蒸發(fā)器的預(yù)熱問題

文/劉殿宇

（華禹乳品機(jī)械制造有限公司）

蒸發(fā)器尤其是降膜式蒸發(fā)器的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，最典型的是應(yīng)用在乳制品工業(yè)生產(chǎn)中。料液進(jìn)入蒸發(fā)器有低于沸點(diǎn)、等于沸點(diǎn)或高于沸點(diǎn)進(jìn)料3 種方式。對(duì)于蒸發(fā)器尤其是降膜式蒸發(fā)器而言，低于沸點(diǎn)的進(jìn)料必須先將料液溫度預(yù)熱至沸點(diǎn)或沸點(diǎn)以上，才能進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)。其目的是為了保證進(jìn)出料的連續(xù)性和穩(wěn)定性。否則，蒸發(fā)器換熱管中的預(yù)熱段，由于受熱不均衡而引起結(jié)垢、結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而引起生產(chǎn)能力不足等問題。無論何種蒸發(fā)器，低溫進(jìn)料蒸發(fā)與高溫蒸發(fā)效果完全不同，就此進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 進(jìn)料溫度

進(jìn)入蒸發(fā)器前的料液溫度一般都較低，不論是何種蒸發(fā)器類型，低溫進(jìn)料蒸發(fā)與等于或大于沸點(diǎn)進(jìn)料蒸發(fā)的效果是截然不同的。進(jìn)料溫度是蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)[1，2]，在生產(chǎn)工藝上盡量提高進(jìn)入蒸發(fā)器的進(jìn)料溫度。若物料沒有達(dá)到沸點(diǎn)進(jìn)料，蒸發(fā)器換熱面積就會(huì)存在一定的預(yù)熱區(qū)域，且預(yù)熱效果不佳，易造成結(jié)垢、結(jié)焦情況。

2 預(yù)熱形式

低于沸點(diǎn)溫度的進(jìn)料需要將物料逐級(jí)預(yù)熱至沸點(diǎn)或沸點(diǎn)以上溫度后再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)操作。常用預(yù)熱器的形式分為盤管預(yù)熱、列管預(yù)熱、板式預(yù)熱等。加熱介質(zhì)有生蒸汽、二次蒸汽及冷凝水。

2.1 盤管預(yù)熱

盤管預(yù)熱一般是指以螺旋盤管的形式，纏繞在蒸發(fā)器換熱管的外部或是進(jìn)行獨(dú)立預(yù)熱。如在多效蒸發(fā)器中，利用末效二次蒸汽預(yù)熱的方式進(jìn)料就是采用獨(dú)立的盤管進(jìn)行預(yù)熱，物料在盤管中的流速一般按1.2 m/s進(jìn)行選取，殼程蒸汽流速按40～50 m/s進(jìn)行選取[3]。

2.2 列管預(yù)熱

除了盤管預(yù)熱，比較常用的方式還有列管預(yù)熱。預(yù)熱器一般位于蒸發(fā)器器體之外，因此，列管預(yù)熱也稱為體外預(yù)熱。列管預(yù)熱分為單管程預(yù)熱與多管程預(yù)熱2 種。料液在預(yù)熱器中的流速一般按1.2～1.5 m/s選取，不超過2.5 m/s的速度，若速度過慢，其傳熱效果下降。

2.3 板式預(yù)熱

近年來采用板式換熱器進(jìn)行預(yù)熱的情況越來越多。板式換熱器的殼程受壓一般不超過0.6 MPa，其特點(diǎn)是傳熱效果較好，但是阻力較大。膠墊易老化，板片較薄，若物料有腐蝕性，使用時(shí)間過久易出現(xiàn)泄漏情況。需要定期檢查，定期更換膠墊。

3 預(yù)熱溫升的設(shè)置

很多蒸發(fā)器都設(shè)置了預(yù)熱過程，但是效果并不理想，即料液經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器前并沒有達(dá)到預(yù)熱溫度的設(shè)計(jì)值。這主要是與設(shè)置的預(yù)熱級(jí)數(shù)，采用何種加熱介質(zhì)，每一段的溫升設(shè)置，以及傳熱系數(shù)的選取是否合適有關(guān)。

4 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)預(yù)熱器時(shí)，需要了解每一段預(yù)熱的溫度值是否與設(shè)計(jì)值相符，即在每個(gè)預(yù)熱級(jí)的出口設(shè)置溫度表。但在實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)蒸發(fā)器沒有配備溫度表，無法判斷實(shí)際應(yīng)用與設(shè)計(jì)值有無偏離，在下次設(shè)計(jì)時(shí)便缺少相應(yīng)的參考依據(jù)[3，4]。盡量做到預(yù)熱器在生產(chǎn)過程中物料不存留，沒有死角。

5 小結(jié)

無論何種蒸發(fā)器，高于沸點(diǎn)進(jìn)料與低于沸點(diǎn)進(jìn)料是截然不同的。因此，料液在進(jìn)入蒸發(fā)器前需要進(jìn)行預(yù)熱。否則，可能導(dǎo)致蒸發(fā)量不足，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料，連續(xù)出料。在降膜式蒸發(fā)器中，特別是在MVR蒸發(fā)器中表現(xiàn)的尤為明顯。