Принципни схеми на многокорпусни заводи
Прилаганите схеми на многокорпусни изпарители се различават по налягането на вторичните пари в последния корпус. В съответствие с тази характеристика инсталациите се разделят на работещи под вакуум и под свръхналягане.
Най-често срещаните изпарители от първата група. В допълнение към инсталацията, показана на фиг. 2, в промишлената практика се използват инсталации от подобен тип, които имат повишена ефективност поради използването на нископотенциална парна топлина. Така например понякога първата сграда се отоплява с отработена пара от парни турбини, която в този случай е първична пара.
Дроселирана прясна пара, например от когенерационна инсталация, се добавя само за поддържане на стабилна работа на изпарителната инсталация, когато натоварването на турбината варира.
В изпарители, работещи при определено свръхналягане на вторична пара в последния съд, тази пара може да се използва по-широко за външни нужди, т.е. като допълнителна пара. Заедно с това, увеличаването на налягането на вторичната пара в последния корпус намалява възможната честота на използване на прясна (първична) пара за отопление на първия корпус.
При работа при свръхналягане е необходима малко по-голяма дебелина на стената на апарата, но инсталацията като цяло е опростена, тъй като няма нужда от постоянно работещ кондензатор на парите (малък кондензатор се използва само по време на периода на стартиране на инсталацията).
По-трудно е да се поддържа постоянна работа в изпарители под налягане, отколкото във вакуумни инсталации, като за целта е необходимо автоматично регулиране на налягането на парите и плътността на изпарения разтвор. За повишаване на стабилността на работния режим на инсталациите под налягане се използват различни схеми.
Изборът на налягането на вторичната пара в последния съд на инсталацията зависи от съотношението между количеството топлина, което тази пара може да отдели, и количеството топлина на парата с нисък потенциал, необходимо за други производствени нужди. Оптималното налягане на вторичните пари в последния съд може да се установи във всеки конкретен случай чрез проучване за осъществимост.
Многокорпусните изпарители се различават и по взаимната посока на движение на нагряващата пара и изпарения разтвор. В допълнение към най-често срещаните инсталации с едновременно движение на пара и разтвор (виж фиг. 2) се използват и противоточни изпарители, при които нагряващата пара и изпареният разтвор се движат от съд в съд във взаимно противоположни посоки (фиг. 3).
Фиг.3. Многокорпусен противоточен изпарител: 1 - 3 - корпуси; 4 - 6 - помпи
Първоначалният разтвор се подава от помпа към последния (трети) корпус по пътя на нагряващата пара, от който изпареният разтвор се изпомпва във втория корпус и т.н., а окончателно изпареният разтвор се извежда от първия корпус. Прясна (първична) пара влиза в първия корпус, а вторичната пара от този корпус се изпраща за загряване на втория корпус, след което вторичната пара от предишния корпус се използва за отопление на следващия. От последния корпус вторичната пара се отвежда към кондензатора.
Отбелязваме едно значително предимство на многокаскадните изпарители, работещи по противоточна схема.
В първата сграда на инсталацията за еднократен изпарител (виж фиг. 2), най-слабо концентрираният разтвор получава необходимата топлина за изпаряване от нагряващата пара с най-високи работни параметри, а в последната сграда най-концентрираният (и най-вискозен) разтворсе изпарява с помощта на вторична пара с най-ниски параметри. По този начин от първото тяло до последното (по протежение на разтвора) концентрацията се увеличава и температурата на изпарения разтвор намалява, което води до увеличаване на неговия вискозитет. В резултат на това коефициентите на топлопреминаване намаляват от първия корпус към последния.
В многокорпусни противотокови инсталации (виж фиг. 3) в първия корпус най-концентрираният разтвор се изпарява поради топлината на парата с най-високи параметри, докато в последния корпус първоначалният разтвор с най-ниска концентрация получава топлина от вторичната пара, която има най-ниските налягания и температури. Следователно, при противотока, коефициентите на топлопреминаване се променят много по-малко в корпусите, отколкото при предния поток.
Въпреки това, необходимостта от изпомпване на изпарителния разтвор от корпуси с по-ниско налягане към корпуси с по-високо налягане е сериозен недостатък на противоточната схема, тъй като използването на междинни циркулационни помпи (помпи4и5на фиг. 3) е свързано със значително увеличение на оперативните разходи.
Противоточните изпарители се използват при изпаряване на разтвори до високи крайни концентрации, когато е възможно нежелано утаяване на твърди вещества в последния съд (след разтвора). Освен това, съгласно тази схема, се изпаряват разтвори, чийто вискозитет рязко нараства с увеличаване на концентрацията на разтвора.
Съгласно схемата с паралелно захранване на сгради (фиг. 4) първоначалният разтвор постъпва едновременно и в трите сгради на инсталацията. Един отстранен разтвор, отстранен от всички сгради, има една и съща крайна концентрация.
Фиг.4. Многокорпусна изпарителна инсталация с паралелно захранване на корпуси (1 – 3)
Инсталации на такивасхемите се използват главно при изпаряване на наситени разтвори, в които има частици от утаената твърда фаза (което затруднява преместването на изпарения разтвор от съд в съд), както и в тези процеси на изпаряване, при които не се изисква значително увеличаване на концентрацията на разтвора. Такива инсталации се използват и за получаване на пречистена вода, която е кондензат от вторичната пара на втория и третия корпус. Едно отстранено решение е мръсната вода, източена в канализацията. В този случай водата от чешмата се подава към всички сгради паралелно.