فيما يلي مقارنة منهجية بين مبخرات MVR ومبخرات متعددة التأثيرات من ثلاثة أبعاد: استهلاك الطاقة، والاستثمار، والتشغيل والصيانة، جنبًا إلى جنب مع المبادئ الفنية، وخصائص التشغيل، وتطبيقات الصناعة.
1. مقارنة استهلاك الطاقة
| البعد | مبخر MVR | مبخر متعدد التأثيرات |
| نوع الطاقة | يستهلك بشكل أساسي الطاقة الكهربائية (لتشغيل الضاغط) ولا يستهلك أي بخار حي تقريبًا (يتم إضافة كمية صغيرة فقط أثناء مرحلة بدء التشغيل). | ويستهلك بشكل أساسي البخار الحي (لتسخين الغلايات) ومياه التبريد، ويعتمد على الإدخال المستمر من مصدر حرارة خارجي. |
| كفاءة الطاقة | إنها تتمتع بكفاءة طاقة عالية للغاية (>90٪)، وتوفر نظريًا أكثر من 90٪ من استهلاك البخار، ومعدل استخدام الطاقة الأساسي أعلى من معدل المبخر ذي الثمانية تأثيرات. | يزداد معدل توفير الطاقة مع عدد التأثيرات (على سبيل المثال، يبلغ معدل توفير الطاقة بخمسة تأثيرات حوالي 70٪)، ولكن الزيادة تتباطأ بعد توفير الطاقة بخمسة تأثيرات، ويحدث انخفاض طفيف. |
| العوامل المؤثرة على استهلاك الطاقة | يعتمد استهلاك الكهرباء على متطلبات ارتفاع درجة حرارة البخار الثانوي وكفاءة الضاغط (عادةً 20-80 كيلووات ساعة لكل طن من الماء). | يرتبط استهلاك البخار بعدد التأثيرات. كلما زادت التأثيرات، قلّ استخدام البخار الحي، ولكن يبقى فقدان الحرارة قائمًا. |
| الشروط المطبقة | إنها تتمتع بمزايا كبيرة عندما تكون أسعار الكهرباء منخفضة؛ وهي مناسبة للسيناريوهات التي تتطلب استعادة الحرارة والتعامل مع المواد الحساسة للحرارة. | إنه اقتصادي عندما يكون البخار غير مكلف ومتوفر بسهولة؛ وهو مناسب لمعالجة المحاليل ذات التركيز المنخفض على نطاق واسع. |
الخلاصة: يستهلك المبخر متعدد التأثيرات (MVR) طاقة أقل بكثير من المبخرات متعددة التأثيرات عند التشغيل طويل الأمد، خاصةً في ظل أسعار الفحم إلى الكهرباء المعقولة والمتطلبات البيئية العالية. وبينما تُحسّن المبخرات متعددة التأثيرات كفاءتها من خلال استخدام الحرارة على مراحل متعددة، إلا أنها لا تزال تتطلب تجديدًا مستمرًا للبخار، مما يؤدي إلى زيادة إجمالي استهلاك الطاقة.
II. مقارنة الاستثمارات
| البعد | مبخر MVR | مبخر متعدد التأثيرات |
| الاستثمار الأولي | وتعتبر التكلفة مرتفعة نسبيًا، مع ارتفاع تكلفة المعدات الأساسية مثل الضواغط، وأنظمة التحكم المعقدة، وعتبة الاستثمار الأولية الكبيرة. | إن الاستثمار الأولي منخفض نسبيًا، حيث تتكون المعدات بشكل أساسي من المبادلات الحرارية والمبخرات، ولا تحتوي على ضواغط عالية التكلفة. |
| الاستثمار طويل الأجل | إنها تتمتع بتكاليف تشغيل منخفضة على المدى الطويل، وتوفير كبير في الطاقة، وفترة استرداد قصيرة للاستثمار (خاصة في المناطق ذات أسعار البخار المرتفعة). | إن تكاليف التشغيل على المدى الطويل مرتفعة، واستهلاك البخار ومياه التبريد كبير، وتزداد الاستثمارات مع عدد التأثيرات، كما أن تكاليف الصيانة مرتفعة. |
| تعقيد النظام | يتمتع النظام بهيكل مضغوط، وعدد قليل من الأجهزة، وبصمة صغيرة، ودرجة عالية من الأتمتة. | يعتبر النظام معقدًا ويتطلب العديد من المبخرات المتصلة على التوالي، ويحتل مساحة كبيرة، ولديه متطلبات عالية لمساحة التشغيل. |
| قابلية التوسع | تصميم معياري، قابل للتوسع بشكل مرن، مناسب للمشاريع ذات المساحة المحدودة. | يتطلب التوسع زيادة الكفاءة، مما يؤدي إلى زيادة متزامنة في الاستثمار ومتطلبات المساحة، ولكنه يؤدي أيضًا إلى انخفاض المرونة. |
الاستنتاج: تتمتع أجهزة التبخير متعددة التأثيرات باستثمار أولي مرتفع ولكنها تتمتع باقتصاديات متفوقة على المدى الطويل، وهي مناسبة للمشاريع ذات الميزانيات الواسعة والتركيز على تكاليف دورة الحياة المثلى؛ تتميز أجهزة التبخير متعددة التأثيرات باستثمار أولي أقل، وهي مناسبة للسيناريوهات الصناعية التقليدية ذات الأموال المحدودة وحجم المعالجة الكبير.
