四效降膜蒸發(fā)器在果糖項目上的應(yīng)用
一、降膜蒸發(fā)器簡介
降膜蒸發(fā)是將料液自降膜蒸發(fā)器加熱室項部加入，經(jīng)液體分布器均勻分布到各換熱管內(nèi)，并沿?fù)Q熱管內(nèi)壁呈均勻膜狀流下，在流下過程中，被殼程加熱介質(zhì)加熱汽化，被汽化的蒸汽與液體一起由加熱管下端引出，經(jīng)氣液分離后即得到濃縮液。在降膜式蒸發(fā)器的操作過程中，雖然物料的停留時間很短(約5～10 s)，但傳熱系數(shù)很高。
二、設(shè)備選型、設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試方案說明
(一)、設(shè)備選擇和工藝流程設(shè)計
1、設(shè)計要求參數(shù)①物料名稱：果糖漿液；②進料濃度40%，溫度50-55℃，出料濃度71%兩種，溫度50℃；③熱源：0.7～0.8Mpa飽和蒸汽。④冷卻水進水溫度25-32℃，回水溫度30—37℃。
2、設(shè)備選型：針對這一物料特性的和生產(chǎn)能力，選用降膜式真空蒸發(fā)器。
3、效數(shù)的選擇：選擇帶多噴嘴帶消音裝置熱壓泵的四效降膜式蒸發(fā)器。
4、材質(zhì)：加熱器和預(yù)熱器的列管材質(zhì)316L壁厚1.5mm；接觸蒸發(fā)料液部分的管板、封頭、上管箱、下器體的材質(zhì)為304；分離室、連通管、二次蒸汽管材質(zhì)為304，各效殼體材質(zhì)為304；冷凝器列管材質(zhì)為304，殼體為不銹鋼304；支座背板、法蘭、熱泵外皮材質(zhì)為304；平臺、支座材質(zhì)Q235A。物料泵采用凱士比品牌，過流材質(zhì)為304，真空泵為2BV系列結(jié)締納士品牌，過流材質(zhì)為316L。蒸汽噴射泵采用進口品牌，多噴嘴結(jié)構(gòu)，過流316L。
5、工藝流程：設(shè)備的流程設(shè)計采用逆流預(yù)熱，順流蒸發(fā)的流程，即物料*入以二效二次蒸汽為熱源的三效外掛物料預(yù)熱器進行預(yù)熱，溫度由50-55℃提升至68℃，這步預(yù)熱消耗了一部分三效的熱源，減少了三效的蒸發(fā)量，同時也減少了四效的蒸發(fā)量，減小了四效換熱面積和四效分離器的直徑，冷凝器的冷凝量減少，減少冷卻水量和冷凝器設(shè)備投資。然后經(jīng)過二效外掛物料預(yù)熱器預(yù)熱至82℃。由于物料逐級提高溫度，有效的利用了二次蒸汽，起到了節(jié)能的效果。通過物料預(yù)熱器預(yù)熱時，消耗了其殼體的二次蒸汽，減少了該效的蒸發(fā)量。使得本應(yīng)一級比一級增大的蒸發(fā)器效體和分離器直徑減小了，使一效的蒸發(fā)量增大，因為一效的溫度高，換熱系數(shù)大，所以可以提高蒸發(fā)效率，節(jié)約能源。有些設(shè)計在一效外也有預(yù)熱器，這樣浪費材料，增加了泵的阻力，因為都是采用一效殼體內(nèi)蒸汽加熱，只要把這部分加熱面積放到一效加熱器內(nèi)就解決了。
預(yù)熱后的物料，順序進入一效、二效、三效和四效蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，各效蒸發(fā)溫度分別為88～90℃、74～76℃、59～61℃和45～47℃。為了避免初次投料時濃度提高緩慢，需要大回流的情況，在二、三和四效的加熱器下的回料管可以實現(xiàn)一部分料液的自循環(huán)。一方面可以在初次投料時逐級快速提高濃度，進入運行狀態(tài)，另一方面可以保證二、三、四效蒸發(fā)器內(nèi)列管料液供應(yīng)充足，提高蒸發(fā)效率。
