低費用改造糖廠水噴射冷凝器的新方法
一、概述
真空冷凝器是糖廠煮糖和蒸發(fā)獲得真空降低糖汁沸點的關(guān)鍵設(shè)備，一個合適而且穩(wěn)定的真空對于糖廠來說是非常重要的。目前在糖廠廣泛應(yīng)用的真空冷凝器主要有：塔式冷凝器配真空泵、水噴射式冷凝器和噴射霧化式冷凝器。
塔式冷凝器配真空泵，使用逆流接觸式冷凝器將水蒸氣冷凝，剩下的不凝縮氣體另用真空泵排除。我國糖廠早期都使用這種系統(tǒng)，目前在糖廠的真空冷凝設(shè)備中還占據(jù)著相當(dāng)大的比重，雖然用水量較少，效率較高，但是配置一臺真空泵所耗的電能對于現(xiàn)代糖廠來說不符合節(jié)能要求，而且它的設(shè)備比較復(fù)雜，操作和維修比較繁鎖。
水噴射冷凝器，同一臺設(shè)備兼有冷凝和抽氣作用。它的優(yōu)點是設(shè)備比較簡單、容易制造、使用與維護方便。但用水量較大，在水量不足或水溫較高時，其效能顯著下降，真空度偏低且不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)困難。現(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)大、中型甘蔗糖廠都使用這種水噴射冷凝器，每個煮糖罐配一個，蒸發(fā)罐又另配一個。這樣操作管理較方便，但總用水量大很多。
噴射霧化式冷凝器，結(jié)合了塔式冷凝器和水噴射式冷凝器的優(yōu)點而又區(qū)別于兩者不同，最大的創(chuàng)新特點是在噴射抽吸的基礎(chǔ)上增加了霧化冷凝的效果，大大提高了冷凝器效率。噴射霧化式冷凝器設(shè)計有噴霧噴嘴和噴射噴嘴，噴霧噴嘴通過噴出具有很大表面積的霧化水滴充分與汁汽混合進行熱交換，汽液混合均勻，使可凝性氣體迅速凝結(jié)成水而形成真空。剩下的不冷凝氣體通過噴射噴嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，從而達(dá)到穩(wěn)定高真空的目的，但由于殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功較小，所以水壓和水溫對真空的影響較小。噴射霧化式冷凝器屬于近幾年來新開發(fā)的一種新型產(chǎn)品，是一種理想而又高效節(jié)能的冷凝設(shè)備，正逐步取代塔式冷凝器和水噴射式冷凝器。
以上三種冷凝器中，目前還在使用最多的是水噴射冷凝器，由于環(huán)保壓力的原因，糖廠冷卻水含糖分高不能外排，為減少末端水處理的成本不得不循環(huán)使用，導(dǎo)致用于冷凝的水溫越來越高，根據(jù)汁汽冷凝所需冷卻水與其進水溫度的關(guān)系，進水溫度越高，用水量越大，這樣在現(xiàn)有的水噴射冷凝器條件下，糖廠原先設(shè)計的進水壓力已不能滿足正常煮糖生產(chǎn)所需要的真空，所以近幾年來，很多使用水噴射冷凝器的糖廠都面臨煮糖真空不夠的問題。
合適而且穩(wěn)定的真空度，是維持糖廠正常生產(chǎn)的必要條件。因此，糖廠的真空冷凝系統(tǒng)如何適應(yīng)這種情況，特別在當(dāng)前普遍用于冷凝的水溫度較高的情況下，如何取得較高和穩(wěn)定的真空度，是制糖企業(yè)生產(chǎn)管理者頭疼的問題。更重要的是在全球經(jīng)濟危機的蔓延下，很多糖廠出現(xiàn)了經(jīng)濟緊張的狀況，如何用較低的費用投入來提高現(xiàn)行冷凝器的工作效率，是一個很現(xiàn)實的問題。
針對以上水噴射冷凝器所暴露出來的問題，我公司早在2007年就預(yù)見了問題的發(fā)展，并于當(dāng)年結(jié)合我公司開發(fā)出來的噴射霧化式冷凝器技術(shù)在廣西南華糖業(yè)集團忻城一廠對現(xiàn)有的水噴射冷凝器進行改造，提高了現(xiàn)有水噴射冷凝器的冷凝效率，穩(wěn)定和提高了煮糖的真空度。由于改造所需費用低，效果明顯，所以獲得了很多糖業(yè)界人士的認(rèn)可和接受，并于08/09榨季在廣西南華糖業(yè)集團平果糖廠和南圩糖廠、鳳糖集團和睦糖廠以及云南蒙自南華克林糖業(yè)有限公司成功改造了22臺。此方法是現(xiàn)階段資金緊張的情況下使用低投入產(chǎn)生高效果的明智選擇。
二、提高現(xiàn)有水噴射冷凝器冷凝效率的改造方案
根據(jù)我公司在噴射霧化式冷凝器設(shè)計上經(jīng)驗，主要是利用現(xiàn)有的TDP型水噴射冷凝器進行設(shè)計改造，設(shè)計制造成“分體TDP型霧噴式冷凝器”。該冷凝器改造吸收了噴射霧化式冷凝器設(shè)計優(yōu)點，而且利用原有的設(shè)備進行，降低成本，避免浪費。