ثالثًا: مقارنة التشغيل والصيانة
| البعد | مبخر MVR | مبخر متعدد التأثيرات |
| الاستقرار التشغيلي | يعمل بشكل مستقر، ويتمتع بمستوى عالٍ من الأتمتة، وسهل الصيانة، ولكنه يحتاج إلى متطلبات عالية لجودة المياه (يجب منع الترسب والتآكل). | تشغيله معقد ويتطلب فنيين متخصصين للتحكم في اختلافات درجات الحرارة والضغط متعددة التأثيرات. يتميز بمقاومة عالية للتقلبات، ويمكنه التكيف مع المواد المعقدة. |
| تكاليف الصيانة | تعتبر تكاليف الصيانة منخفضة، وتركز بشكل أساسي على صيانة الضاغط وتنظيف سطح التبادل الحراري، مما يؤدي إلى انخفاض معدل الفشل. | تعتبر تكاليف الصيانة مرتفعة؛ حيث تكون المعدات متعددة المراحل عرضة للتكلس والتآكل، مما يتطلب التنظيف المنتظم واستبدال الأجزاء، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف العمالة. |
| القدرة على التكيف البيئي | مناسب للسيناريوهات ذات متطلبات حماية البيئة العالية والمساحة المحدودة (مثل معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية والصناعات الغذائية والدوائية). | مناسب للمناطق الصناعية ذات البخار الكافي وسهولة الوصول إلى مياه التبريد (مثل البتروكيماويات وتكرير السكر وتحلية مياه البحر). |
| قابلية المواد للتكيف | مناسب للمواد عالية التركيز، ودرجة الغليان العالية، والحساسة للحرارة (مثل العصائر، والأدوية، ومياه الصرف الصحي عالية الملوحة)؛ تصميمه المقاوم للتآكل يسمح له بالتعامل مع المحاليل المسببة للتآكل. | مناسب للحلول ذات التركيز المنخفض على نطاق واسع، وهو قابل للتكيف بدرجة كبيرة مع المكونات المعقدة والأحمال المتقلبة، ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والغذائية ومعالجة مياه الصرف الصحي. |
الاستنتاج: إن تقنية التبخر متعدد التأثيرات سهلة التشغيل والصيانة وصديقة للبيئة، ولكنها تتطلب متطلبات عالية لجودة مياه التغذية؛ أما تقنية التبخر متعدد التأثيرات فهي معقدة التشغيل والصيانة ولكنها تتمتع بقدرة تكيف واسعة، وهي مناسبة بشكل خاص للمواد ذات التركيبات المعقدة أو التقلبات الكبيرة.
التوصيات الشاملة:
1. إعطاء الأولوية لـ MVR:
السيناريو: مياه الصرف الصحي عالية التركيز، والمواد الحساسة للحرارة، والمتطلبات البيئية العالية، والمساحة المحدودة، والتشغيل طويل الأمد.
الشروط: انخفاض سعر الكهرباء، الميزانية الكافية، السعي لتحقيق تكاليف تشغيل منخفضة.
الصناعات النموذجية: تنقية المواد الكيميائية، وتركيز الأغذية، واستخراج الليثيوم من البحيرات المالحة، ومعالجة مياه الصرف الصحي ذات الملوحة العالية.
2. إعطاء الأولوية للتبخير متعدد التأثيرات:
السيناريو: حلول واسعة النطاق ومنخفضة التركيز، وتكلفة بخار منخفضة وإمدادات كافية، وتشغيل قصير الأمد أو متقطع.
الشروط: ميزانية أولية محدودة، ومياه تبريد متوفرة بسهولة، وضمان التشغيل والصيانة المهنية.
الصناعات النموذجية: تحلية مياه البحر، وتكرير السكر، والبتروكيماويات، والتركيز الكيميائي التقليدي.
3. اعتبارات العملية المشتركة:
بالنسبة للعمليات عالية التركيز أو المعقدة، يمكن استخدام مزيج من مرشحات MVR ومرشحات التأثيرات المتعددة، مما يحقق التوازن بين توفير الطاقة والتكلفة، مثل دمج التركيز والتبلور في معالجة مياه الصرف الصحي لصناعة الورق.
توصية القرار النهائي: بناءً على التقييم الشامل للتركيزات المحددة، وميزانيات استهلاك الطاقة، والمعايير البيئية، وظروف المساحة، وقدرات الصيانة، يوصى بإجراء تحقق على نطاق صغير أو تجريبي قبل التطبيق على نطاق واسع.
رقم 81، طريق F Eng غير الرئيسي، المنطقة الصناعية I Guan، مدينة J i الأسترالية، مقاطعة تشينغتشو، الصين