四效降膜蒸发器在果糖项目上的应用
一、降膜蒸发器简介
降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室项部加入，经液体分布器均匀分布到各换热管内，并沿换热管内壁呈均匀膜状流下，在流下过程中，被壳程加热介质加热汽化，被汽化的蒸汽与液体一起由加热管下端引出，经气液分离后即得到浓缩液。在降膜式蒸发器的操作过程中，虽然物料的停留时间很短(约5～10 s)，但传热系数很高。
二、设备选型、设计、制造、安装和调试方案说明
(一)、设备选择和工艺流程设计
1、设计要求参数①物料名称：果糖浆液；②进料浓度40%，温度50-55℃，出料浓度71%两种，温度50℃；③热源：0.7～0.8Mpa饱和蒸汽。④冷却水进水温度25-32℃，回水温度30—37℃。
2、设备选型：针对这一物料特性的和生产能力，选用降膜式真空蒸发器。
3、效数的选择：选择带多喷嘴带消音装置热压泵的四效降膜式蒸发器。
4、材质：加热器和预热器的列管材质316L壁厚1.5mm；接触蒸发料液部分的管板、封头、上管箱、下器体的材质为304；分离室、连通管、二次蒸汽管材质为304，各效壳体材质为304；冷凝器列管材质为304，壳体为不锈钢304；支座背板、法兰、热泵外皮材质为304；平台、支座材质Q235A。物料泵采用凯士比品牌，过流材质为304，真空泵为2BV系列结缔纳士品牌，过流材质为316L。蒸汽喷射泵采用进口品牌，多喷嘴结构，过流316L。
5、工艺流程：设备的流程设计采用逆流预热，顺流蒸发的流程，即物料*入以二效二次蒸汽为热源的三效外挂物料预热器进行预热，温度由50-55℃提升至68℃，这步预热消耗了一部分三效的热源，减少了三效的蒸发量，同时也减少了四效的蒸发量，减小了四效换热面积和四效分离器的直径，冷凝器的冷凝量减少，减少冷却水量和冷凝器设备投资。然后经过二效外挂物料预热器预热至82℃。由于物料逐级提高温度，有效的利用了二次蒸汽，起到了节能的效果。通过物料预热器预热时，消耗了其壳体的二次蒸汽，减少了该效的蒸发量。使得本应一级比一级增大的蒸发器效体和分离器直径减小了，使一效的蒸发量增大，因为一效的温度高，换热系数大，所以可以提高蒸发效率，节约能源。有些设计在一效外也有预热器，这样浪费材料，增加了泵的阻力，因为都是采用一效壳体内蒸汽加热，只要把这部分加热面积放到一效加热器内就解决了。
预热后的物料，顺序进入一效、二效、三效和四效蒸发器进行蒸发，各效蒸发温度分别为88～90℃、74～76℃、59～61℃和45～47℃。为了避免初次投料时浓度提高缓慢，需要大回流的情况，在二、三和四效的加热器下的回料管可以实现一部分料液的自循环。一方面可以在初次投料时逐级快速提高浓度，进入运行状态，另一方面可以保证二、三、四效蒸发器内列管料液供应充足，提高蒸发效率。
冷凝系统采用表面冷凝器，冷却水经过配备的冷却塔冷却后，可长期循环使用，不污染，节约了水源。真空泵采用西门子技术的2BE系列真空泵，效率高，能耗低。
为了更多地节约能源，在本设计中采用热压泵技术。这是设备节能的关键部件，当蒸汽压力在0.7-0.8Mpa时，热压泵的抽气系数可达到1.5以上，也就是利用二次蒸汽是新鲜蒸汽的1.5倍，蒸发能耗比小于0.22，节约蒸汽明显。
设备冷凝水从一效逐级到四效后与冷凝器中的冷凝水汇集到一个冷凝水罐中。避免大量的效体冷凝水进入冷凝器而增加冷凝器的冷凝量负荷。如果采用两台冷凝水泵则增大了动力消耗。
(二)、蒸发器特殊设计
1、为了使进入降膜管壁的料液分布均匀，进入蒸发器的料液经过物料管处的锥型分布器，均匀地降落在物料分配盘上，在由分配盘的分配孔连续均匀地降落在降膜管口四周的管板上，物料延降膜管内壁形成均匀的液膜，提高蒸发效率。
2、蒸发器采用较长的列管10米(由于土建高度关系，可能调整到11米)，保证各效降膜管有足够的周边流量，物料不断流，充分利用有效加热面积并杜绝焦管等现象的发生。另外也便于管壁的清洗和清理。
3、降低了一效加热温度和蒸发温度差，既可以避免焦管，另一方面还可以提高热压泵的抽气系数，虽然一效面积增大一些，却使设备的蒸汽耗量降低了。长期运行经济效益可观。
4、分离器的气升速度设计为2.5m/s，有效地降低了冷凝液中物料的夹带。另外，在分离器内设计了结构合理的捕沫器，大大降低了冷凝液中COD含量。
5、采用节流孔板调节设备真空及各效温度，工作可靠，防止意外调整阀门后设备不能正常工作，热能损失明显少于阀门调节。
6、热压泵是设备的噪音之源。我公司经过科研攻关，在热压泵上采用多喷嘴和消音装置，有效地降低了噪音，为使用者提供了舒适的工作环境，可以替代进口产品。
7、自动化控制成程度高，提高了设备效率、降低了操作工的工作强度。
(三)、制造工艺
设备全部按照需方要求材质制造，材料全部从国内不锈钢经销公司采购，按照ISO9001质量保证体系要求保证材料质量。采用进口四辊卷板机卷制筒节，无直边。采用手工氩弧焊焊接，焊接质量高。
(四)、安装调试方案
由我公司具有丰富起重安装技术人员和施工人员5—6人，组成安装队，根据现场实际情况制定吊装方案和进度计划。安装就绪后，由我公司调试经验丰富的调试员进行抽真空实验、检查有无漏点。真空正常后，以水代料运行正常时方可投料试车。
(五)、操作人员培训
在安装过程中，对需方工艺员和操作员进行实物识别和原理讲解。在整个调试过程中，需方操作员要一直跟踪，认真观察，不懂就问。熟练记忆操作手册，掌握操作流程。在设备正常工作后，我方可继续对需方操作员培训一周。
（七）蒸发器技术参数
|
序号 |
名 称 |
参 数 |
|
1 |
被处理物料 |
果糖 |
|
2 |
进料量kg/h |
23000 |
|
3 |
进料浓度% |
40 |
|
4 |
进料温度℃ |
50-55 |
|
5 |
水分蒸发量kg/h |
10000 |
|
6 |
出料浓度% |
71 |
|
7 |
出料量kg/h |
13000 |
|
8 |
压缩空气消耗量m³/min |
约0.25 （0.6Mpa） |
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9 |
蒸汽耗量Kg/h |
＜2200（原液预热和蒸发）（0.7-0.8Mpa） |
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10 |
冷却水循环量t/h |
约210（进水25-32℃，出水30-37℃，0.35MPa） |
|
11 |
机封冷却水t/h |
6 |
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12 |
工艺水t/h |
物料罐断料时短时补水（0.3Mpa），按物料流量计 |
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13 |
冷凝水排量t/h |
12.2 |
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14 |
机组装机总功率 |
60＋11KW（不含冷却水循环系统等外围设施） |
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15 |
设备整体外观尺寸 |
长*宽*高 12×6×16m |
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