楊燕媛，梁積勛，鄭盛果

  （，廣西南寧530007）

  摘 要：論述糖廠蒸發(fā)罐加熱器內(nèi)壁積垢的形成，通過物理+機(jī)械方法高效清除積垢，該方法具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、清洗效率高的特點，從而提高加熱管傳熱效率，以達(dá)到糖廠提能增效的目的。

  關(guān)鍵詞：蒸發(fā)罐；加熱管；積垢；清除；方法；高效

  0 前言

  在糖廠生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)罐的內(nèi)壁上沉積下厚薄不均的積垢，積垢會影響加熱管的傳熱效率，蒸發(fā) 罐的蒸發(fā)效能下降，會造成糖廠熱能的損失，只有通過增大傳熱溫差才能恢復(fù)其原有的生產(chǎn)能力。因此， 蒸發(fā)罐運行一定的時間后，必須除垢且應(yīng)徹底，如果清除積垢不徹底，則在蒸發(fā)罐再次投入運行之后，其積垢的產(chǎn)生速度更快，從而破壞糖廠生產(chǎn)均衡性，降低生產(chǎn)能力，增加能耗。

  傳熱理論和生產(chǎn)實踐表明，在一定的設(shè)備條件下，積垢是對傳熱系數(shù)影響最大的一個因素，因為積垢的熱導(dǎo)率非常小。隨著積垢厚度的增加，熱阻就更大，傳熱系數(shù)便迅速下降。因此，減少積垢的生成，按時輪洗蒸發(fā)罐，保持加熱面干凈，就可以保持較高 的傳熱系數(shù)，提高生產(chǎn)能力。

  糖廠對蒸發(fā)罐加熱管內(nèi)壁積垢的清除工作，大多采用外包形式，或者投入半自動清洗裝置去完成 這項工作。目前外包清洗的工具大多也是采用高壓 槍清洗，使用高壓槍清洗過程，會存在清洗不全面、 清洗效果不佳的問題，同時對于工人操作來說，由于水壓力大的原因，會存在一定的安全隱患。采用機(jī) 械清洗方法雖然具有清洗效率高、減少勞動力人數(shù) 和降低人工操作安全危險因素等優(yōu)點，但是單純采 用機(jī)械清洗存在的問題是積垢清洗不完全，也會影 響加熱管傳熱效率。

  從除垢效果、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、安全因素等方面考慮， 通過物理加機(jī)械除垢的方法使得蒸發(fā)罐加熱器內(nèi)壁積垢清除得更徹底，提高加熱管熱傳遞效率，同時不影響加熱管使用壽命。

  1 物理加機(jī)械除垢方法

  1.1 物理除垢

  先向加熱管通入鍋爐產(chǎn)生的經(jīng)過脫硫脫硝除塵后的廢氣，再向加熱管吹入冷空氣，廢氣和冷空氣交 替通入。在吹入冷空氣時加熱管冷卻收縮的速度比 附著在加熱管上的污垢收縮速度快，使得污垢容易 剝離加熱管，再利用超聲波促使剝離的污垢掉落或粉碎。反復(fù)的熱脹冷縮及超聲波過程使除垢的速度 快、效率高、環(huán)保節(jié)能、容易操作和節(jié)省人力。

  1.1.1 物理除垢工作流程

  第一，打開入氣孔，向蒸發(fā)罐中通入廢氣，廢氣的 溫度為60~80℃，通入速率為10毫升/分鐘，同時將蒸 發(fā)罐加熱管加熱至100℃，氣壓為50MPa，恒壓保溫。

  第二，重復(fù)上面的操作步驟，每隔30min，打開排氣孔，加熱管停止加熱，向入氣孔吹入冷風(fēng)冷卻10min后，冷風(fēng)為加壓吹入的冷空氣，吹入速率為150毫升/分鐘，開啟超聲波發(fā)生器超聲5min，超聲頻率為10kHz，如此循環(huán)反復(fù)3次。

  第三，關(guān)閉入氣孔，將蒸發(fā)罐冷卻降壓至大氣壓。

  1.1.2 物理除垢的優(yōu)點

  物理除垢采用經(jīng)環(huán)保處理后的鍋爐廢氣，通過 熱脹冷縮的原理，將加熱管內(nèi)壁積垢通過超聲波振 動，使得積垢易于脫落。其作為蒸發(fā)罐加熱管內(nèi)壁積垢清除工作的預(yù)處理，對下一步機(jī)械操作除垢的效果更加顯著和快捷。

  1.2 機(jī)械除垢

  為確保蒸發(fā)罐加熱管內(nèi)壁積垢清除得更徹底， 采用機(jī)械操作，主要是通過伸縮折疊式自動通洗機(jī) 來完成清洗工作，其結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

