蒸發器原理及技術故障處理
實際生產中,有時還應用直接接觸傳熱的蒸發器。它是將燃料(通常為煤氣和油)與空氣混合后,在浸于溶液中的燃燒室內燃燒,產生的高溫火焰和煙氣經燃燒室下部的噴嘴直接噴入被蒸發的溶液中。高溫氣體和溶液直接接觸,同時進行傳熱使水分蒸發汽化,產生的水汽和廢煙氣一起由蒸發器頂部排出。其燃燒室在溶液中的浸沒深度一般為0.2~0.6m,出燃燒室的氣體溫度可達1000℃以上。因是直接觸接傳熱,故它的傳熱效果很好,熱利用率高。由于不需要固定的傳熱壁面,故結構簡單,特別適用于易結晶、結垢和具有腐蝕性物料的蒸發。在廢酸處理和硫酸銨溶液的蒸發中,它已得到廣泛應用。但若蒸發的料液不允許被煙氣所污染,則該類蒸發器一般不適用。而且由于有大量煙氣的存在,限制了二次蒸氣的利用。此外噴嘴由于浸沒在高溫液體中,較易損壞。從上介紹可以看出,蒸發器的結構型式很多,各有其優缺點和適用的場合。在選型時,首先要看它能否適應所蒸發物料的工藝特性,包括物料的粘性、熱敏性、腐蝕性以及是否容易結晶或結垢等,然后再要求其結構簡單、易于制造、金屬消耗量少,維修方便、傳熱效果好等等。 [1]
布置
冰庫蒸發器蒸發面積的計算與其他冷間蒸發器的計算方法相同。也可根據冰庫凈面積來選配,一般按一平方米面積配0.6~0.7m2蒸發面積。冰庫溫度應根據所貯冰的品種確定,貯存鹽水冰的冰庫其溫度應為-4℃,貯存碎冰的冰庫溫度應為-18~-15℃。在設計制冷系統管道時,應考慮制冰機不生產時冰庫仍能降溫。蒸發器的融霜方式可采用人工掃霜。
在設置蒸發器時對于建筑凈高在6m以下的冰庫可不設墻排管,但頂排管必須分散布滿,建筑凈高在6m或高于6m的冰庫應設墻排管不得采用翅片管,以防止堆碼冰垛式撞壞。 [2]
故障排除
故障名稱 現象 原因 排除方法
蒸發壓力過低 蒸發溫度與載冷劑出口溫度之差增大 1、制冷劑充灌量不夠 補加制冷劑
2、機組內制冷劑泄漏 機組檢漏
3、浮球閥動作失靈,制冷液不能流入蒸發器 修復浮球閥
堵管或換管
檢修水室
壓縮機進口過熱度加大造成冷凝溫度過高 4、蒸發器中漏入載冷劑(冷水)
5、蒸發器水室短路
6、載冷劑(冷水)泵的吸入口有空氣混入參加循環 檢修載冷劑(冷水)泵
蒸發溫度偏低,但冷凝溫度正常 1、蒸發器傳熱管污垢或部分管子堵塞 清洗或修復堵塞的管子。(建議使用福世泰克環保清洗劑)
2、制冷劑不純或污臟 更換制冷劑
載冷劑(冷水)出口溫度偏低 1、制冷量大于外界熱負荷(進口導葉關閉不夠) 檢查導葉位置及操作是否正常
2、載冷劑(冷水)溫度調節器上對出口溫度的限定值過低 調整制冷劑出口溫度
蒸發壓力偏高 載冷劑(冷水)出口溫度偏高 1、進口導葉卡死,無法開啟 檢修導葉傳動機構
2、進口導葉自動與手動均失靈 檢修導葉執行機構
3、載冷劑(冷水)出口溫度整定過高 調整整定值
4、制冷量小于外界熱負荷 檢查導葉位置及操作是否正常
蒸發器的腐蝕:
管板受介質及焊接應力的影響,及易出現滲漏串液及腐蝕現象,致使設備功能下降,嚴重影響企業正常生產。若處理不及時,不但會導致設備報廢,甚至造成重大的生產事故。 [2]
結垢
原因危害
蒸發器循環冷卻水中含有大量的鹽類物質、腐蝕產物和各種微生物,由于未對其進行水處理,蒸發器運行一段時間后水側會結有大量的鈣鎂碳酸鹽垢及藻類、微生物淤泥、粘泥等,這些污垢牢固附著于銅管內表面,導致傳熱惡化、循環壓力上升、機組真空度降低,影響機組的運行效率,造成較大的經濟損失。
傳統的清洗方法通常采用化學清洗-酸洗,這種方法對各種沉積都有效,比機械方法省時。但化學清洗對系統和其他金屬部件有腐蝕性,容易出現腐蝕設備管線的事情,而且在排放時污染環境。 [2]
