浅析多效降膜蒸发器蒸发温度过高的原因

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多效降膜蒸发器的应用领域广泛，尤其在乳品工业中的应用也十分普遍。牛乳是热敏性物料，蒸发器蒸发温度过高会破坏其有益元素，尤其是多效降膜式蒸发器，物料在设备中的停留时间相对较长，各效蒸发温度就更不宜过高。蒸发器温度高出现的原因与下述因素有关：物料与热量计算不守恒；设备漏气严重；冷凝器换热面积小、冷却水量不足或冷却水温过高；冷凝器结垢严重；真空泵吸气量不足。本文以三效降膜式蒸发器在乳粉生产中的应用为例加以阐述。　　
　　1、物料与热量计算不守恒　　
　　物料与热量计算不守恒导致各效蒸发面积计算不正确，当直接采用一次蒸汽加热时，一效换热面积过大，二效三效换热面积过小，特别是二效换热面积过小时就会导致各效蒸发温度过高。RNJM03-5000型三效降膜式蒸发器各效蒸发面积分别是125㎡、63㎡、62㎡，正常的蒸发温度分别是70～72℃、57～65℃、45～55℃，非正常的蒸发温度分别是78～82℃、70～75℃、55～60℃。　

   　2、设备漏气严重　　
　　为了降低料液的沸点温度从而提高蒸发速率，多效降膜式蒸发器都是在真空减压状态下工作的，蒸发温度高的另一个原因是设备漏气严重。老式的蒸发器中，二次蒸汽管道两端与效体分离器的连接，下器体与效体的连接，分离器方接口与下器体方接口的连接均采用法兰式可拆卸连接，胶垫极易老化，漏气严重，真空度难以保持，查找漏点困难，因此各效蒸发温度不稳定且降膜管底端(下管板处)结焦、结垢严重。近几年，大多数蒸发器上述几处已由原来的可拆卸式连接改为焊接式结构，在使用过程中真空度高，机器运转稳定，末效分离器真空度多在0.080～0.085MPa之间，其蒸发温度较低，结垢、结焦现象大大降低。因此，尽量减少不必要的可拆卸式连接就会减少漏气的可能，使设备在较高的真空状态下工作，其蒸发温度处于正常范围。　　
　　3、冷凝器换热面积和冷却水的影响　　
　　蒸发温度过高的原因大多数来自冷凝器冷凝面积不足，冷却水量不足或冷却水温度过高。冷凝器的构造有直接式与间接式2种。直接式冷凝器多以喷淋式为主，冷却效果较好，二次蒸汽与冷却水直接接触混合，缺点是会污染冷却水。间接式冷凝器有列管式、盘管式、板式及螺旋板式冷凝器。间接式冷凝器二次蒸汽不与冷却水直接接触，不污染冷却水。由于是间接进行换热，所以效果不如直接式冷凝器好。一个蒸发量为5000kg/h的三效降膜式蒸发器，如果采用间接列管式冷凝器，其冷却换热面积为60㎡(冷却水进水温度为30℃，排水温度为42℃)，冷凝器换热面积不足，单位时间内冷凝的二次蒸汽量降低；如果进料量不变则蒸发温度会持续升高，真空度急剧衰减，冷凝器表面持续升温，真空泵出口会有大量未冷凝掉的二次蒸汽被排出。因此，间接式冷凝器实际换热面积应按理论计算值的1.25～1.50倍选取。冷凝器换热面积是固定的，冷却水量及水温则是影响冷凝器使用效率的关键。我国南北方冷却水温度差别较大且多采用循环水供水，南方冷却水的进水温度平均为28～30℃，北方相对较低，在20～25℃之间。冷却水的进水温度是设计冷凝器的重要参数，设计之前用户必须提供准确的冷却水进水温度以便综合考虑其换热面积。进水量不足则换热量减少，蒸发温度升高，进水温度高则需要进水量大。实际上每一台蒸发器的进水量都是固定的，因此供给冷凝器的实际水量也应按理论计算值的1.5～2.0倍选取，只有这样才能保证蒸发器中冷却水在进水温度较高的情况下正常工作。需要特别说明的是，晾晒塔的储水池也必须及时、定时补充冷却水，以保持进水温度的恒定。降膜式蒸发器安装后高度较高，冷凝器安装高度也较高，一般情况下要求定量供水以保证其足够的水量，如果通过管网对车间内各设备供水，就要特别注意供给蒸发器的水量是否足够，防止冷却水从低水位流走，如果不能保证供水量就应考虑单独定量供水。其次是冷凝器的结垢，间接式冷凝器结垢后垢阻增大，传热系数减小，传热效果下降，因此使用间接式冷凝器的，应对其不定期进行检查并进行酸洗、碱洗，以清除垢层，增大传热系数。　　
　　4、真空泵吸气量不足　　
　　真空度高则蒸发温度低，反之蒸发温度高。真空泵吸气量不足会导致真空度降低，蒸发温度则会升高。真空泵吸气量不足有2方面原因：一是计算真空泵吸气量不足，理论计算真空泵吸气量是根据参数(如进入冷凝器的二次蒸汽量、温度，真空系统的有效容积及未冷凝掉的蒸汽量等)通过曲线计算确定的，实际真空泵吸气量应按计算值的1.5倍左右选取。二是真空泵过流件被腐蚀，真空度逐渐衰减，有些二次蒸汽中夹带具有腐蚀性的酸性物质，如果未完全冷凝掉就被抽入到真空泵中，会对泵的端面产生腐蚀，导致泵的端面间隙加大，吸气量不足。因此应根据物料pH值情况对泵的过流件材料做出选择，如含有腐蚀性较强的二次蒸汽，可采用304L或316L不锈钢材质进行制造。