2022年行業(yè)報告糖廠NLZ型逆流冷凝真空器的應用

糖廠NLZ型逆流冷凝真空器的應用一、目前國內(nèi)使用的真空冷凝設(shè)備

目前國內(nèi)糖廠使用的真空冷凝設(shè)備有三種。

（一）淋灑式冷凝器+真空泵系統(tǒng)

這是國內(nèi)外很早就使用的傳統(tǒng)的真空冷凝設(shè)備。由一個淋灑式冷凝器與一個真空泵組成，屬干式接觸式冷凝器。其最大優(yōu)點是：在全部的真空冷凝系統(tǒng)中，其用水量是最少的。其缺點是：淋灑式冷凝器與真空泵費用是這幾種真空系統(tǒng)中最大的，真空泵簡單損壞，維護麻煩，配件貴；運行耗電多；真空度受所套配的真空泵的功率及效能限制。

（二）傳統(tǒng)的TDP水噴射冷凝器

此種冷凝器于70年月開頭在我國糖廠使用，是至今為止我國大多糖廠普遍使用的傳統(tǒng)的水噴射冷凝器，其特點是能把淋灑式冷凝器的冷凝作用與真空泵排解空氣（包括不凝聚氣體）的作用合并在一個簡潔的設(shè)備中同時完成。與淋灑式冷凝器+真空泵系統(tǒng)相比，其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡潔，易于制造；無機械運轉(zhuǎn)部件，操作、調(diào)整、修理簡便，不用專人管理；能耗比真空泵系統(tǒng)低5~10%。其缺點是：用水量比真空泵系統(tǒng)大，水壓要求高（0.15MPa以上）在使用循環(huán)水（水溫約30℃）時，由于其冷凝效果不好，真空嚴峻偏低，不能滿意煮糖要求。

（三）進口或仿制的印度噴射霧化式冷凝器

該類型冷凝器由印度SEDL公司制造，最早于2022年由東亞糖業(yè)寧明公司引進使用，現(xiàn)已有多家企業(yè)仿制生產(chǎn)。與TDP水噴射冷凝器相比，該類型冷凝器有以下改進。

1、在垂直噴射的基礎(chǔ)上，增加了橫向噴射的噴嘴裝置，增大了低溫的橫向噴射水流與高溫的汁汽流的接觸面積和接觸時間，使冷熱流體的熱交換較充分，冷凝形成真空的效果也較好。

2、在器內(nèi)增加了過濾裝置，有利于清渣，避開水質(zhì)不好造成噴嘴堵塞。

3、可采納自控調(diào)整系統(tǒng)，通過罐內(nèi)真空信號反饋調(diào)整氣動蝶閥的開啟從而掌握進水的流量，達到節(jié)水節(jié)能的效果。

經(jīng)過國內(nèi)數(shù)家糖廠多年使用檢測，該種冷凝器有以下優(yōu)點：

（1）真空度較高且較穩(wěn)定；

（2）用水量比傳統(tǒng)TDP冷凝器省約20%而真空度要比TDP冷凝器高；

（3）所需水壓較低，0.05~0.15MPa即可。

二、NLZ型逆流冷凝真空器的結(jié)構(gòu)特點及性能。

（一）NLZ型逆流冷凝真空器的結(jié)構(gòu)

該產(chǎn)品是由南寧市馬土特機械制造有限公司與廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院的糖機專家、資深教授在對印度進口的噴射霧化式冷凝器進行汲取、消化基礎(chǔ)上，于2022年獨立自主創(chuàng)新設(shè)計的一款擁有自主學問產(chǎn)權(quán)的新型冷凝真空器，該新型逆流冷凝真空器與印度進口及仿印度式冷凝器相比，在結(jié)構(gòu)上又有多項改進，性能更為優(yōu)越。NLZ型逆流冷凝器的結(jié)構(gòu)見下圖。這兩種冷凝器的結(jié)構(gòu)及性能對比見下表。

兩種冷凝器結(jié)構(gòu)性能對比

印度進口及仿印度式冷凝器

NLZ型逆流冷凝真空器

噴霧方向

噴霧射流為橫向噴射，射流與汁汽呈錯流流淌，射流與汁汽接觸面積不夠大，接觸時間不夠長，冷熱流體熱交換效果欠佳。

噴霧射流為斜向上噴射，射流與汁汽呈逆流流淌，汁汽與水霧接觸面積及空間很大，接觸時間長，熱交換效果最好。

噴霧嘴類型及材質(zhì)