除垢準備
1 、斷開與蒸發器無關的其它系統。
2 、開啟蒸發器水側高點放空閥和蒸汽側低點導淋閥,以保證清洗過程中反應產生的大量氣體能夠及時排放和清洗液的充滿度;同時通過導淋閥監測清洗過程中換熱器銅管的泄漏情況。
3 、為了監測系統的清洗效果及清洗過程中設備的腐蝕情況,在清洗施工前,將相當于設備材質的標準腐蝕試片、監測管段分別懸掛于清洗槽中。 [2]
維護
1、經常進行蒸發器的檢漏工作。泄漏是蒸發器常見的故障現象,在使用過程中應注意經常檢漏。
氨蒸發器泄漏時,有刺激性氣味,漏點處不結霜。對泄漏處可用酚酞試紙檢查,因為氨是堿性,遇酚酞試紙變紅色。用眼看時,一般在蒸發器的某處不結霜的地方通常就是泄漏點,也可在泄漏處用肥皂水找漏。
氟利昂蒸發器泄漏的檢查可使用鹵素燈和鹵素檢漏儀,也可用肥皂水找漏。檢查時可先用眼查看蒸發排管上是否有油跡,因為氟利昂與油能互溶,氟利昂泄漏時,油也會從漏點滲出,因此,哪里有油跡,哪里就泄漏。用鹵素燈檢漏時,若某處有氟利昂泄漏時,鹵素燈燃燒的火焰由藍色變成微綠、淺綠、草綠、紫綠、紫色等顏色可判斷氟利昂泄漏量的多少。若火焰呈深綠或紫色時,火焰中的光氣有毒,不能長時間用此方法檢查。這種情況下,可用肥皂水檢查泄漏點。對于微量泄漏時,應使用鹵素檢漏儀進行檢漏。
2、經常對蒸發器的結霜狀況進行檢查。當霜層過厚時,應及時除霜。當結霜異常時,可能是由于堵塞造成的,應及時查找原因并予以排除。
3、蒸發器長期停用時,將制冷劑拙到儲液器或冷凝器中,使蒸發器的壓力保持在0.05MPa(表壓)左右為宜。若為鹽水池中的蒸發器,還需用自來水沖洗,沖洗后在池內注滿自來水。 [2]
融霜影響
1、霜對制冷系統的影響
冷庫制冷系統正常運行時蒸發器的表面溫度遠低于空氣的露點溫度,食品和空氣中的水分會析出而凝結在管壁上。若管壁溫度低于0°時水露則凝結成霜。結霜也是制冷系統正常運行的結果,所以蒸發器表面允許少量的結霜。
由于霜的熱導率太小,它是金屬的百分之一,甚至幾百分之一,因而霜層就形成了較大的熱阻。特別是霜層較厚時,猶如保溫一樣,使蒸發器中的冷量不容易散發出來,影響了蒸發器的制冷效果,終使冷庫達不到所要求的溫度。同時,制冷劑在蒸發器內的蒸發情況也要減弱,不*蒸發的氨液有可能被壓縮機吸入而造成液擊事故。
2、融霜對局部環境的影響
融霜的方法很多,如人工掃霜、制冷劑熱熔霜、水融霜、電熱融霜等。對于較小的制冷系統,可采用人工除霜和電熱融霜,但應在系統停止運行時進行。對于較大的制冷系統,則應采用制冷劑熱熔霜和水融霜。由于壓縮機的排氣式熱熔霜的熱源,所以制冷劑的熱熔霜應在制冷系統運行的條件下進行。這樣看來不論采用哪種融霜方式,都要影響到冷庫溫度,特別是制冷劑熱熔霜,因為要分庫房進行,即一部分庫房止制冷,而另一部分庫房融霜,融霜的時間更長一些,對庫溫的影響也更大一些若庫溫波動過大,會影響到庫內食品的質量,特別是保鮮食品的質量。而融掉的霜要及時清掃,否則會造成庫房地面的冰凍。 [2]
工業應用
蒸發就是用加熱的方法,將含有不揮發性溶質的溶液加熱至沸騰狀況,使部分溶劑汽化并被移除,從而提高溶劑中溶質濃度的單元操作。工業生產中應用蒸發操作有以下幾種場合:
1、濃縮稀溶液直接制取產品或將濃溶液再處理(如冷卻結晶)制取固體產品,例如電解燒堿液的濃縮,食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等。
2、同時濃縮溶液和回收溶劑,例如有機磷農藥苯溶液的濃縮脫苯,中藥生產中酒精浸出液的蒸發等。
3、為了獲得純凈的溶劑,例如海水淡化等。
總之,在化學工業、食品工業、制藥等工業中,蒸發操作被廣泛應用。