卻水，而蒸汽會自動跑到冷凝器里面去，省去很大的動力。同時，利用水蒸發(fā)時有相變的吸熱效果是無相變的冷卻水吸熱效果的56倍！因此達到了非常好的節(jié)能效果。例如2000L單效濃縮傳統(tǒng)需要的冷卻水是112 t，若換成噴霧傳質(zhì)式冷凝器用水蒸發(fā)來吸熱只需要2 t，這是一個很大的突變，這就是噴霧傳質(zhì)式冷凝器能不用循環(huán)泵的理論依據(jù)：“相變換熱過程的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)要比無相變的單相流的傳熱系數(shù)高出幾倍甚至幾十倍。”
噴霧傳質(zhì)式冷凝器是用霧化器的方法代替了傳統(tǒng)冷凝系統(tǒng)的大功率循環(huán)泵，傳統(tǒng)冷凝系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水被噴霧傳質(zhì)式冷凝器的汽化水代替了，濃縮過程產(chǎn)生的大量的二次蒸汽釋放出來的凝結(jié)潛熱被霧化水蒸發(fā)時需要的汽化潛熱吸收了。
傳統(tǒng)2000L單效濃縮冷凝系統(tǒng)需要的冷卻水量為112 t水，噴霧傳質(zhì)式冷凝器只需2 t，因考慮霧化噴淋的有效因素及霧化需要一定的壓力因素，德眾制藥機械有限公司生產(chǎn)的2000L噴霧傳質(zhì)式冷凝器使用的霧化水泵為1.5Kw,水量約10 t/h，全套冷凝器耗用電功率為9.5Kw，不用循環(huán)泵，沒有冷卻塔。
這是真空濃縮設(shè)備非常節(jié)能的冷凝系統(tǒng)。
塔城市|
绥滨县|
四子王旗|
松桃|
茶陵县|
台北县|
烟台市|
师宗县|
玛曲县|
抚顺市|
安阳县|
明溪县|
天门市|
武鸣县|
焉耆|
彭山县|
台北县|
罗定市|
永年县|
南投县|
昌乐县|
石屏县|
改则县|
保康县|
获嘉县|
甘孜县|
集贤县|
桂东县|
朔州市|
元朗区|
开平市|
沧州市|
莱阳市|
贵阳市|
山西省|
九江县|
长宁区|
土默特右旗|
绥宁县|
宜宾市|
穆棱市|