噴霧咀為離心式（材料為塑料），射流呈磨菇狀

噴霧咀為撞擊式（材料為不銹鋼，）射流呈霧狀。

適用范圍

雜物過濾網(wǎng)設(shè)置在器體內(nèi)，只適用于煮糖罐，不適用于蒸發(fā)罐，如用于蒸發(fā)罐時，當過濾筒雜物較多，真空度偏低時，無法停機取出濾網(wǎng)清理

雜物過濾網(wǎng)設(shè)置在器體外，煮糖和蒸發(fā)都可使用，蒸發(fā)使用的是特地設(shè)計的雙路進水冷凝器，過濾網(wǎng)有兩個，可不停機輪番清洗濾網(wǎng)。

進水方式

一根水管進水

可用一根水管進水：也可用兩根水管分別進水。當使用兩根水管進水時，噴霧用較低溫水，噴射可用較高溫水，這樣既可使用循環(huán)熱水，又可提高冷凝效果，可使真空度更高，節(jié)水效果更顯著。

（二）技術(shù)指標

1、真空度≥0.088MPa

2、進水溫度：25℃~45℃

3、出水溫度：35℃~55℃

4、進水壓力：0.02~0.15MPa

（三）NLZ型逆流冷凝真空器的突出優(yōu)點：

1.真空度高且穩(wěn)定

經(jīng)多家糖廠在07／08、08／09榨季使用顯示，NLZ型逆流冷凝真空器在使用循環(huán)水的工況下，通過調(diào)整入水閥（或自動掌握）真空度可達：

煮甲糖（前期）濃縮糖漿：0.086～0.088MPa

（中后期）養(yǎng)晶：0.088～0.094MPa

蒸發(fā)：0.075～0.090MPa

蒸發(fā)罐使用時，轉(zhuǎn)停罐真空度恢復快。

2.在相同的工況條件下用水量在同類產(chǎn)品中（濕式接觸式冷凝器）是最少的。

3.既適用于煮糖罐，又適用于蒸發(fā)罐。

4.水壓要求低，煮糖前期最好為0.07～0.10MPa，中后期0.02～0.07MPa就可以了。

5.當循環(huán)水溫很高（≥40℃）時，可采納噴霧進低溫水，噴射進高溫水方案同樣可得到0．086～0．090MPa的高真空度。

6.噴嘴及器體均為不銹鋼，無運轉(zhuǎn)部件，無須修理。

7.價格比真空泵系統(tǒng)廉價，電耗比真空泵系統(tǒng)低，真空度比真空泵系統(tǒng)更高且更穩(wěn)定。

三、新型逆流冷凝器的工作原理

從冷凝方式來分，TDP冷凝器、印度噴射霧化式冷凝器與馬土特公司的NLZ型逆流冷凝器都屬于濕式接觸式冷凝器，工作原理基本相同。其之所以能形成真空，是由于兩種作用：第一是冷凝作用，低溫的噴射（霧）水流與高溫的蒸汽直接接觸，進行熱交換，將絕大部分的蒸汽凝聚成水，使蒸汽的體積急劇地縮小，從而獲得肯定的直空；其次是抽吸作用，從噴射嘴高速噴射的水流將不凝氣體及一小部分未被冷凝的蒸汽挾帶在汽室中相互摩擦混合和壓縮，再經(jīng)一段肯定高度的尾管的抽吸作用排入大氣，因而獲得更高的真空度。大量的試驗數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實踐證明，第一種作用（冷凝作用）形成真空度的效果要比其次種作用（抽吸作用）大得多。冷凝器最抱負的狀態(tài)是：低溫的噴射（霧）水流與高溫的蒸汽完全充分接觸，徹底進行熱交換，結(jié)果是將全部的蒸汽凝聚成水，再通過高速射流的抽吸作用把這些凝聚水及不凝氣體從尾管排走，這時將達到最高的真空度。此時所需的低溫水量可用以下熱量平衡公式求出：

