단일 효과 작동으로 시간당 20,000kg의 물을 농축하는 증발기는 작동할 때마다 약 22,000kg의 생증기를 소비합니다. 일반적인 산업용 증기 비용이 톤당 30~50달러인 경우, 이는 1년 운영에 걸쳐 최대 7자리 연료비가 추가됩니다. 기계적 증기 재압축(MVR)은 대부분의 돈이 버려지는 열을 구입하기 때문에 존재합니다. 제품에서 끓어오르는 증기는 방금 구입한 것과 동일한 잠열을 운반하며 기존 열차에서는 냉각수에 대해 응축되어 외부로 배출됩니다.
기술을 평가하는 모든 사람을 위한 짧은 평결: MVR은 해당 공정 증기를 약간 재압축하여 증발기의 가열 측에서 응축되어 더 많은 액체를 끓일 수 있습니다. 1kWh의 압축기 전력은 대략 10~25kWh의 증기를 증발시키는 작업을 수행하며, 생증기 수요는 증발된 물 1kg당 약 0.02~0.05kg의 트림 부하로 떨어집니다. 관리 가능한 비등점 상승을 갖춘 연속 부하 증발기의 경우 이는 사용 가능한 가장 낮은 운영 비용 증발 경로입니다.
기계적 증기 재압축의 작동 원리
가장 깨끗한 정신 모델은 개방형 열 펌프입니다. 증발기의 끓는 표면에서 나오는 증기(보통 수증기)는 응축기 대신 압축기로 들어갑니다. 압축기는 압력을 거의 대기압에서 약 1.2~1.5bar 절대압으로 올려 응축 온도를 약 95~100°C에서 105~112°C로 높입니다. 그 적당한 리프트가 전체적인 비결입니다. 압축된 증기는 칼란드리아의 가열면 내부에서 응축되어 작은 온도 차이를 통해 잠열을 방출하여 더 많은 액체를 끓이고 응축수는 깨끗한 뜨거운 물로 남습니다. 열 손실과 제품 예열 외에도 루프에는 안정적인 작동 시 생증기가 필요하지 않습니다. 소형 보조 소스는 시동 및 부하 트리밍을 담당합니다.
압축기 유형 및 온도 상승
압축기 선택은 필요한 리프트를 따릅니다. 단일 단계 원심 팬은 최대 약 20-25K의 리프트로 대량의 물 증발 증기를 처리하는 반면, 트윈 스크류 기계와 2단계 팬 배열은 더 높은 리프트의 범위를 확장합니다. 필요한 리프트는 선호 사항이 아닙니다. 이는 액체의 끓는점 높이와 증발기 표면을 가로질러 열을 밀어내는 데 필요한 온도 차이와 동일하므로 공정 화학 및 열 전달 설계가 이를 설정합니다.
현재 MVR이 제공하는 곳
이 기술은 대량의 물이나 용매를 지속적으로 증발시켜야 하고 증기가 비교적 깨끗한 곳에서 확립되었습니다.
- 유제품: 우유, 유청 및 투과 농축물은 가장 먼저 대규모로 채택한 제품 중 하나입니다.
- 식품 및 음료: 과일 주스, 설탕 시럽, 국물
- 펄프 및 종이: 회수 보일러 전 흑액 사전 농축
- 화학 및 제약: 용매 회수 및 증류 오버헤드 스트림
- 폐수 및 액체 배출 제로: 결정화기 전 염수 농도
- 담수화: 중소 규모의 물 생산을 위한 기계식 증기 압축 장치
실질적인 한도는 여전히 적용됩니다. 대부분의 상용 시스템은 비등 온도를 약 100~110°C 미만으로 유지합니다. 그 이유는 압축기 재료와 샤프트 씰이 이 범위를 벗어나면 비싸지고 염화물 함유 용액이 젖은 부품을 316L 스테인리스, 이중 등급 또는 그 이상의 합금 쪽으로 밀어내기 때문입니다. 주류의 끓는점 상승은 제안된 MVR 프로젝트가 재설계되는 가장 일반적인 이유입니다.
