冷凝回收装置的设计与运行调整,绕不开一个问题:冷凝温度定在多少合适。定高了,该收的组分收不下来,回收率不达标;定低了,冷量消耗大幅上升,换热面结霜加快,运行成本上去了。温位的取值要在回收率与能耗之间找平衡,找到这个平衡点,需要理解露点、浓度与回收率三者的关系。
混合气体中的溶剂蒸气开始凝结的温度是露点,露点由该组分在气相中的分压决定,分压又由浓度决定。进气浓度越高,露点越高,越容易凝结;浓度越低,露点越低,需要更低的温度才能凝下来。
这就是为什么同样一台装置,进气浓度高时回收效果好、浓度被稀释后效果立刻下降——气相条件变了,同样的温位对应的凝结比例完全不同。
冷凝温度从露点往下调,回收率上升;但上升不是线性的,越往下走,每降一度带来的回收率提升越小,而冷量消耗几乎按比例增加。温位取值的经济区间就在这段曲线由陡变缓的位置:再往下降温,多花的冷量换不回多少增量回收。
这个平衡点随进气条件变化。浓度高的工况,平衡点在较高温位;浓度低的工况,要达到同样回收率必须更深冷,能耗代价大。判断一个低浓度气流值不值得深冷,就是算这笔账。
理论取值之外,还有几个运行因素要把余量算进去:换热面结霜后传热能力下降,同样温位下的实际凝结比例低于干净状态;冷却水温度随季节波动,夏季换热温差的余量要留足;负荷波动时,低温段的响应速度跟不上气量变化。
| 考虑因素 | 影响方向 | 取值处理 |
|---|---|---|
| 进气浓度 | 浓度低则露点低 | 低浓度气流先核算深冷是否经济 |
| 回收率要求 | 要求高则温位深 | 在曲线平缓段停止加深 |
| 冷量消耗 | 温位越深耗能越大 | 比较增量回收与增量能耗 |
| 换热面状态 | 结霜使效率下降 | 留出余量并按周期清理 |
| 季节水温 | 夏季换热温差缩小 | 按最不利季节校核 |
| 负荷波动 | 响应滞后 | 波动大的工况多留温位余量 |
因此实际温位通常比理论平衡点再低一些,但低多少要看装置的换热裕量与负荷稳定程度。换热裕量大的装置少留余量,负荷波动大的多留。
设计值对应设计进气条件。实际浓度、含湿量与设计不同时,温位应按实际条件复核调整,投运初期建立温位与回收率的对应关系是基础。
浓度下降使露点降低,同样温位下的凝结比例随之下降。这也是收集系统要避免大风量稀释的原因,收集浓度决定回收经济性。
按组分的沸程从高到低分配:高温位收高沸点组分,低温位收轻组分。每级的温位差按组分凝结区间划分,避免低温段承担过多负荷。
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