式中：D—進入冷凝器的蒸汽量（kg/h）

i—蒸汽熱焓（kj/kg)

t2—冷凝水溫度（℃）

t1—低溫冷水溫度（℃）

w—低溫冷水消耗量（kg/h）

c水—水的比熱［kj/(kg·℃)］

但在實際生產(chǎn)中，冷凝器要完全達到這種最抱負的狀態(tài)是不行能的，我們只能做到使冷凝器盡可能接近這種抱負狀態(tài)。這就要求我們把冷凝器這兩種作用都盡可能充分發(fā)揮出來。而TDP型冷凝器只有噴射嘴，抽吸作用很強，而冷凝作用很弱，從噴射嘴噴射出的低溫射流與高溫汁汽的接觸面積很小，熱交換明顯很不充分，冷凝效果很差，所以其真空度低且不穩(wěn)定，特殊在水溫高時更明顯，往往不能滿意煮糖特殊是甲糖和蒸發(fā)生產(chǎn)對真空度的要求。印度噴射霧化式冷凝器在保證抽吸作用的基礎(chǔ)上，增加了橫向噴霧嘴，其冷凝作用比TDP冷凝器要大得多，故形成的真空度自然要比TDP冷凝器高。其在生產(chǎn)中的效果是：在相同的工況下（用水量相同）其真空度比TDP冷凝器要高且穩(wěn)定；或者說在相同真空度狀況下，其用水量比TDP冷凝器要少。

但印度噴射霧化式冷凝器尚存在其不足之處：

1、其霧化射流為橫向噴射，汁汽與射流呈錯流流淌，汁汽與射流接觸的空間僅為噴射筒與器壁之間的環(huán)形間隙，汽液接觸空間不大，相當部分射流撞擊到器壁后沿器壁流下，勢必會減弱汁汽的冷凝效果。

2、其霧化噴嘴為離心式，噴射出來的水流呈磨菇狀而并非霧狀，這明顯會大大地降低了其冷凝效果。

3、其過濾網(wǎng)設(shè)置在噴射嘴筒內(nèi)，因而只適用于煮糖罐使用，不適用于蒸發(fā)罐使用。如使用于蒸發(fā)罐，當過濾筒內(nèi)雜物過多排不掉，真空度偏低時，無法停機取出濾網(wǎng)清洗。

4、此類型冷凝器屬冷熱流體直接接觸式冷凝器，其真空度的凹凸受低溫冷水的溫度影響很大，低溫冷水的溫度（t1）越低，其冷凝效果越好,真空度越高，用冷水量越少；反之,t1值越高，冷凝效果越差，真空度越低，用水量越大。所以，當冷水的溫度低時，這種類型的冷凝器的冷凝效果是很好的，真空度也很高，但當冷水溫度較高時，如t1＝40℃時，冷凝效果就很差，真空度也很低了。

馬土特公司的專利產(chǎn)品—NLZ型逆流冷凝器正是針對這幾點不足作了如下重大改進：

1、其霧化射流為向上及斜向上噴射，汁汽與射流真正呈逆流流淌，汽液接觸的空間為整個汽室及部分真空大管，汽液接觸面積及空間很大，接觸時間長，冷凝效果確定要好得多。

2、其霧化噴嘴為撞擊式，噴射出來的水流呈雨滴狀，保證了汽液有足夠大的接觸面積。

3、其過濾網(wǎng)設(shè)置在器體外，特地設(shè)計了雙路進水冷凝器供蒸發(fā)罐使用，該型號冷凝器設(shè)置有兩個過濾筒，生產(chǎn)期間可不停機輪換清洗濾網(wǎng)。

4、當使用的循環(huán)水溫很高（40℃左右），冷凝效果必定很差，真空度會降低，這時假如又要保持較高的真空度，可以使用兩根水管分別進水的方案：即噴霧用較低溫度的循環(huán)水，噴射用較高溫度的循環(huán)水，這樣可以大大提高冷凝效果，得到完全符合煮糖要求的真空度，用水量也會顯著削減。

綜上分析可知馬土特公司的NLZ型逆流冷凝器與印度噴射霧化冷凝器相比，其抽吸作用相同，而結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加合理，使用范圍更廣，冷凝效果更好，因而在相同使用條件下，其真空度比印式冷凝器更高、更穩(wěn)定，用水量更少，這是不用置疑的了。

四、NLZ型逆流冷凝真空器使用效果

1、廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司08－09榨季使用3臺NLZ-15型逆流冷凝真空器用于煮甲糖，一臺NLZ-15S型雙路進水冷凝器用于蒸發(fā)罐。2022年12月16日我們對三個煮甲糖的冷凝器進行了檢測，記錄數(shù)據(jù)如下：

