糖厂水喷射冷凝器的改造

刘清林，王晋平，梁积勋

（广西吉然科技有限公司，广西 南宁 530007）

糖厂水喷射冷凝器的改造

刘清林，王晋平，梁积勋

（广西吉然科技有限公司，广西 南宁 530007）

文章主要针对糖厂真空系统水喷射冷凝器，抽真空不稳定，影响蒸发罐、煮糖罐真空的现状，而介绍了一种对水喷射冷凝器改造的方法，对水喷射冷凝器原理、特点进行说明，并做出具体的使用方法及方案。

水喷射冷凝器改造；过滤器；雾化喷嘴

1 概述

真空冷凝器是糖厂煮糖和蒸发工段获得真空，降低糖汁沸点的关键设备，一个合适而且稳定的真空对于糖厂来说是非常重要的。目前在糖厂广泛应用的真空冷凝设备主要有几种：湿式真空系统（即水喷射冷凝器）、干式真空系统（即逆流接触式冷凝器＋真空泵）、高效喷射雾化式冷凝器等。

湿式真空系统（即水喷射冷凝器），是一台设备同时具有冷凝和抽气作用。水喷射冷凝器的优点是：设备结构比较简单、制造容易、操作起来方便，维护容易。缺点是：耗水量较大，在供水量不足或天气较热水温较高时，其冷凝效果显著下降，真空度偏低且不稳定，调节困难，同时因水喷淋冷凝器要求入水压力高（冷凝器进口入水压力约0.2MPa），所以要求供水泵功率相对较大，系统的耗电量较高。蒸发与煮糖真空系统真空度偏低，对糖厂的生产能力和收回率有不良的影响。但现在国内大多数中、小型甘蔗糖厂都还使用这种水喷射冷凝器，这种冷凝器操作管理较方便，但总用水量大很多。

干式真空系统（即逆流接触式冷凝器＋真空泵），它的原理是使用逆流接触式冷凝器将水蒸气冷凝，即冷水从冷凝器筒身顶部形成水帘状均匀流下，蒸汽从冷凝筒身底部进入冷凝器，水和蒸汽通过逆流式接触，冷水把蒸汽迅速冷凝，并形成真空，剩下的不凝缩气体用真空泵从顶部通过汽水分离器抽出排除。我国有大部分糖厂早期都使用这种系统，特别在比较缺水的干旱地区的糖厂的真空冷凝设备主要是使用这种干式真空系统。其优点是：用水量较少，效率较高；缺点是：每个冷凝真空系统配置一台真空泵所消耗的电能及发出的噪音对于现代糖厂来说不符合节能及环保的要求，而且它的设备结构比较复杂，操作和维修比较繁锁并且维护费用较高。

高效喷射雾化式冷凝器，结合了湿式真空系统和干式真空系统的优点而又区别于两者，最大的创新特点是在具有喷射抽吸功能的基础上增加具有雾化冷凝效果的喷雾喷嘴，大大提高了设备的冷凝效率。高效喷射雾化式冷凝器设计有喷雾喷嘴和喷射喷嘴，喷雾喷嘴通过喷出具有很大表面积的雾化水滴充分与汁汽混合进行热交换，汽液混合均匀，使可凝性气体迅速凝结成水而形成真空。剩下的不冷凝气体通过喷射喷嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，从而达到稳定高真空的目的，而且由于残留的不凝缩气体较少，需要对其所做的压缩功较小，所以水压和水温对真空的影响较小。喷射雾化式冷凝器属于近几年来新开发的一种新型产品，是一种理想而又高效节能的冷凝设备，正逐步取代干式真空系统和湿式真空系统冷凝器。

以上三种冷凝器中，目前使用最多的是高效喷射雾化式冷凝器，但还有很多老厂仍然在使用水喷射冷凝器，由于环保要求越来越严格，糖厂冷却水含糖分高必须经过处理后外排，这样势必增加末端水处理的压力。因此为了减少末端水处理的成本，冷凝水只能循环使用，导致用于冷凝的水温越来越高。根据汁汽冷凝所需冷却水与其进水温度的关系，进水温度越高，用水量越大，这样在现有的水喷射冷凝器条件下，糖厂原先设计的进水压力已不能满足正常煮糖生产所需要的真空，所以近几年来，很多使用水喷射冷凝器的糖厂都面临煮糖真空度不够的问题。

真空度的合适及稳定，是维持糖厂蒸发及煮糖工段正常生产的必要条件。因此，糖厂的真空冷凝系统在当前普遍用于冷凝的水温度较高的情况下，怎样获得稳定及合适的真空度，是制糖企业生产管理者必须面对的问题。更重要的是在目前经济条件下，很多糖厂出现了生产成本较高的情况下，如何用较低的费用来提高现行冷凝器的工作效率，是一个很现实的问题。

2 改变现有真空冷凝效率方案的选择

方案一：增加循环水冷却设备及水池，尽可能把冷却水温度降低至36℃以下，该方案保证了原有水喷射冷凝器的冷凝效率，同时也保证了制糖生产所需要的真空。但投资费用大，占地面积多，维修复杂。

方案二：在现有供水系统条件下，加大水压，增加流量，尽可能多地抽走蒸发的汁汽。该方案投资费用少，但真空受水压波动的影响很大，一旦有煮糖罐开煮或放糖时，水压就会发生波动而影响到其它煮糖罐的正常真空。同时威胁到整个供水系统以及冷凝器的安全，这是目前大多数使用水喷射冷凝器的糖厂采用的措施。

