ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК

4.1. Расчет однокорпусной выпарной установки

Схема однокорпусной выпарной установки показана на рис. 4.1. Исходный разбавленный раствор из сборника 11 центробежным насосом 10 подается в теплообменник 12, где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем в выпарной аппарат 9, из которого упаренный раствор поступает в сборник 7, откуда центробежным насосом 8 подается потребителю. Выпарной аппарат и теплообменник обогреваются греющим паром, поступающим из котельной.

Вакуум в выпарном аппарате создается за счет конденсации вторичных паров, поступающих в низ выпарного аппарата, при их охлаждении водой в барометрическом конденсаторе 3 и отсоса неконденсирующихся газов ва­куум-насосом 5. Для исключения попадания в вакуум-насос капель воды перед ним устанавливается ловушка 2. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гид­розатвором 4. Конденсат греющих паров из выпарного аппарата и теплообменника выводится через конденсатоотводчики и направляется в котельную или на технологические нужды.

Схема автоматизирована. Система управления выпарной установкой должна обеспечить необходимую производительность установки при задан­ной концентрации конечного продукта. В связи с этим основными регулируе­мыми параметрами являются:

1) концентрация готового продукта; 2) тем­пература исходного раствора после теплообменника 12 перед подачей его в выпарной аппарат;

3) уровень в выпарном аппарате.

Системы автоматического регулирования работают следующим образом. При увеличении, например, подачи исходного раствора уменьшится темпера­тура раствора после теплообменника 12, увеличится уровень раствора в вы­парном аппарате 9. Для стабилизации температуры раствора регулятор температуры даст сигнал на увеличение расхода греющего пара в теплооб­менник 12. Для уменьшения уровня раствора в выпарном аппарате регуля­тор расхода упаренного раствора даст сигнал, изменится положение дрос­сельной заслонки на трубопроводе таким образом, что увеличится отбор раствора из выпарного аппарата. Это может привести к снижению концен­трации упаренного раствора. Для ее стабилизации при помощи регулятора концентрации увеличится подача греющего пара в выпарной аппарат.

В связи с увеличением подачи исходного раствора увеличится количе­ство вторичного пара, поступающего в барометрический конденсатор 3, по­высится температура воды в барометрической трубе, уменьшится вакуум в системе. Для стабилизации температуры воды в барометрической трубе при помощи регулятора температуры возрастет подача оборотной воды в баро­метрический конденсатор для конденсации вторичного пара, в результате чего увеличится вакуум в системе. Для создания более глубокого вакуума необходимо открыть полностью задвижку перед вакуум-насосом или вклю­чить дополнительный вакуум-насос.

Схемой автоматизации предусмотрена стабилизация уровней жидкости в сборниках.

В процессе выпаривания контролируются расходы, давления, темпера­туры технологических потоков при помощи контрольно-измерительных при­боров (КИП).

Задание на проектирование. Спроектировать (рассчитать) однокорпусную выпарную установку для концентрирования G_н= 18 000 кг/ч (5 кг/с) водного рас­твора нитрата аммония от начальной массовой концентрации b_н= 10 % до конечной b_к = 60 % при следующих условиях:

1) обогрев осуществляется насыщенным водяным паром давлением р_{г. п} = 0,157 МПа; температура насыщения пара t_п =112,7 °С;

2) абсолютное давление в паровом пространстве выпарного аппарата р_{б. к} = 0,0196 МПа;

3) температура раствора, поступающего на установку, t₀ = 20 °С;

4) температура раствора, поступающего в выпарной аппарат

t_н =60 °С;

5) начальная температура охлаждающей воды t= 12 °С;

6) температура смеси охлаждающей воды и конденсата, выходящей из барометрического конденсатора, ниже температуры конденсации на

Δt = 5 °C;

7) выпарной аппарат - с выносной нагревательной камерой тип 1, ис­полнение 2 (прил. 4).