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板式換熱器在制糖工業的應用與發展
文章來源: 日期: 2018.09.25 點擊:
板式換熱器是一種新式高效的換熱設備,現已廣泛用于動力工程、船舶、冶金、石油、化工、食品和輕工業等許多行業。 板式換熱器在制糖工業中已經用得很普遍。在歐美、南非和印度的不少糖廠亦用它在清汁加熱、滲出法的稀汁加熱、糖漿糖蜜入罐前的加熱,以及最終糖蜜的冷卻(入廢蜜罐之前),效果良好,有些糖廠并試用于混合汁加熱。下面列出一些應用較好的實例。 板式換熱器在糖廠的使用,有些使用得好,但亦有些存在較多問題而停止使用。因此需要對有關的技術問題進行詳細的研究。 
 板式換熱器.jpg
 
①用于清汁加熱 
      南非的dalton糖廠應用瑞典制造的板式換熱器,型號am20,用板片44件,每件加熱面積0.79m2。清汁流量130t/h,從92℃加熱至104℃,使用的廢汽的飽和溫度為111℃,傳熱系數為3400w/ m2.k,清汁通過換熱器的壓力降為76kpa;使用時蒸汽閥未全開,即實際使用的溫差還較小,傳熱系數還更高。清汁加熱器連續運行5周后打開,內有一些淤泥沉積,板面上有黑色薄膜,很易用水沖去。 
德國南德糖廠,甜菜汁量600t/h,清汁入蒸發罐前用4臺a30hbm板式換熱器分4級加熱,分別使用1~4效蒸發罐的汁汽為熱源,每級加熱達到的溫度僅比汁汽溫度低3℃,最終達到127℃。 
      廣州華僑糖廠(碳酸法)在80年代應用了一臺瑞典制的板式換熱器于清汁加熱,型號為am-20fm,板片面積0.79 m2,裝板50件,有效加熱面積37.9 m2。使用第一效汁汽,清汁量為117t/h,入汁溫度68.7℃,出汁溫度100.7℃,溫升32℃,入汽溫度114.2℃,排水溫度108.4℃,傳熱系數k值為4010w/ m2.k,清汁通過換熱器的壓力降為36kpa。它的排水溫度比進汽溫度低約6℃,器內略有積水。如排水暢通,k值還會高一些。該設備連續使用十多天后拆開檢查,絕大部分板片表面仍光滑如新。有很少的污垢,可以用軟布抹去。 
     廣東順德糖廠(亞硫酸法)糖廠使用了一臺蘭州生產的板式換熱器,板片面積1.07m2,用作清汁的第三級加熱。蔗汁量平均為254t/h,使用廢汽的溫度為129~130℃,加熱前汁溫106~108℃,加熱后120~126℃,傳熱系數為2400~3900w/ m2.k。 
廣東珠江甘化廠用一臺國產的板式換熱器作清汁一級加熱,傳熱面積為35m2。加熱后汁溫比汽溫只低2~4℃,使用15天后此溫差為4~6℃,加熱溫度高于原來所用的60m2的管式加熱器。它的傳熱系數為2700~4000w/ m2.k。 
     另一亞硫酸法糖廠用一臺國產的板式換熱器,板片面積0.36m2,裝90片,有效傳熱面積31.68 m2,用第一效汁汽加熱清汁,七天實測數據平均為:清汁流量37.2t/h,入汁溫度76℃,出汁溫度107℃,溫升31℃,入汽溫度113℃,汽凝水溫度112.5℃,傳熱系數為2300w/ m2.k。使用十多天后拆開檢查,板片表面有很少沉積物,可用水和軟刷洗掉。 
用板式換熱器加熱清汁的傳熱性能比管式的高一倍以上,因此所用的傳熱面積可以減少一半或以上。此處以使用第一效汁汽較好,有一定的節能效果(比用廢汽加熱)。在換熱器性能良好、并緊靠蒸發罐的情況下,用汁汽加熱可使清汁溫度接近汁汽溫度,只低3~5℃,基本上能適應蒸發的需要。用汁汽加熱還可以防止因蒸汽溫度過高引起糖汁焦化,國內有些糖廠使用廢汽,曾有廠因操作不慎而發生嚴重焦化,焦化物很難清除。 