方案三：更换冷凝器，有三种方式：一种是更换为冷凝量更大的水喷射冷凝器，利用增大水量来达到冷凝效果，此方式用水量大，需增加冷却水泵，投资费用大；第二种是更换为塔式冷凝器配置真空泵，该方式可以达到节约冷却水的目的，但是投资费用大，维修困难，耗用电能；最后一种是更换为高效喷射雾化式冷凝器，属于第三代高效冷凝器，冷凝效率高，既节约冷却水，又稳定和提高煮糖的真空度，该方式是糖厂今后更换冷凝器的最终选择。

方案四：改造现有的TDP水喷射式冷凝器，该方式的优点在于在现有的水喷射冷凝器还能使用的情况下，充分利用原来的供水和冷凝系统进行改造，来达到在不增加水量的情况下提高水喷射冷凝器效率，提高和稳定煮糖的真空度。投资费用低，而且经济又实用，是现阶段经济特别紧张的情况下最好的一种选择。

3 水喷射冷凝器具体的改造方案

根据我公司喷射雾化式冷凝器设计的经验，主要是利用现有的TDP型水喷射冷凝器进行设计改造，设计制造成“分体TDP型雾喷式冷凝器”，见图1所示。该冷凝器的改造吸收了喷射雾化式冷凝器的优点，又利用原有的设备，降低成本，避免浪费。

3.1 增加喷雾设计

在TDP水喷射冷凝器的基础上增加喷雾设计。喷雾喷嘴安装于连接到TDP水喷射冷凝器的汁汽管内，原有的水喷射冷凝器喷射喷嘴不变。喷雾喷嘴位置在喷射喷嘴之前，汁汽先被大部分雾化水冷凝后，剩下的少量汁汽和不冷凝气体由原有的冷凝器喷嘴射出的射流水抽走，其排气原理与常规TDP型水喷射冷凝器相同，但由于雾化吸收大部分汁汽后残留的不凝缩气体较少，减少了对其所做的压缩功，因此使用的水量较少，对水压的要求也不高（0.06～0.10MPa），所以真空受水压和水量波动的影响也相对较小。大大提高了冷凝器的工作效率。

3.2 增加一套在线水过滤排渣系统

由于传统水喷射冷凝器没有排渣功能，造成喷嘴容易堵塞，清理困难，同时也增加了工人的劳动强度。为此我们在原有水喷射冷凝器系统的基础上增加一套在线水过滤排渣系统，该系统安装在器体外侧，更易于操作。水先经过滤网过滤，再分别通过喷射进水管和喷雾进水管，然后进入喷嘴，避免水质不好造成喷嘴堵塞，其中通过喷雾喷嘴的水量可通过调节水阀调节，打开控制手轮可在线自动清除滤渣。增加一根连接水过滤排渣系统和冷凝器本体的清洗管，便于把杂质从过滤器排除。

3.3 加装真空和阀位信号反馈控制系统

在控制调节方面，水喷淋式冷凝器也可以加装真空及阀位信号反馈控制系统，通过真空信号反馈调节进水压力，根据真空的需要控制进水的流量，达到节水节能的目的。

图1 分体TDP型雾喷式冷凝器结构图

4 改造后的水喷射冷凝器效果和特点

第一，可直接在原有的TDP型冷凝器上改装，改装后占地少，安装、维修容易。

第二，原有的供水系统不用改变，只增加喷雾喷嘴的入水管道及阀门。

第三，为了防止喷嘴堵塞，在管道上加装过滤排渣系统，使用时可打开排渣阀门，不用停机。

第四，增加的喷雾喷嘴为塑料王材料耐高温、耐腐蚀。

第五，入水压力低≤0.10MPa；真空度稳定在0.082～0.092MPa。

第六，适应较高温度进水；当水温≤42℃时，真空度仍可保持-0.082MPa以上。因此减少因温度原因的冷水补充量，提高水的复用率，降低环保排污费。

第七，抽真空时间短，冷罐时30分钟左右；热罐时4～6分钟。

第八，改造投资和维护费用低。

5 改造水喷射冷凝器应注意的问题

一是根据改造后的水喷射冷凝器的特点，原冷凝器安装面必须在高于10.5米的平面上；二是为了防止返水到罐内，喷雾喷嘴安装的位置的必须低于煮糖罐真空管的出口位置；三是喷雾喷嘴的入水阀门，不能大开大关，阀门开度要根据现场使用情况调节大小；四是增加喷雾喷嘴后，为了更节约用水，可把部分喷射喷嘴均匀堵上。

6 结论

我公司早在近年来就预见了问题的发展，并结合我公司开发出来的高效喷射雾化式冷凝器技术在广西南华糖业集团的一些厂家对现有的水喷射冷凝器进行改造，提高了现有水喷射冷凝器的冷凝效率，稳定和提高了煮糖的真空度。由于改造费用低，效果明显，所以获得了很多糖业界人士的认可，在广西南华糖业集团南圩糖厂、凤糖集团和睦糖厂已成功改造多台水喷射冷凝器。

综上所述，更换喷射雾化式冷凝器是糖厂冷凝器更新换代的最终选择，而改造现有的水喷射冷凝器是充分利用原有设备并发挥其潜力和效果的最佳选择。在目前制糖公司资金普遍紧张的条件之下，这是改变现有冷凝系统的最好投资。

［1］ 霍汉镇编著.制糖工艺与装备的新概念与新实践，2002.

［2］ 沈参秋，李天义编著.甘蔗制糖原理与技术糖汁蒸发与加热，2000.

［3］ 叶智伟，周洪祥，梁积勋.真空冷凝系统新设备——喷射雾化式冷凝器的应用.轻工科技，2007，23（3）：7-8.

TS243.3

B

2095-820X（2016）03-03

2016-06-05