導致降膜式蒸發器生產能力降低的主要因素

文 / 劉殿宇 陳 麗 華禹乳品機械制造有限公司

降膜式蒸發器具有蒸發速率快，加熱溫度低，物料在設備中停留時間短等特點，且在真空減壓下蒸發，一般最高加熱溫度為85～87 ℃，有的甚至更低，屬于低溫蒸發，因此更適合熱敏性物料的蒸發濃縮。隨著降膜式蒸發器應用領域的不斷擴大，在實際應用過程中也出現了諸如生產能力降低的問題。本文以RNJM03-8000型三效降膜式蒸發器在奶粉生產中的應用為例對以上因素進行了分析。

1 蒸發器的主要技術參數和結構特點

1.1 主要技術參數

物料介質：牛奶；生產能力：8 000 kg/h；進料質量分數：11.5%；出料質量分數：45%；進料溫度：5 ℃。

1.2 結構特點

采用并流加料法，末效出料；采用熱壓縮技術即熱泵抽吸一效二次蒸汽提高其溫壓作為一效一部分加熱熱源；采用間壁列管式冷凝器與水環真空泵合用冷凝抽真空保持蒸發系統的真空度。效體、預熱器、分離器等全部進行保溫絕熱處理。

2 蒸發器泄漏嚴重，殼程存水

造成蒸發器在生產過程中生產能力降低，系統真空度衰減，蒸發溫度升高現象的原因之一就是系統出現泄漏，殼程中出現存水。出現泄漏的主要部位是：分離器方接口與下器體的聯接，二次蒸汽管道兩端與分離器、效體的聯接，或與預熱器、冷凝器的聯接，各效體與下器體的聯接等。過去均采用法蘭聯接,長時間使用會導致膠墊老化，各處漏氣現象嚴重。蒸發器一旦出現泄漏，系統真空度會降低，蒸發器殼程存水，分離器料位上漲，蒸發溫度升高，蒸發量隨之降低。效體與下器體聯接處如果出現泄漏，料液向下流動受阻，導致降膜管下端或管板上結垢或結焦嚴重，且檢查漏氣點費時、費力，這樣的現象在實際操作過程中曾經出現。其次是蒸發器殼程存水。蒸發器殼程存水除了管道口徑小外就是殼程或管道聯接處泄漏所引起的，改法蘭聯接為焊接結構，能使蒸發系統真空度穩定，真空度不衰減，蒸發量穩定。盡量減少不必要的法蘭聯接是目前蒸發器發展的主要方向。

3 液體分布器發生錯位

液體分布器是降膜式蒸發器的關鍵部件，目前被廣泛應用的是盤式分布器。這種分布器結構簡單，布料均勻，效果良好。布料器的主要作用是：料液通過布料器上的分布孔均勻的分配給每根降膜管，并保證每根降膜管周邊都有料液均勻的潤濕，料液在自身的重力及二次蒸汽流的作用下沿著管壁以液膜狀均勻的向下流動并與管外加熱蒸汽進行熱和質的交換。正常工作時下分布器上的每個小孔正沖著蒸發器上管板管間，如果在工作過程中分布器上小孔發生錯位或偏離，料液在降膜管中就會產生偏流，甚至造成管壁無料，沿著管壁向下形成線流狀或在管中向下流動。由于不能形成膜，因此不能潤濕或完全潤濕管壁，這樣就會造成結垢或結焦，導致蒸發量大幅度降低，蒸發溫度升高。其次，分布器變形嚴重或分布孔出現堵塞也會導致生產能力降低。因此，液體分布器出廠前要預裝，需進行檢查，應拆分包裝運輸，安裝后還要再次檢查上、下分布器小孔是否錯位，生產過程中如果需要拆卸要按原位放回，不得放錯。

4 蒸發器殼程結垢

蒸發器在長期使用過程中，尤其是設備間斷工作時，降膜管外壁、冷凝器（列管或盤管式，管內走水）可產生垢層影響傳熱，會不同程度地影響蒸發器的生產能力。目前國內大部分蒸發器殼程沒有設置清洗接口，因此，殼程清洗也比較困難。正確的清洗方法應是在殼程中通入濃度為3%的熱氫氧化鈉或草酸溶液，浸泡時間不低于6 h。

5 冷凝器的影響

冷凝器的冷卻水量及水溫是設計蒸發器的重要參數，冷卻水量不足或冷卻水溫升高都會直接導致蒸發器的蒸發量降低。我國南、北方冷卻水溫度差別較大，且都是循環水，即便是同一蒸發器蒸發同一種物料，南、北方的蒸發參數也會有變化。蒸發器的冷卻水給水量是定值，為保持系統真空度的穩定，其冷卻水溫不得有較大波動，冷卻水溫穩定蒸發參數才會穩定，因此，必須定期向循環水池中補充冷水以保持冷卻水溫的基本穩定。需要特別說明的是，如果生產車間是管網供水，必須考慮蒸發器的冷卻水供應量是否重組，如果不能就應考慮單獨供水。過去，由于管網供水，冷卻水從低水位流走，從而導致蒸發器冷卻水供應量不足，冷凝二次蒸發量降低，蒸發溫度升高，蒸發量急劇下降的現象屢見不鮮。冷凝器結垢的現象最為普遍。管壁水垢增大傳熱效果降低，也會降低蒸發量。因此，要對冷凝器進行不定期的檢查，不定期進行酸洗或堿洗。

6 結語

除了上述幾種影響因素外，熱泵噴嘴磨損嚴重也會導致蒸發系統熱量失衡；真空泵腐蝕嚴重，端面縫隙過大導致吸氣量不足，真空度衰減，也會引起蒸發溫度升高，降低蒸發量。此外，不按蒸發器操作規程進行生產，如清洗間隔過長或清洗不徹底等都會不同程度地影響蒸發器的蒸發量。總之，要保持蒸發器的正常工作，操作人員必須詳細了解并掌握設備的結構、原理及操作注意事項，只有這樣，蒸發器出現故障時才能及時得以排除解決。C