多效降膜蒸發(fā)器的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，尤其在乳品工業(yè)中的應(yīng)用也十分普遍。牛乳是熱敏性物料，蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過高會破壞其有益元素，尤其是多效降膜式蒸發(fā)器，物料在設(shè)備中的停留時間相對較長，各效蒸發(fā)溫度就更不宜過高。蒸發(fā)器溫度高出現(xiàn)的原因與下述因素有關(guān)：物料與熱量計算不守恒；設(shè)備漏氣嚴(yán)重；冷凝器換熱面積小、冷卻水量不足或冷卻水溫過高；冷凝器結(jié)垢嚴(yán)重；真空泵吸氣量不足。本文以三效降膜式蒸發(fā)器在乳粉生產(chǎn)中的應(yīng)用為例加以闡述。
1、物料與熱量計算不守恒
物料與熱量計算不守恒導(dǎo)致各效蒸發(fā)面積計算不正確，當(dāng)直接采用一次蒸汽加熱時，一效換熱面積過大，二效三效換熱面積過小，特別是二效換熱面積過小時就會導(dǎo)致各效蒸發(fā)溫度過高。RNJM03-5000型三效降膜式蒸發(fā)器各效蒸發(fā)面積分別是125㎡、63㎡、62㎡，正常的蒸發(fā)溫度分別是70～72℃、57～65℃、45～55℃，非正常的蒸發(fā)溫度分別是78～82℃、70～75℃、55～60℃。
2、設(shè)備漏氣嚴(yán)重
為了降低料液的沸點(diǎn)溫度從而提高蒸發(fā)速率，多效降膜式蒸發(fā)器都是在真空減壓狀態(tài)下工作的，蒸發(fā)溫度高的另一個原因是設(shè)備漏氣嚴(yán)重。老式的蒸發(fā)器中，二次蒸汽管道兩端與效體分離器的連接，下器體與效體的連接，分離器方接口與下器體方接口的連接均采用法蘭式可拆卸連接，膠墊極易老化，漏氣嚴(yán)重，真空度難以保持，查找漏點(diǎn)困難，因此各效蒸發(fā)溫度不穩(wěn)定且降膜管底端(下管板處)結(jié)焦、結(jié)垢嚴(yán)重。近幾年，大多數(shù)蒸發(fā)器上述幾處已由原來的可拆卸式連接改為焊接式結(jié)構(gòu)，在使用過程中真空度高，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，末效分離器真空度多在0.080～0.085MPa之間，其蒸發(fā)溫度較低，結(jié)垢、結(jié)焦現(xiàn)象大大降低。因此，盡量減少不必要的可拆卸式連接就會減少漏氣的可能，使設(shè)備在較高的真空狀態(tài)下工作，其蒸發(fā)溫度處于正常范圍。
3、冷凝器換熱面積和冷卻水的影響
蒸發(fā)溫度過高的原因大多數(shù)來自冷凝器冷凝面積不足，冷卻水量不足或冷卻水溫度過高。冷凝器的構(gòu)造有直接式與間接式2種。直接式冷凝器多以噴淋式為主，冷卻效果較好，二次蒸汽與冷卻水直接接觸混合，缺點(diǎn)是會污染冷卻水。間接式冷凝器有列管式、盤管式、板式及螺旋板式冷凝器。間接式冷凝器二次蒸汽不與冷卻水直接接觸，不污染冷卻水。由于是間接進(jìn)行換熱，所以效果不如直接式冷凝器好。一個蒸發(fā)量為5000kg/h的三效降膜式蒸發(fā)器，如果采用間接列管式冷凝器，其冷卻換熱面積為60㎡(冷卻水進(jìn)水溫度為30℃，排水溫度為42℃)，冷凝器換熱面積不足，單位時間內(nèi)冷凝的二次蒸汽量降低；如果進(jìn)料量不變則蒸發(fā)溫度會持續(xù)升高，真空度急劇衰減，冷凝器表面持續(xù)升溫，真空泵出口會有大量未冷凝掉的二次蒸汽被排出。因此，間接式冷凝器實(shí)際換熱面積應(yīng)按理論計算值的1.25～1.50倍選取。冷凝器換熱面積是固定的，冷卻水量及水溫則是影響冷凝器使用效率的關(guān)鍵。我國南北方冷卻水溫度差別較大且多采用循環(huán)水供水，南方冷卻水的進(jìn)水溫度平均為28～30℃，北方相對較低，在20～25℃之間。冷卻水的進(jìn)水溫度是設(shè)計冷凝器的重要參數(shù)，設(shè)計之前用戶必須提供準(zhǔn)確的冷卻水進(jìn)水溫度以便綜合考慮其換熱面積。進(jìn)水量不足則換熱量減少，蒸發(fā)溫度升高，進(jìn)水溫度高則需要進(jìn)水量大。實(shí)際上每一臺蒸發(fā)器的進(jìn)水量都是固定的，因此供給冷凝器的實(shí)際水量也應(yīng)按理論計算值的1.5～2.0倍選取，只有這樣才能保證蒸發(fā)器中冷卻水在進(jìn)水溫度較高的情況下正常工作。需要特別說明的是，晾曬塔的儲水池也必須及時、定時補(bǔ)充冷卻水，以保持進(jìn)水溫度的恒定。降膜式蒸發(fā)器安裝后高度較高，冷凝器安裝高度也較高，一般情況下要求定量供水以保證其足夠的水量，如果通過管網(wǎng)對車間內(nèi)各設(shè)備供水，就要特別注意供給蒸發(fā)器的水量是否足夠，防止冷卻水從低水位流走，如果不能保證供水量就應(yīng)考慮單獨(dú)定量供水。其次是冷凝器的結(jié)垢，間接式冷凝器結(jié)垢后垢阻增大，傳熱系數(shù)減小，傳熱效果下降，因此使用間接式冷凝器的，應(yīng)對其不定期進(jìn)行檢查并進(jìn)行酸洗、堿洗，以清除垢層，增大傳熱系數(shù)。
4、真空泵吸氣量不足
真空度高則蒸發(fā)溫度低，反之蒸發(fā)溫度高。真空泵吸氣量不足會導(dǎo)致真空度降低，蒸發(fā)溫度則會升高。真空泵吸氣量不足有2方面原因：一是計算真空泵吸氣量不足，理論計算真空泵吸氣量是根據(jù)參數(shù)(如進(jìn)入冷凝器的二次蒸汽量、溫度，真空系統(tǒng)的有效容積及未冷凝掉的蒸汽量等)通過曲線計算確定的，實(shí)際真空泵吸氣量應(yīng)按計算值的1.5倍左右選取。二是真空泵過流件被腐蝕，真空度逐漸衰減，有些二次蒸汽中夾帶具有腐蝕性的酸性物質(zhì)，如果未完全冷凝掉就被抽入到真空泵中，會對泵的端面產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致泵的端面間隙加大，吸氣量不足。因此應(yīng)根據(jù)物料pH值情況對泵的過流件材料做出選擇，如含有腐蝕性較強(qiáng)的二次蒸汽，可采用304L或316L不銹鋼材質(zhì)進(jìn)行制造。
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