숫자의 모양
결론: 먼저 그리드 전력이 안정적이고 증기 비용이 비싼 경우 MVR 프로젝트는 일반적으로 1~3년 내에 투자 비용을 회수합니다. 단일 효용 증발기는 증발된 물 1kg당 약 1.1kg의 증기를 소비하며, 5효용 트레인이라도 여전히 약 0.25kg이 필요합니다. MVR 장치는 리프트에 따라 증발 톤당 15-30kWh의 압축기 전력으로 대부분을 대체합니다. 톤당 $30~50의 증기와 kWh당 $0.08~0.12의 전력을 고려하면 증발된 물 톤당 운영 비용은 $30 이상에서 약 $1.5~3.5로 감소합니다. 연간 8,000시간을 가동하는 시간당 10톤 공장의 경우 단일 효과 작동에 대한 비용 절감액은 연간 200만~300만 달러에 이릅니다.
냉각수 수요도 급격히 감소합니다. 잠열이 거부되는 대신 재활용되기 때문입니다. 드라이브 및 제어 장치가 있는 압축기, 구동 온도 차이가 작기 때문에 더 큰 열 전달 영역, 지속적인 모터 부하에 적합한 규모의 전기 인프라 등 자본 측면에서 절충점이 있습니다. 압축기는 중요한 루프의 단일 회전 기계이기도 하므로 예비 부품, 상태 모니터링 및 숙련된 유지 관리 직원이 첫날부터 운영 예산에 포함됩니다.
선택 제한: MVR이 어려움을 겪는 곳
MVR을 최종 후보로 선정하기 전에 이러한 검사를 순서대로 실행하세요. 각각은 실제 프로젝트의 자격을 상실했습니다.
- 끓는점 상승. 압축기는 액체의 BPE와 열 전달 온도 차이를 극복해야 합니다. BPE가 약 15~20K를 초과하면 저양력 팬이 중단되고 선택 범위가 스크류 압축기, 열 증기 재압축 또는 다중 효과 설계로 좁아집니다.
- 파울링 행동. 작은 온도 차이와 넓은 표면은 튜브가 오염될 여지를 남기지 않습니다. 증기로 가열된 칼란드리아를 거의 괴롭히지 않는 스케일 층은 MVR 열 균형을 무너뜨릴 수 있으므로 현장 청소가 설계의 일부가 되어야 합니다.
- 프로필을 로드합니다. MVR은 꾸준하고 지속적인 업무를 통해 비용 절감 효과를 얻습니다. 잦은 배치 순환, 광범위한 턴다운, 긴 종료로 인해 경제성이 빠르게 저하됩니다.
- 부식 및 재료. 염분과 산이 증기와 응축수로 유입되어 장비 수명이 결정됩니다. 재료 선택 및 퍼지 관리에는 엔지니어링 주의가 필요합니다.
- 압축기 서비스. 진동 제한, 씰 시스템 및 예비 로터 가용성은 첫 번째 고장 이후 즉석에서 처리하는 것이 아니라 엔지니어링되어야 합니다.
MVR, TVR 또는 다중 효과: 나란히 보기
MVR은 증발 증기를 재사용하기 위해 확립된 세 가지 경로 중 하나입니다. 열 증기 재압축(TVR)은 증기 제트 이젝터를 압축기로 사용하여 동기 증기를 동반 증기로 교환합니다. 다중 효과 증발(MEE)은 감소하는 압력에서 연속적인 단계를 통해 증기를 계단식으로 배열합니다. 정답은 패션보다는 세 가지 숫자, 즉 증기 가격, 전력 가격, 술의 끓는 행동에 따라 결정됩니다.
| 측면 | MVR | TVR(스팀 이젝터) | 다중 효과(MEE) |
|---|---|---|---|
| 추진력 | 기계식 압축기를 통한 전기 | 이젝터를 통한 동력 증기 | 첫 번째 효과의 라이브 스팀 |
| 증발된 kg당 증기 수요량 | 0.02-0.05kg, 트림만 | 0.3-0.6kg, 비율에 따라 다름 | 단일 효과 약 1.1kg, 추가 효과당 약 15% 감소 |
| 잠열 재사용 | 10-25의 매우 높고 효과적인 COP | 보통 | 보통, improves with effect count |
| 온도 상승 | 10-40K, 압축기 제한 | 이젝터와 구동 증기압으로 고정됨 | 여러 효과에 분산 |
| 최적의 핏 | 지속적인 사용, 낮은 BPE, 값비싼 증기, 안정적인 전력 | 보통-pressure steam already on site | 저렴한 증기, 신뢰할 수 없는 전력, 일괄 캠페인 |
실제로 경로도 결합됩니다. 일반적인 구성은 생증기 또는 TVR 이젝터를 사용하여 첫 번째 효과를 가열하고 MVR에서 마무리 효과를 실행하므로 압축기는 열차에서 가장 깨끗하고 BPE가 가장 낮은 증기만 처리합니다.