  1.2.1 機(jī)械除垢工作流程

  第一，設(shè)備推到蒸發(fā)罐人孔外，將設(shè)備的伸縮機(jī)構(gòu)對齊人孔后，啟動伸縮裝置。

  第二，機(jī)構(gòu)緩緩伸進(jìn)蒸發(fā)罐內(nèi)，當(dāng)整個通洗裝置全部進(jìn)入蒸發(fā)罐后，將水平軸上的定位中心軸對準(zhǔn) 蒸發(fā)罐內(nèi)預(yù)裝的定位支撐裝置。

  第三，停止機(jī)構(gòu)水平伸縮裝置的驅(qū)動，啟動升降驅(qū)動馬達(dá)，驅(qū)動整個機(jī)構(gòu)下降，將定位中心軸插入 定位支撐裝置，有檢測裝置檢測定位到位后，啟動通

  洗裝置擺動平臺。

  第四，將通洗裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)到與旋轉(zhuǎn)擺動軸垂直，通洗裝置擺動限位塊限位及鎖定立軸，通洗裝置 擺動到位檢測裝置到位，同時旋轉(zhuǎn)擺動驅(qū)動裝置上 的旋轉(zhuǎn)擺動驅(qū)動齒輪與蒸發(fā)罐內(nèi)預(yù)裝的旋轉(zhuǎn)擺動驅(qū)動內(nèi)齒輪嚙合。

  第五，機(jī)構(gòu)均定位無誤后，將通洗管對準(zhǔn)第一個 孔，并設(shè)定為原點，連接高壓水設(shè)備，按下自動通洗啟 動，通洗管上下驅(qū)動電機(jī)啟動，上下通洗，通洗到位后 有檢測裝置，通洗管復(fù)位后，通洗裝置的水平走位及 旋轉(zhuǎn)走位進(jìn)行自動對位、定位，再次進(jìn)行自動通洗。

  第六，通洗結(jié)束后停止所有驅(qū)動，并復(fù)位。

  第七，驅(qū)動通洗裝置擺動平臺將通洗裝置擺動 到與旋轉(zhuǎn)擺動軸水平，由通洗裝置折疊后托塊負(fù)重， 啟動旋轉(zhuǎn)擺動裝置將擺動裝置擺回0點的位置。

  第八，由旋轉(zhuǎn)擺動裝置折疊后托塊支撐，完成后 啟動機(jī)構(gòu)升降裝置將機(jī)構(gòu)升起，與人孔入口對齊，啟 動機(jī)構(gòu)水平伸縮裝置將整個機(jī)構(gòu)縮出蒸發(fā)罐外，通洗工作完成。

  1.2.2 機(jī)械除垢的優(yōu)點

  一是采用伸縮折疊式自動通洗機(jī)清除積垢，一 個通洗機(jī)可負(fù)責(zé)6個蒸發(fā)罐的清除工作，當(dāng)完成一個 罐體的清除工作后，機(jī)構(gòu)執(zhí)行部件自動退出罐體外， 接著下一個罐體的操作。

  二是伸縮折疊式自動通洗機(jī)具有記憶功能，把所要清洗的加熱管按先后順序編好的數(shù)控程序輸入 到電腦里，對加熱管逐條進(jìn)行清洗，不會有漏洗或者重復(fù)清洗等現(xiàn)象發(fā)生，從而全面提高清洗質(zhì)量。

  三是積垢清除效果好，操作簡單，提高加熱管傳 熱效率，節(jié)約糖廠能源消耗，提高糖廠生產(chǎn)效率和經(jīng) 濟(jì)效益。

  2 物理加機(jī)械除垢效果分析

  使用物理加機(jī)械除垢，從人員數(shù)量上分析，可由 3人減少至2人操作完成，人數(shù)減少了33.3%；從時間上分析，可從24個工時減少至11個工時，清除工作時 間縮短了54.16%；從清洗頻次，即到下一次清洗間 隔的時間，可由原來的7天延長至10天清洗一次，清 洗頻次減少了30%，從而可延長蒸發(fā)罐的運行時間。

  使用物理加機(jī)械除垢的方法清除糖廠蒸發(fā)罐加 熱管內(nèi)壁積垢，除垢效果好、提升除垢效率、提高糖 廠生產(chǎn)能力，減少能源消耗。

  3 結(jié)論

  采用物理加機(jī)械除垢的方法來清除糖廠蒸發(fā)罐 加熱器內(nèi)壁積垢，其中在機(jī)械除垢前預(yù)先使用物理除垢的方法，將積垢層較厚的部位先通入高溫廢氣， 后吹入冷空氣，循環(huán)交替，再利用超聲振動，將部分 較厚的積垢層去除。最后采用機(jī)械操作即伸縮折疊 式自動通洗機(jī)，利用高壓水射流通洗技術(shù)和電腦自 動控制系統(tǒng)相結(jié)合來完成積垢的清除。其采用車載移動式機(jī)構(gòu)設(shè)計，滿足糖廠不同蒸發(fā)罐之間輪流通 洗的需要，通洗加熱管內(nèi)壁積垢，提高通洗效率，安全且節(jié)約勞動力成本，提高加熱管傳熱性能的同時 降低了糖廠能源消耗，物理加機(jī)械除垢的技術(shù)可在制糖企業(yè)中推廣使用。

