螺旋板換熱器在發酵工業的應用中需要注意的幾個問題

在發酵工業中,采用高效螺旋板換熱器取代各種蛇管式換熱器具有明顯的優勢但如果使用不當,也有可能造成事與愿違的結果。例如,某酒廠新建年產1萬t酒精生產車間,其中多處用到螺旋板換熱器。在蒸煮糖化工段糖化后醪液的冷卻,設計采用了兩臺高1m、外徑1.1m的立式螺旋板換熱器;發酵工段每個發酵鰭配置1臺高1m外徑1m的立式螺旋板換熱器來冷卻控制發酵液溫度;蒸餾工段進塔醪液與粗餾塔底排出廢醪液的換熱采用了2臺高0.76m、外徑0.7m的螺旋板換熱器。1995年建成投產后,時間不長,螺旋板換熱器相繼出現了換熱效率下降,阻力上升、流量減少甚至堵塞現象。盡管采用的是可拆式結構的螺旋板換熱器,但由于清理后不久,又再次出現不正常情況,使得生產不能穩定進行,然后不得不把糖化工段的螺旋板換熱器拆掉改為老式的噴淋蛇管冷卻器燕煮工段也改變管線,將螺旋板換熱器棄之不用;只有發酵工段還在使用,但傳熱效果已明顯下降,發酵液循環動力消耗增多。究其原因,既有結構設計不合理,也有安裝方式不適當,還有使用中存在的問題。

1)結構設計問題

螺旋板換熱器首先應用于化學工業中,兩種純流體間的換熱換熱介質對換熱器結構沒有特別要求,為減少制造材料,提高設備單位體積換熱面積,提出的設計原則是螺旋板換熱器設計是外徑大約等于板寬.而發酵工業中特別是以玉米、薯干為原料的酒精生產過程中,物料是液固混合物,固體粒子含量高、液體粘度大,使得物料在換熱板軟寬的螺旋板換熱器中,只有板中間部分物料流動,靠近螺旋板兩端的物料流動速度很小,甚至不流動造成傳熱速率下降,物料出口溫度不能滿足生產要求。因此必須根據換熱物料特性,改進結構。設計制造時可通過減少螺旋板寬度來保證物料全部流動,同時增加板長度和板間距來達到流量和換熱面積要求。

2)安裝方式問題

螺旋板換熱器的安裝方式,在化學工業生產中,“除用于冷卻器時必須立式安裝外,其余情況可立可臥2。而在酒精發酵工業中,帶有大量固體粒子的液固混合物料在流過立式安裝的螺旋板換熱器時,在水平面內螺旋流動的液體給固體粒子的拖帶力,不能平衡其重力固體粒子很容易沉降下來,進而還漸堵塞整個流道。如果改為臥式安裝液體在垂直面內螺旋流動,液體給固體粒子的拖帶力可平衡其重力這樣固體粒子沉降的機會大大減少了,當然也就不易堵塞。

3)使用中應注意的問題

發酵工業所用的原料大多是農產品,在收獲、包裝貯存、運輸等過程中,經常混進各種雜質如沙石粒鐵絲、繩頭等。雖然經過一些除雜設備的處理但去除不夠徹底,雜質隨物料進入螺旋板換熱器后,沙石粒重力大、易沉淀;繩頭易纏繞在定距柱上,造成阻力上升,甚至堵塞流道。因此,在使用螺旋板換熱器后應對原有除雜設備進行改造,提高除雜效果。

目前,發酵工業發展迅速,生產規棋越來越大,采用傳熱效率高、結構緊湊造價低、占地面積少、便于實現微機自控的螺旋板換熱器更具有現實意義。但由于一些換熱物料的特殊性,需要對設備結構作適當的改進、采用合理的安裝方式以及盡量減少換熱物料中的雜質含量,才能保證螺旋板換熱器正肯穩定地工作。