1、在TDP水噴射冷凝器的基礎(chǔ)上增加噴霧設(shè)計。噴霧噴嘴安裝于連接到TDP水噴射冷凝器的汁汽管內(nèi)，原有的水噴射冷凝器噴射噴嘴不動。噴霧噴嘴位置在噴射噴嘴之前，汁汽先被大部分霧化水冷凝而后，剩下的少量汁汽和不冷凝氣體由原有的冷凝器噴嘴射出的射流水抽走，其排氣原理與常規(guī)TDP型水噴射冷凝器相同，但由于霧化吸收大部分汁汽后殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功也相對較小，因此使用的水量較少，對水壓的要求也不高（0.06-0.10MPa即可），所以真空受水壓和水量波動的影響也相對較小。大大提高了冷凝器的工作效率。
2、由于傳統(tǒng)水噴射冷凝器沒有排渣功能，造成噴嘴容易堵塞，清理困難，同時也增加了工人的勞動強度。為此我們在原有水噴射冷凝器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套在線水過濾排渣系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在器體外側(cè)，更易于操作。其位置高于噴霧噴嘴和噴射噴嘴位置。水先經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，分別通過噴射進水管，噴霧進水管（通過噴霧噴嘴的水量可通過調(diào)節(jié)水閥調(diào)節(jié)）然后進入噴嘴，避免水質(zhì)不好造成噴嘴堵塞，打開控制手輪可在線自動清除濾渣。增加一根連接水過濾排渣系統(tǒng)和冷凝器本體的清洗管，便于把雜質(zhì)從過濾器排除。
3、改造示意圖
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三、分體TDP型霧噴式冷凝器效果和特點
1、可直接用原有的TDP型冷凝器改裝；同時改裝后占地少、安裝、維修容易。
2、不改變原有的供水系統(tǒng)。
3、由于安裝了水在線過濾排渣系統(tǒng)，噴嘴不易堵塞,耐高溫、耐腐蝕。
4、入水壓力低≤0.10Mpa; 真空度穩(wěn)定在0.082~0.092Mpa。
5、適應(yīng)較高溫度進水;當(dāng)水溫≤42℃時，真空度仍可保持-0.082MPa以上。因此減少因溫度原因的冷水補充量,提高水的復(fù)用率,降低環(huán)保排污費。
6、抽真空時間短,冷罐時30分鐘左右; 熱罐時4~6分鐘。
7、改造投資和維護費用低。
四、改變現(xiàn)有真空冷凝效率方案的選擇
1、 增加水冷卻設(shè)備，盡可能把冷卻水溫度降低至360C以下，該方案保證了原有水噴射冷凝器的冷凝效率，同時也保證了制糖生產(chǎn)所需要的真空。但投資費用大，占地面積多，維修復(fù)雜。
2、 在現(xiàn)有供水系統(tǒng)條件下，加大水壓，增加流量，盡可能多地抽走蒸發(fā)的汁汽。該方案投資費用少，但真空受水壓波動的影響很大，一旦有煮糖罐開煮或放糖時，水壓就會發(fā)生波動而影響到其它煮糖罐的正常真空。同時威脅到整個供水系統(tǒng)以及冷凝器的安全，這是目前大多數(shù)使用水噴射冷凝器的糖廠采用的措施。
3、 更換冷凝器，有三種方式，一種是更換為冷凝量更大的水噴射冷凝器，利用增大水量來達(dá)到冷凝效果，此方式用水量大，需增加冷卻水泵，投資費用大；第二種是更換為塔式冷凝器配置真空泵，該方式可以達(dá)到節(jié)約冷卻水的目的，但是投資費用大，維修困難，耗用電能；另一種方式是更換為噴射霧化式冷凝器，屬于第三代高效冷凝器，冷凝效率有了很大提高，既節(jié)約冷卻水，又穩(wěn)定和提高煮糖的真空度，該方式是糖廠今后更換冷凝器的最終選擇。
4、 改造現(xiàn)有的TDP水噴射式冷凝器，該方式的優(yōu)點在于在現(xiàn)有的水噴射冷凝器還能使用的情況下，充分利用原來的供水和冷凝系統(tǒng)進行改造，來達(dá)到在不增加水量的情況下提高水噴射冷凝器效率，提高和穩(wěn)定煮糖的真空度。投資費用低，而且經(jīng)濟又實用，是現(xiàn)階段經(jīng)濟特別緊張的情況下最好的一種選擇。
綜上所述，更換噴射霧化式冷凝器是糖廠冷凝器更新?lián)Q代的最終選擇，而改造現(xiàn)有的水噴射冷凝器是充分利用原有設(shè)備并發(fā)揮其潛力和效果的最佳選擇。經(jīng)濟危機之下，這是你改變你現(xiàn)有冷凝系統(tǒng)的最好投資。
五、改造投資費用
根據(jù)廠方冷凝器的具體情況不同，每臺冷凝器改造費用約為3.5-4.0萬元。
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