冷凝系統(tǒng)采用表面冷凝器，冷卻水經(jīng)過配備的冷卻塔冷卻后，可長期循環(huán)使用，不污染，節(jié)約了水源。真空泵采用西門子技術(shù)的2BE系列真空泵，效率高，能耗低。
為了更多地節(jié)約能源，在本設(shè)計中采用熱壓泵技術(shù)。這是設(shè)備節(jié)能的關(guān)鍵部件，當(dāng)蒸汽壓力在0.7-0.8Mpa時，熱壓泵的抽氣系數(shù)可達(dá)到1.5以上，也就是利用二次蒸汽是新鮮蒸汽的1.5倍，蒸發(fā)能耗比小于0.22，節(jié)約蒸汽明顯。
設(shè)備冷凝水從一效逐級到四效后與冷凝器中的冷凝水匯集到一個冷凝水罐中。避免大量的效體冷凝水進入冷凝器而增加冷凝器的冷凝量負(fù)荷。如果采用兩臺冷凝水泵則增大了動力消耗。
(二)、蒸發(fā)器特殊設(shè)計
1、為了使進入降膜管壁的料液分布均勻，進入蒸發(fā)器的料液經(jīng)過物料管處的錐型分布器，均勻地降落在物料分配盤上，在由分配盤的分配孔連續(xù)均勻地降落在降膜管口四周的管板上，物料延降膜管內(nèi)壁形成均勻的液膜，提高蒸發(fā)效率。
2、蒸發(fā)器采用較長的列管10米(由于土建高度關(guān)系，可能調(diào)整到11米)，保證各效降膜管有足夠的周邊流量，物料不斷流，充分利用有效加熱面積并杜絕焦管等現(xiàn)象的發(fā)生。另外也便于管壁的清洗和清理。
3、降低了一效加熱溫度和蒸發(fā)溫度差，既可以避免焦管，另一方面還可以提高熱壓泵的抽氣系數(shù)，雖然一效面積增大一些，卻使設(shè)備的蒸汽耗量降低了。長期運行經(jīng)濟效益可觀。
4、分離器的氣升速度設(shè)計為2.5m/s，有效地降低了冷凝液中物料的夾帶。另外，在分離器內(nèi)設(shè)計了結(jié)構(gòu)合理的捕沫器，大大降低了冷凝液中COD含量。
5、采用節(jié)流孔板調(diào)節(jié)設(shè)備真空及各效溫度，工作可靠，防止意外調(diào)整閥門后設(shè)備不能正常工作，熱能損失明顯少于閥門調(diào)節(jié)。
6、熱壓泵是設(shè)備的噪音之源。我公司經(jīng)過科研攻關(guān)，在熱壓泵上采用多噴嘴和消音裝置，有效地降低了噪音，為使用者提供了舒適的工作環(huán)境，可以替代進口產(chǎn)品。
7、自動化控制成程度高，提高了設(shè)備效率、降低了操作工的工作強度。
(三)、制造工藝
設(shè)備全部按照需方要求材質(zhì)制造，材料全部從國內(nèi)不銹鋼經(jīng)銷公司采購，按照ISO9001質(zhì)量保證體系要求保證材料質(zhì)量。采用進口四輥卷板機卷制筒節(jié)，無直邊。采用手工氬弧焊焊接，焊接質(zhì)量高。
(四)、安裝調(diào)試方案
由我公司具有豐富起重安裝技術(shù)人員和施工人員5—6人，組成安裝隊，根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定吊裝方案和進度計劃。安裝就緒后，由我公司調(diào)試經(jīng)驗豐富的調(diào)試員進行抽真空實驗、檢查有無漏點。真空正常后，以水代料運行正常時方可投料試車。
(五)、操作人員培訓(xùn)
在安裝過程中，對需方工藝員和操作員進行實物識別和原理講解。在整個調(diào)試過程中，需方操作員要一直跟蹤，認(rèn)真觀察，不懂就問。熟練記憶操作手冊，掌握操作流程。在設(shè)備正常工作后，我方可繼續(xù)對需方操作員培訓(xùn)一周。
（七）蒸發(fā)器技術(shù)參數(shù)