  參考文獻(xiàn)

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  注：文章轉(zhuǎn)載《廣西糖業(yè)》2018年8月，照片來自網(wǎng)絡(luò)。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與貞自然聯(lián)系，第一時間做刪除處理。

  附：

  量子管通環(huán)，為物理水處理法

  在阻垢、緩蝕上有化學(xué)法所無法比擬的優(yōu)點，只要水能夠達(dá)到的地方都能夠進(jìn)行處理，特別是化學(xué)法無法很好處理的一些高溫設(shè)備和水流死角。 而量子管通環(huán)的阻垢、緩蝕性能好壞只與它定制的振動波有關(guān)系， 水質(zhì)本身對處理效果的影響并不大，所以，對水汽車間高堿度、高硬度循環(huán)水的阻垢、緩蝕處理可以嘗試使用量子管通環(huán)。

  量子管通環(huán)由特種合成材料（硅和鋁等）組成，是一種在亞原子級能夠穩(wěn)定儲存和記憶及釋放量子信息（超精微振動波）的高科技產(chǎn)品。

  德國 IAB 公司利用 LPL 激光振動技術(shù)將超精微振動波刻錄到量子管通環(huán)中， 在量子管通環(huán)安裝于管道上的瞬間， 超精微振動波即被持續(xù)恒量地釋放出來，透過管壁傳入水中。水接納這種振動波并將其按水流方向傳播開， 其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水本身的流速， 就連管路中很少流動的死角也被載上這種振動波，在振動波的作用下，水的活性得到極大加強(qiáng)，大的水分子團(tuán)變成小的分子團(tuán)，甚至單個的水分子，溶解和包含垢的能力增強(qiáng)，對已形成的銹/垢進(jìn)行分化瓦解。

  同時，超精微振動波作用于水中的鈣、鐵、鎂等相關(guān)物質(zhì)，使其物理特征發(fā)生改變。

  比如碳酸鈣晶體的微觀結(jié)構(gòu)從針晶狀（比表面積大，容易吸附成團(tuán)形成致密的硬垢）變?yōu)閳A球狀（比表面積小，晶體之間不容易吸附），在有水流的情況下被帶走，在靜態(tài)的水中呈軟絮狀沉淀于容器底部，而不易板結(jié)成硬垢。新安裝的管道不會結(jié)硬垢、生銹或長菌藻，舊管道中的原有銹蝕、老垢等也逐步溶解消除，并最終在管道內(nèi)壁形成保護(hù)性氧化層，管道內(nèi)壁不再出現(xiàn)腐蝕。

  通過以上對量子管通環(huán)作用原理的分析， 其功能特性比較適合處理水汽車間高堿度、高硬度循環(huán)水。

  量子水處理技術(shù)作為一種全新的防垢，緩蝕，除菌藻，清潔、環(huán)保水處理技術(shù)，具有其他方法所不能比擬的特點:

  (1)主要試劑是“超精微震動波”，不需要添加任何化學(xué)試劑，不會產(chǎn)生二次污染，自然環(huán)保;使用期間不僅能達(dá)到阻蝕、除垢除銹、殺菌滅藻的效果，而且長時間保持穩(wěn)定。

  (2)安裝簡便:沒有電源，不用切割管道，兩個半環(huán)用螺栓緊固即可，對現(xiàn)有管道系統(tǒng)不造成任何影響，是目前所有除垢裝置中安裝最為簡便的。

  (3)零維護(hù)、運行費用:一旦安裝即不用任何檢測和維護(hù)，不用電源，無人工、藥劑、檢測等運行費用。

  (4)節(jié)能節(jié)水效果好:由于結(jié)垢，管路系統(tǒng)熱傳導(dǎo)效率降低最多可達(dá)50%以上，系統(tǒng)補(bǔ)充用水量可高達(dá)1倍以上，能源消耗增加可達(dá)10%以上。

  (5)延長系統(tǒng)使用壽命:對管路系統(tǒng)在內(nèi)壁形成保護(hù)膜，若管道外無腐蝕，理論上管道壽命將無限期延長。

  (6)效費比高:在達(dá)到藥劑處理同等效果的條件下，綜合考慮節(jié)省人工、藥劑、維護(hù)、能耗、延長管道壽命等因素，其效費比是傳統(tǒng)化學(xué)除垢方法的3～10倍。