②用于混合汁加熱 
    南非dalton糖廠用板式換熱器加熱混合汁,用瑞典Alfa-Laval公司的am20型,50件板片。使用兩個月,每星期清洗一次,蔗汁流量103~130t/h,從72~76℃加熱到94~97℃,使用廢汽的飽和溫度為109~111℃,傳熱系數為2900~3380w/ m2.k,蔗汁壓力降為0.05~0.1mpa。停機打開時,內部有由泥沙和蔗糠沉積,板面上有薄層積垢,但少于管式加熱器,可用水沖洗和用刷刷去。每個工作班進行一次“反洗”,可將部分沉積物沖走。但最好先將蔗汁中的纖維雜物用篩除去。 
古巴試用板式換熱器加熱混合汁,換熱器型號am-20sfm。裝34件板片,換熱面積26m2,蔗汁在內部分4程流動(兩上兩下),提高蔗汁在板片間的流速以減少沉積。每運行4小時將蔗汁反向流動,反沖內部的沉積物。蔗汁流量約55t/h,使用第三效蒸發罐的汁汽,溫度101~108℃,進入的蔗汁為60~68℃,初時可加熱到96℃,以后逐漸降低,到第4天降低到約80℃,傳熱系數由開始的3200降低到第4天的1500,但仍遠遠高于普通加熱器(后者用一天就要停用清洗)。通過換熱器的蔗汁壓力降,第一天為0.15mpa,以后逐漸升高到0.2mpa。雖然換熱器內逐漸形成沉積物,但仍可使用。 
    對于混合汁這類含有較多固體懸浮物的物料,使用寬縫隙的板式換熱器的效果較好。國外一個亞硫酸法糖廠,用這種換熱器和用第三效蒸發汁汽加熱混合汁和硫熏汁,可連續運行30天,所用的汁汽壓力很低,只為40kpa絕對壓,汽溫75℃。傳熱系數達到2090~2440w/ m2.k,它的加熱面積比管式的小一半以上。 
波蘭的兩個甜菜糖廠(日處理甜菜2000多噸),在90年代中期使用了寬縫的板式換熱器,使用煮糖罐的汁汽(溫度約60℃)來加熱滲出汁,由約30℃升溫到約50℃,隨后加灰并再用汽凝水和第三效汁汽加熱到約88℃。運行情況良好,可連續使用一個榨季,停機后打開用高壓水噴射可除去板片表面上的全部沉積物。它利用了大量的低溫熱源,使糖廠的燃料消耗明顯減少。 
寬縫隙的板式換熱器可以使用有真空的低溫汁汽作熱源加熱低溫的蔗汁,有較大的節能價值。 

③用于糖蜜冷卻 
    糖蜜在進入貯罐前冷卻降溫,是防止糖蜜貯存時變質的關鍵措施。但糖蜜的粘度大,傳熱困難,使用一般的換熱器效果不大。在南非和澳大利亞試驗用板式換熱器將糖蜜冷卻的效果較好。南非gladhow糖廠和sezela糖廠都用英國APV公司制造的板式換熱器來冷卻糖蜜。糖蜜在器內單程流動,冷卻水則分五程通過。它們所用的板片尺寸為1556×416mm,板片數量分別為96片和160片,傳熱面積分別為50和83m2,處理的糖蜜量分別為11.5和12.6t/h,糖蜜錘度約81,糖蜜的溫度,前者由59.8℃冷卻到42.8℃,后者由62.1℃冷卻到36.7℃,冷卻水的進出溫度,前者為30.2及36.3℃,后者為23.3及46℃,冷卻水用量分別為13.8和6.1t/h;傳熱系數分別為96.3和112w/ m2.k。換熱器需每月打開用水清洗一次。 
    澳大利亞bingera糖廠1990年使用了德國GEA公司制造的板式換熱器來冷卻糖蜜,型號為b12,裝有149件尺寸為1400×400mm的v形波紋的板片,換熱面積67.6m2,糖蜜和水都是單程流動。實際處理糖蜜量10~15t/h,糖蜜溫度由57~62℃降至約37℃,使用的冷水溫度為32~35℃,水量按溫度自動調節,為糖蜜量的1.5~3倍。傳熱系數為200~550w/ m2.k。糖蜜通過的壓力降為50~150kpa。該設備全榨季正常運行(中間曾拆開檢查清洗),不銹鋼板片(型號316ss)無可見的腐蝕。所用的冷水要清潔,曾試用較低溫的河水,但會在板片間形成軟性的附著物,妨礙傳熱。 

④用于不同物料的傳熱系數 
德國GEA公司制造的板式換熱器,用于糖廠不同物料加熱時的平均傳熱系數(一個榨季連續運行的平均值,w/m2.k),可取下表數值計算:
 
 平均傳熱系數
數據圖片.png

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