罐編號

額定容積（m3）

檢測時罐內(nèi)糖膏容積（m3）

真空度MPa

水壓MPa

（測管外壁）上水溫度℃

說明

12＃

80

70

0.094

0.11

29.5

13＃

80

40

0.090

0.07

29.8

14＃

80

55

0.088

0.07

29.7

有一塊視鏡裂開，漏真空

該廠由于利用魚塘作循環(huán)水池，水質(zhì)量差，循環(huán)熱水中魚、蝦、水草、雜物許多，開榨初期前2周時間里，蒸發(fā)罐用的雙路進水冷凝器由于過濾網(wǎng)雜物堵塞嚴峻，每班要輪換清洗濾桶4～5次，現(xiàn)在雜物少了許多，約1～2天仍要清洗一次。由于蒸發(fā)使用了雙路進水冷凝器，可以不停機輪換清洗，所以生產(chǎn)沒有受到任何影響。蒸發(fā)罐的真空度可以通過調(diào)整用水量達到0.075～0.09MPa。

工人師傅反應：去年80m3煮糖罐用90KW真空泵問題多，真空度只有0.08MPa，煮一罐糖用4個小時，今年只用2個半小時，真是太快了。

2、廣西貴港金田糖業(yè)有限公司07-08年榨季使用NLZ12型逆流冷凝真空器3臺用于煮甲糖，使用效果極佳，該廠從操作工到廠領(lǐng)導都特別滿足。據(jù)廣西產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院2022年元月4日到廠檢驗，在使用一次水的狀況下，煮58M3雙甲，用時115min，在真空度0.088MPa工況下的進水流量為303.73M3/h。

3、08－09榨季廣西有桂平糖廠、金光糖廠、南康糖廠、防城糖廠、陸屋糖廠等糖廠使用馬士特機械制造有限公司的NLZ型逆流冷凝真空器共幾十臺，在使用循環(huán)水，水溫在28～32℃的條件下，用于煮甲、乙、丙糖及蒸發(fā)罐，在整個煮糖及蒸發(fā)過程中，依據(jù)需要通過調(diào)整用水量，真空度都能保持在0．086～0．094MPa之間，完全滿意甚至超過生產(chǎn)對真空度的要求，廠方均表示效果很好，很滿足。

五、目前國內(nèi)使用的四種冷凝設(shè)備性能效益比較

1、2022—08年榨季，廣西某糖廠從2022年11月8日起至2022年3月25日對印度進口的￠1200噴射霧化冷凝器和“淋灑式冷凝器+真空泵”這兩種冷凝設(shè)備進行實際生產(chǎn)效果對比檢測。這兩組冷凝設(shè)備均用于煮乙糖、乙種，煮糖罐為55M3，煮糖的工況條件及煮糖耗時大體相像，真空泵為德國西門子產(chǎn)品，功率45kw，實測結(jié)果為：

實測項目

冷凝器類型

（平均）耗水量（m3/h）

真空度（MPa）

循環(huán)水溫℃

印度式冷凝器

淋灑式冷凝器+真空泵

689

576

0.082~0.086

0.080~0.084

33～38

實測結(jié)果分析：

（1）“淋灑式冷凝器+真空泵”系統(tǒng)比印度式冷凝器節(jié)水113m3/h，節(jié)水率為19.6%。

（2）印度式冷凝器真空度比“淋灑式冷凝器+真空泵”系統(tǒng)真空度高約0.002MPa，緣由估量為真空泵功率僅為45kw，動力不足，導致真空度上不去。

（3）經(jīng)折算，“淋灑式冷凝器+真空泵”系統(tǒng)比印度式冷凝器真空系統(tǒng)多耗動力約為18kw，按全榨季140天計，每臺冷凝器多耗電60480度，按自發(fā)電0.3元/度計，全榨季每臺真空泵冷凝系統(tǒng)多開支18144元。

2、廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團防城分公司07-08年榨季使用一臺NLZ11型逆流冷凝真空器，用于35M3煮糖罐煮甲糖，在相同條件下，對傳統(tǒng)使用的TDP型水噴射冷凝器與馬土特新型逆流冷凝器進行對比檢測，結(jié)果表明，在同樣使用循環(huán)水的工況下，用TDP型水噴射冷凝器的煮糖罐真空度僅達到0.083MPa，而使用馬土特新型NLZ型逆流冷凝器的煮糖罐真空度達到0.088MPa，且比前者節(jié)水11%以上，為該廠解決了因真空度低煮甲糖困難的難題。

3、08－09榨季廣西桂港金田糖業(yè)有限公司共使用7臺NLZ11-NLZ12型逆流冷凝真空器，廣西計量檢測討論院于2022年19日對該廠使用的NLZ-12型冷凝器進行檢測，在使用循環(huán)水的工況下(入水溫度28.3