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浓缩设备的节能方案

宝正网-制药机械设备【www.baozheng360.com】 / 2014-09-02

   我们刚刚渡过玛雅人的“世界末日”,虽然末日不会马上发生,但极端天气频发,灾难性的狂风暴雨席卷全球,北极冰山消融,海平面升高,超级风暴,特大洪流,……人类滥用能源已遭到大自然的报复。节能减排是人类的共同义务。要实现到2050年全球二氧化碳减少50%的目标,同时按世界经济平均每23年左右翻一番,即50年的时间里经济要增加原来的5倍以上,而到2050年要使二氧化碳排放量比1990年减少50%,需要将每吨二氧化碳的价格提高到大约200美元左右。我们的企业能承受吗?

  面对形势的压力,我国政府承诺到2020年碳排放强度在2005年的基础上降低45%—50%。我国企业将迎来新一轮的节能减排改造。企业不久必将面临超定额排放征重税的威胁。这对于耗能大的中药、食品提取生产的企业将越来越成为一种生死存亡的挑战。而这些企业最大的耗能环节是浓缩工序,固体制剂的中药企业约70%左右的蒸汽被它吃掉。浓缩设备的选择及改造迫在眉睫地摆在企业的面前。

  为什么浓缩设备耗能特别大

  这要从水的物理特性来分析。水在常温下升高或降低10℃的热量仅仅为41.86KJ/Kg。而水在发生相变即蒸发或冷凝的时侯,需要的能量是巨大的。例如真空浓缩罐内的温度为60℃,由60℃ 的水变成60℃的蒸汽需要的热量为2358KJ/Kg,这个热量称为汽化潜热。也就是说1Kg的水蒸气放出的热需要56Kg的冷却水来吸收。 而浓缩过程是把稀的液体中的水分蒸发掉,需要的就是汽化潜热。由此可见浓缩设备的能耗是非常大的,选择了好的浓缩设备就等于解决企业的能耗大问题。

  如何减少浓缩设备的耗能

  浓缩工艺的节能方法是多样的,通常有:

  1.蒸汽和二次蒸汽的重复利用

  2.提高加热器管速

  3.套提法减少提取液

  4.膜浓缩

  5.机械热泵(MVR);

  一.采用蒸汽和二次蒸汽的重复利用

  1. 双效及多效除了Ⅰ效使用锅炉蒸汽外,其他各效只用前一效的二次蒸汽。理论上是越多效越节能,但一般常用双效,多效存在如下缺点:

  A.实际使用超过三效节能率下降,经济效益不再明显,因此在制药行业一般最多使用为双效浓缩;

  B.一效温度高,易结垢,生产效率低,因前面的加热器是后面所有加热器的动力,所以越是前面的加热器出现结垢现象对后面所有的影响越大,越是多效影响越大;

  C.清洗环节多,生产效率低;

  D.越多效收膏越麻烦,并且收率越低;

  E设备占地大。

  2.采用热泵双效更节能:

  增加了热泵后Ⅰ效的二次蒸汽有一半被热泵产生的负压吸收与动力蒸汽混合给Ⅰ效重复使用,另一半二次蒸汽给Ⅱ效加热器使用。因此热泵双效比普通双效节约1/3的蒸汽。同时由于Ⅰ效使用的是90℃左右的低温混合蒸汽,列管不容易结垢,起到一定的节能效果。

  二.采用强制循环提高加热器管速:

  强制循环、尤其是多管程的强制循环能有效的减少列管的结垢程度和提高热交换系数 达到节能的目的。

  三.采用套提工艺减少提取液量

  原国家中医药管理局曾在1986年安阳会议推广安阳中药厂的套提技术。具体的做法是用两个提取罐配套,相互把某罐的二次提取液作为另一罐的头次加水。这样减少了一半的提取液,达到了节能的目的。

  四.采用膜浓缩技术

  这是很有前景的浓缩技术,能耗非常低。但由于目前有机膜成本高,膜的透过率的衰减速度快,清洗周期短、时间长,清洗药物费用高。随着膜技术的提高和成本的降低,不远的将来膜浓缩将成为一种理想的选择之一。

  五.采用机械热泵(MVR)技术

  机械热泵浓缩一次能源的利用率最高,理论上一次能源利用率可达到七、八效浓缩效果,但经济效益还决定于电煤比价,我国目前的电煤比价高,其经济效益不会超过普通五效。

  其缺点也十分明显,如下:

  1. 受到多种因素影响,如溶液粘稠度、多泡性及沸点升高因素的影响会令利用率降低;

  2. 投资高,维护成本高。

  3. 压缩机的气蚀严重,维修量大。

  4. 药液温度高,不适合热敏性药品生产。

  综合评价MVR是一种很好的节能设备,但有待提高压缩机的性能和降低成本。

  冷凝系统节能设备—喷雾传质式冷凝器

  传统真空浓缩的节能除了在蒸发罐方面还要在冷凝系统上做文章。这里介绍一种全新的冷凝方式——喷雾传质式冷凝:没有列管冷凝器、没有循环泵、没有凉水塔;能耗低、真空高。

  其节能的原理是:采用有相变的热交换代替无相变的热交换

  传统冷凝不管是采用列管冷凝器、混冷器或水喷射器,冷却水在全过程只有升高温度没有发生相变,即水没有变成蒸汽。

  水在升高10℃ 时,1Kg的水吸收的热量仅仅为41.86KJ/Kg,而真空罐内1Kg的60℃蒸汽冷凝时释放出来的热量为2358KJ/Kg,因此要把蒸汽变成水需要56倍的冷却水。文章前面也分析到水在蒸发时吸收的热量也是2000多KJ/Kg,喷雾传质式冷凝器就是利用蒸发潜热来吸收冷凝潜热的原理达到节能的目的。它没有大功率的循循环泵去输送冷却水。

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