螺旋板换热器在发酵工业的应用中需要注意的几个问题

在发酵工业中,采用高效螺旋板换热器取代各种蛇管式换热器具有明显的优势但如果使用不当,也有可能造成事与愿违的结果。例如,某酒厂新建年产1万t酒精生产车间,其中多处用到螺旋板换热器。在蒸煮糖化工段糖化后醪液的冷却,设计采用了两台高1m、外径1.1m的立式螺旋板换热器;发酵工段每个发酵鰭配置1台高1m外径1m的立式螺旋板换热器来冷却控制发酵液温度;蒸馏工段进塔醪液与粗馏塔底排出废醪液的换热采用了2台高0.76m、外径0.7m的螺旋板换热器。1995年建成投产后,时间不长,螺旋板换热器相继出现了换热效率下降,阻力上升、流量减少甚至堵塞现象。尽管采用的是可拆式结构的螺旋板换热器,但由于清理后不久,又再次出现不正常情况,使得生产不能稳定进行,然后不得不把糖化工段的螺旋板换热器拆掉改为老式的喷淋蛇管冷却器燕煮工段也改变管线,将螺旋板换热器弃之不用;只有发酵工段还在使用,但传热效果已明显下降,发酵液循环动力消耗增多。究其原因,既有结构设计不合理,也有安装方式不适当,还有使用中存在的问题。

1)结构设计问题

螺旋板换热器首先应用于化学工业中,两种纯流体间的换热换热介质对换热器结构没有特别要求,为减少制造材料,提高设备单位体积换热面积,提出的设计原则是螺旋板换热器设计是外径大约等于板宽.而发酵工业中特别是以玉米、薯干为原料的酒精生产过程中,物料是液固混合物,固体粒子含量高、液体粘度大,使得物料在换热板软宽的螺旋板换热器中,只有板中间部分物料流动,靠近螺旋板两端的物料流动速度很小,甚至不流动造成传热速率下降,物料出口温度不能满足生产要求。因此必须根据换热物料特性,改进结构。设计制造时可通过减少螺旋板宽度来保证物料全部流动,同时增加板长度和板间距来达到流量和换热面积要求。

2)安装方式问题

螺旋板换热器的安装方式,在化学工业生产中,“除用于冷却器时必须立式安装外,其余情况可立可卧2。而在酒精发酵工业中,带有大量固体粒子的液固混合物料在流过立式安装的螺旋板换热器时,在水平面内螺旋流动的液体给固体粒子的拖带力,不能平衡其重力固体粒子很容易沉降下来,进而还渐堵塞整个流道。如果改为卧式安装液体在垂直面内螺旋流动,液体给固体粒子的拖带力可平衡其重力这样固体粒子沉降的机会大大减少了,当然也就不易堵塞。

3)使用中应注意的问题

发酵工业所用的原料大多是农产品,在收获、包装贮存、运输等过程中,经常混进各种杂质如沙石粒铁丝、绳头等。虽然经过一些除杂设备的处理但去除不够彻底,杂质随物料进入螺旋板换热器后,沙石粒重力大、易沉淀;绳头易缠绕在定距柱上,造成阻力上升,甚至堵塞流道。因此,在使用螺旋板换热器后应对原有除杂设备进行改造,提高除杂效果。

目前,发酵工业发展迅速,生产规棋越来越大,采用传热效率高、结构紧凑造价低、占地面积少、便于实现微机自控的螺旋板换热器更具有现实意义。但由于一些换热物料的特殊性,需要对设备结构作适当的改进、采用合理的安装方式以及尽量减少换热物料中的杂质含量,才能保证螺旋板换热器正肯稳定地工作。