MVR을 공장 전체 열 회수 계획에 적용
MVR은 에너지 문제의 증기 측면을 해결하지만 증발기는 단독으로 작동하지 않습니다. MVR 공장은 아직도 보일러실, 건조기, 가마, 열산화기 또는 24시간 뜨거운 연도가스를 배출하는 공정로를 운영하고 있습니다. 해당 가스는 재압축될 수 없습니다. 그 열은 표면형 장비로 포착되어야 합니다.
배가스 증기 회수를 위한 산업 폐열 보일러 고온 공정 배기가스에서 증기를 회수하는 것은 여전히 24시간 내내 보일러, 건조기 및 용광로를 가동하는 MVR 공장을 보완합니다. 최대 320,000Nm³/h의 연소 가스 용량과 3.8~54.5t/h의 증발 속도를 통해 지속적인 폐열을 사용 가능한 공장 증기로 전환합니다. 제품보기 → 배기가스가 사용 가능한 에너지를 충분히 전달하는 경우 산업용 폐열 보일러는 이를 공장의 나머지 부분에서 사용할 수 있는 증기로 변환합니다. 산업용 폐열 보일러 작동 방식 작동 원리를 자세히 다루고 있습니다. 굴뚝 온도를 낮추고 보일러 효율성을 높이는 것이 우선순위인 경우, 전용 가스측 이코노마이저는 굴뚝에 도달하기 전에 연도 가스에서 마지막으로 사용할 수 있는 온도를 회수합니다.
공정 장비 연도 가스 열 회수용 이코노마이저 굴뚝 온도를 낮추고 보일러 효율을 높이는 것이 최우선인 경우, 가스측 이코노마이저는 배기가스가 굴뚝에 도달하기 전에 마지막으로 사용 가능한 온도를 포착합니다. 250~400°C의 부식성 정유소 및 화학 연도 가스용으로 제작된 이 장치는 밀봉되고 모니터링되는 구조로 급수를 예열합니다. 제품보기 → 가스측 성능은 궁극적으로 튜브 표면에 따라 달라집니다. 확장된 표면은 동일한 양의 연도 가스에서 더 많은 열을 회수하며, 특히 H형 핀 튜브는 정렬된 직선 가스 레인 덕분에 오염을 방지합니다. 우리의 개요 핀 튜브 유형, 재료 및 효율성 향상 엔지니어가 이를 지정할 때 평가하는 장단점을 안내합니다.
먼지가 많은 연도 가스 열교환기용 H형 핀 튜브 가스측 성능은 튜브 표면에 크게 좌우됩니다. H형 핀 튜브는 나선형 핀에 비해 가열 면적을 최대 1.5-2배까지 확장하고 직선 평행 가스 레인은 오염과 막힘을 방지하여 먼지가 많은 배기 가스에서 폐열을 회수하는 데 매우 적합합니다. 제품보기 → MVR 루프와 가스측을 하나의 통합 설계로 처리하면 상류의 보일러 스택이 계속 뜨거워지는 동안 증발기를 최적화하는 고전적인 실수를 방지할 수 있습니다.
엔지니어와 구매자를 위한 실용적인 시사점
우리가 권장하는 결정 순서는 짧습니다. 증발 단위당 증기 및 전기 가격을 정량화하십시오. 희석된 실험실 샘플이 아닌 실제 주류의 끓는점 높이를 측정합니다. 로드 프로필이 실제로 연속적인지 확인합니다. 그런 다음 나중에 고려하지 않고 MVR 루프와 함께 이코노마이저 및 폐열 보일러를 사용하여 스택 및 배기열을 회수하는 동일한 프로젝트에서 가스 측면을 설계합니다.
주변 열 회수 장비를 지정하는 구매자의 경우 제조 품질에 따라 계산된 절감 효과가 첫 번째 점검 후에도 유지되는지 여부가 결정됩니다. ASME 요구 사항에 따라 제작된 압력 부품, X선 실시간 이미징을 지원하는 자동화된 용접 라인, 대규모 EPC 프로젝트를 위한 20,000톤 이상의 연간 용량은 Wuxi Jinker Power Equipment에서 우리가 작업하는 표준입니다. 열 회수 시스템은 용접이 함께 결합하는 정도만큼만 신뢰할 수 있기 때문입니다. 공정 측과 가스 측을 하나로 작동시키면 한때 물 1톤당 1톤의 증기를 연소했던 증발기는 이미 보유하고 있는 열을 사용하여 작동합니다.
