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真空耙式干燥器采用 Aspen Plus 化工流程模擬軟件中的壓縮機模塊和嚴格精餾模塊,以能耗作為目標函數(shù),進行模擬對三效蒸餾濃縮工藝和三級MVR熱泵蒸餾濃縮工藝,并在結果上進一步進行優(yōu)化,得到合適的相關工藝操作參數(shù)。離心式壓縮機對壓縮氣體的溫度、流量、壓力等的變化都較為敏感,比較容易出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。其模擬結果顯示,與三效蒸餾濃縮傳統(tǒng)工藝相比,三級MVR 熱泵蒸餾濃縮工藝能夠節(jié)能約 83.2%,其平均能效比(系統(tǒng)壓縮機提供熱量與壓縮機消耗功率的比)能夠達到 0.834;多級 MVR 熱泵蒸餾濃縮工藝的經(jīng)濟優(yōu)勢較為明顯。
目前真空耙式干燥器MVR 系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀以及 MVR 技術在蒸發(fā)濃縮等領域的研究進展及成功應用于工業(yè)生產(chǎn)可以看出,學者們已經(jīng)證明MVR 技術是一項節(jié)能的技術,如果能夠結合不同的生產(chǎn)工藝,科學合理的設計系統(tǒng)工藝流程,努力拓展該技術的使用范圍,讓這項節(jié)能環(huán)保型的新技術為社會經(jīng)濟創(chuàng)造出更多的效益成為了當前科技工作者的重要任務之一。采用羅茨壓縮機替代原干燥系統(tǒng)中的真空泵,根據(jù)干燥物料的不同可以選擇不同的干燥壓力,特別是對于熱敏性物料可以實現(xiàn)真空干燥。
真空耙式干燥器換熱器選型可根據(jù)計算出來的所需換熱面積選擇市場在售的相關設備,本系統(tǒng)中使用的換熱設備為杭州亞干干燥設備有限公司根據(jù)所需換熱面積制成的。真空耙式干燥器采用螺桿壓縮機的60t/d雙效機械蒸汽再壓縮采油污水處理系統(tǒng)進行相關調(diào)試及變工況試驗研究,其分析了壓縮機頻率、一效進水溫度和二效出水循環(huán)量等對系統(tǒng)產(chǎn)水量及產(chǎn)水總能耗的影響。對 MVR 耙式干燥系統(tǒng)進行了理論分析,并在此基礎上建立了基于真空耙式干燥機的 MVR 耙式干燥干燥系統(tǒng)。對系統(tǒng)運行過程中能量平衡和質量平衡進行分析計算,在真空耙式干燥器作質量平衡分析時,將 MVR 干燥系統(tǒng)看作一個整體,其與外界進行單進雙出的物質交換;
在真空耙式干燥器系統(tǒng)作能量平衡分析時,將 MVR 干燥系統(tǒng)看作為開口熱力系統(tǒng),其中主要的能量變化有壓縮功量、系統(tǒng)散熱量、生蒸汽補充熱量以及物料攜帶能量。其中一個過程是干燥器濕份蒸發(fā)、冷凝過程中的相變熱,通過壓縮機輸入到系統(tǒng)中的壓縮功以及系統(tǒng)熱損失向外傳遞能量的總體能量平衡過程。對 MVR 干燥系統(tǒng)熱力過程進行理論計算和分析,以總質量為 100kg 含水率為 40%的玉米淀粉作為物料進行間歇干燥為例進行理論分析,加料溫度為 25℃,干燥壓力為 80k Pa,壓縮比為 2,干燥后含水率為10%。計算結果表明,一臺有效的熱泵性能系數(shù) COP 必須大于 1,COP 越大則熱泵效率就越高,而該系統(tǒng) COP 高達 16.9。傳統(tǒng)干燥器的理論 SMER 值為1.6kg/(k W·h),而實際的 SMER 只有理論的 20-80%,熱泵除濕干燥器的 SMER一般為 2.0-3.0kg/(k W·h)。而本系統(tǒng) SMER 高達 4.9 kg/(k W·h),表明本系統(tǒng)在能源利用效率方面優(yōu)勢明顯,具有較大研究意義。