蒸發(fā)器出現(xiàn)異常故障判斷及解決方法

文/劉殿宇 張立軍 蔡永建

（1 華禹乳品機(jī)械制造有限公司；2 上海本優(yōu)機(jī)械制造有限公司）

蒸發(fā)器在使用過程中會(huì)出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象，如分離器料位上漲，冷凝水中有料液出現(xiàn)，蒸發(fā)溫度升高，冷凝器冷卻效果下降，不出料等。出現(xiàn)這些問題時(shí)應(yīng)及時(shí)查找原因并給以解決，否則會(huì)影響生產(chǎn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)際上，這些異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)與蒸發(fā)器的使用維護(hù)有關(guān)。

1 分離器料位上漲

分離器料位上漲有以下3 種可能原因：一是分離器連接處的法蘭、活接松動(dòng)，或膠墊老化，分離器器體、出料管道等存在漏點(diǎn)；二是進(jìn)料量過大；三是出料泵機(jī)械密封損壞，系統(tǒng)真空被破壞。

解決方法是：法蘭、活接松動(dòng)時(shí)應(yīng)進(jìn)行鎖緊；膠墊老化時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查并更換膠墊；分離器器體、出料管道等有漏點(diǎn)時(shí)應(yīng)逐一進(jìn)行排查，找到漏點(diǎn)位置并進(jìn)行補(bǔ)焊；泵機(jī)械密封磨損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

2 冷凝水中出現(xiàn)料液

料液進(jìn)入冷凝水中有以下4 種可能原因：一是蒸發(fā)器中某一效管子（或板片）出現(xiàn)了泄露，料液從此效料液側(cè)進(jìn)入冷凝水側(cè)，導(dǎo)致冷凝水中有料液，這種泄漏多數(shù)是換熱管（或板片）出現(xiàn)漏點(diǎn)造成的。二是預(yù)熱器發(fā)生泄漏，蒸發(fā)器（尤其是降膜式蒸發(fā)器）是在高于或等于沸點(diǎn)溫度條件下進(jìn)料，預(yù)熱器的冷凝水一般是接入蒸發(fā)器殼程中或與蒸發(fā)器殼程中冷凝水一起匯集于一個(gè)總管排出，如果預(yù)熱器發(fā)生泄漏，料液就會(huì)進(jìn)入到殼程中，再進(jìn)入到冷凝水中。預(yù)熱形式分為體內(nèi)預(yù)熱、體外預(yù)熱2 種。體內(nèi)預(yù)熱是指在蒸發(fā)器的殼程中利用蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，這種預(yù)熱多以盤管或列管形式進(jìn)行；體外預(yù)熱是指預(yù)熱過程在蒸發(fā)器的體外完成，多以列管、盤管或板式換熱器形式進(jìn)行。三是操作不當(dāng)導(dǎo)致料液倒灌至冷凝器中，冷凝水中自然會(huì)有料液出現(xiàn)。四是由于物料特殊，在生產(chǎn)開始時(shí)產(chǎn)生大量霧沫，二次蒸汽夾帶大量霧沫進(jìn)入蒸發(fā)器殼程或冷凝器的二次蒸汽殼程一側(cè)，從而進(jìn)入冷凝水中，待蒸發(fā)參數(shù)穩(wěn)定，這種霧沫夾帶情況會(huì)減少甚至消失，霧沫其實(shí)就是料液。解決方法是按照排除法逐一進(jìn)行排除，找到泄露源并解決。

3 蒸發(fā)溫度升高

3.1 各效熱量計(jì)算不守恒

在蒸汽壓力不變的情況下，蒸發(fā)溫度升高的原因之一是物料與熱量計(jì)算不守恒。物料與熱量計(jì)算不守恒導(dǎo)致各效蒸發(fā)面積計(jì)算不正確、分配不正確，尤其是直接采用一次蒸汽加熱的一效換熱面積過大，二效、三效換熱面積過小，特別是二效換熱面積過小會(huì)導(dǎo)致各效蒸發(fā)溫度過高。以用于生產(chǎn)奶粉的RNJM03-5000型三效降膜式蒸發(fā)器為例，各效蒸發(fā)換熱面積分別是125、63、62 m2，正常的蒸發(fā)溫度分別是70～72、57～65、45～50℃，非正常蒸發(fā)溫度分別是78～82 、70～75 、55～60 ℃，蒸發(fā)溫度高說明熱量過剩，熱量計(jì)算不守恒，其后果是各效結(jié)垢、結(jié)焦嚴(yán)重。結(jié)焦表明大多數(shù)蛋白質(zhì)已出現(xiàn)變性，隨后一旦進(jìn)入到噴霧干燥生產(chǎn)段，生產(chǎn)出的產(chǎn)品在進(jìn)行沖調(diào)復(fù)原試驗(yàn)時(shí)會(huì)有大量白點(diǎn)上浮，出現(xiàn)黑點(diǎn)沉積。此外，用于生產(chǎn)奶粉的多效降膜式蒸發(fā)器更不能按照等面積原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則結(jié)垢、結(jié)焦現(xiàn)象將非常嚴(yán)重。

