糖厂换热设备除垢防垢试验

　　1 换热设备积垢的危害

　　甘蔗制糖业一直以来都是广西的支柱型产业。目前世界各国采用的制糖澄清法，主要有石灰法、亚硫酸法和碳酸法，离子交换法、电渗析法、超滤法和离子排除法等也在不断地发展。但由于亚硫酸法具有工艺和设备简单，糖汁澄清剂(石灰和硫磺)成本低廉等优点，一直被大多数甘蔗制糖糖厂所采用。但它的缺点是，清净效率不高，产品质量不够好，糖汁含钙量和灰分高，造成设备积垢多，而且无法应用各种高效率的节能设备：如板式换热器、降膜蒸发器和板式蒸发器等。因此甘蔗糖厂只能应用传统的管壳式换热设备，而此类设备的最大缺点是在积垢影响下传热效能差。由于蔗汁是一种热敏性物质，用石灰做糖汁澄清剂，并在燃硫条件不恰当的情况下，换热设备存在容易形成不同程度的结垢，主要成分是亚硫酸钙、硫酸钙及氧化硅，使形成的结垢坚硬而难以清除。混合汁和中和汁加热器的积垢较多，运行一天就会有0.5～1mm 的垢层产生。换热设备的积垢导致传热效率下降幅度在 30%以上[1]。换热设备的严重积垢引起流体输送阻力增大，导致垢下腐蚀，甚至造成阻塞，严重影响正常的工业生产。文献[2]也表明我国工业换热设备每年因污垢造成的总经济损失约为 100 亿元之多。由此可见,糖厂换热设备的除垢防垢关系到企业的经济效益，是节能减排的重要课题。

　　2糖厂换热设备常用的除垢技术

　　传统的处理传热面污垢的方法是周期性利用酸、碱浸煮，使积垢疏松溶解，或用 80～100MPa 高压水射流清洗[3]或用钢刷人工通刷。混合汁和中和汁加热器的积垢较多，需要每天捅洗一次;清汁加热器积垢较少，但一般也要 15 天捅洗一次。采用机械清洗方法或高压水射流清洗，每次清洗的费用约 50 元 /台，仅此项费用每榨季开支达 6 万以上，利用酸、碱浸煮法费用更高。并且这些方法还存在不少缺点：人工清洗费时费力，劳动强度大且效果不佳，机械刮削又容易损伤传热面;酸碱煮垢方法，不仅对设备造成腐蚀，排放物还会造成环境污染;同时设备未清洗时处于低效运行状态;周期性停车又减少了生产实际时间，降低产量从而使产品成本增大。

　　除了传统的这几种方法外，超声波防除积垢技术[4]也可以应用于糖厂换热设备。但比较适用于板式换热器，对于糖厂大型管壳式换热设备，要在罐体直径2m 以上的截面输入超声波，使罐体几千条加热管内壁均匀获得超声能量，这在超声工程中是一项难度较大的技术。

　　所以研究具有良好除垢防垢性能的在线除垢技术对糖厂换热器来说尤为重要。目前管壳式换热器管程的在线除垢防垢的方法主要有改变管子外形或在管内加入插入物，在换热管内插入纽带、弹簧、螺旋线等插入物，除垢防垢效果尤为明显。本文研究的液轮机属于管内插入物强化传热并实现在线除垢防垢的一种装置，此项发明已获中国国家专利授权[5]，专利号ZL99210377.0。液轮机结构及安装简单，成本低，无需改变原生产工艺和更换新设备，非常适合应用于糖厂原有换热设备上的在线除垢防垢及强化传热，具有广阔的研究价值和应用前景，对节能有着十分重要的意义。