3.2 熱泵噴嘴磨損嚴(yán)重

蒸發(fā)溫度升高的另一個(gè)可能原因是蒸汽熱泵噴嘴磨損嚴(yán)重。蒸汽熱泵主要由噴嘴、吸入室、擴(kuò)散管、保溫層及外包皮等組成。理論計(jì)算包括噴射系數(shù)計(jì)算和熱泵結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算2 部分。噴射系數(shù)（μ）為吸入蒸汽量（G1）與工作蒸汽量（G0）的比，即μ=G1/G0，它表示的是耗用1 kg高壓蒸汽時(shí)抽取進(jìn)行再壓縮的二次蒸汽的量，μ值越大越節(jié)能。如果計(jì)算選取上不合理，如噴射系數(shù)過小，則蒸汽耗量加大，整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)給熱熱量出現(xiàn)剩余，各效加熱溫度隨之升高，長時(shí)間運(yùn)行就會(huì)造成結(jié)垢、結(jié)焦，尤其對(duì)熱敏性物料（如牛奶、蛋品、色素、茶濃縮汁等）的蒸發(fā)來說更要注意；如噴射系數(shù)過大，反而會(huì)降低生產(chǎn)能力。因此，熱泵噴射系數(shù)大小直接關(guān)系到耗用蒸汽的數(shù)量及設(shè)備的使用效果，是熱壓縮蒸發(fā)器的一個(gè)主要設(shè)計(jì)參數(shù)。

蒸汽噴射系數(shù)的確定方法有2種，一是利用圖線直接確定，二是采用差值的方法確定，前者誤差較大，后者誤差較小，因此一般用后者確定熱泵噴射系數(shù)。無論采用哪種方法，都要根據(jù)壓縮比和膨脹比2 個(gè)參數(shù)來確定噴射系數(shù)。壓縮比（σ）是指熱泵排出蒸汽壓力（P4）與吸入蒸汽壓力（P1）的比值，即σ=P4/P1；膨脹比（β）是指熱泵工作蒸汽壓力（P0）與吸入蒸汽壓力（P1）的比值，即β=P0/P1。熱泵噴嘴的材質(zhì)一般是耐磨的不銹鋼材料，如1Gr13。噴嘴如果磨損嚴(yán)重，在蒸汽壓力不變的情況下，就會(huì)導(dǎo)致蒸汽耗量增大，從而使各效蒸發(fā)溫度升高。解決方法是檢查噴嘴的磨損程度，如果磨損量超過1 mm,則應(yīng)該及時(shí)更換噴嘴，使蒸發(fā)器各蒸發(fā)參數(shù)恢復(fù)至原來的范圍內(nèi)。

4 冷凝器冷卻效果下降

冷凝器的冷卻水量及水溫是蒸發(fā)器的重要參數(shù)。冷卻水量不足或冷卻水溫升高都會(huì)直接導(dǎo)致蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度升高，蒸發(fā)量降低。設(shè)計(jì)時(shí)用戶必須提供當(dāng)?shù)乇容^準(zhǔn)確的冷卻水參數(shù)。我國南北方的冷卻水溫度差別較大，且都是循環(huán)水，即使是使用同一型號(hào)蒸發(fā)器蒸發(fā)同一種物料，南北方的蒸發(fā)參數(shù)也會(huì)有所不同。蒸發(fā)器的冷卻水給水量是確定的，為保持系統(tǒng)真空度穩(wěn)定，冷卻水溫不能有較大波動(dòng)，冷卻水溫穩(wěn)定，蒸發(fā)參數(shù)才會(huì)穩(wěn)定。因此，必須定期向循環(huán)水池中補(bǔ)充冷水以保持冷卻水溫基本穩(wěn)定。此外，降膜式蒸發(fā)器及冷凝器的安裝高度都較高，因此需要定量供水才能保證冷凝器的進(jìn)水量。需要特別說明的是，如果生產(chǎn)車間是管網(wǎng)供水，則必須考慮蒸發(fā)器的冷卻水量是否充足，如果水量不能滿足，則應(yīng)考慮單獨(dú)供水。曾經(jīng)出現(xiàn)過由于管網(wǎng)供水，冷卻水從低水位流走而導(dǎo)致蒸發(fā)器冷卻水量不足，進(jìn)而冷凝二次蒸發(fā)量降低、蒸發(fā)溫度升高、蒸發(fā)量急劇下降的例子。冷卻效果下降的另一個(gè)原因是冷凝器結(jié)垢，這種情況最為普遍，管壁水垢導(dǎo)致傳熱效果降低，也會(huì)降低蒸發(fā)量。因此，要對(duì)冷凝器做不定期的檢查，不定期地進(jìn)行酸洗或堿洗。

5 小結(jié)

蒸發(fā)器在使用過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，多數(shù)情況是因?yàn)樵O(shè)備某個(gè)零部件或某個(gè)參數(shù)發(fā)生了改變，因此要保持設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定，必須對(duì)設(shè)備做定期檢查、定期保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并給以解決，否則有可能出現(xiàn)突發(fā)異?，F(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)。