楊燕媛，梁積勛，鄭盛果

  （，廣西南寧530007）

  摘 要：論述糖廠蒸發罐加熱器內壁積垢的形成，通過物理+機械方法高效清除積垢，該方法具有操作方便、結構簡單、清洗效率高的特點，從而提高加熱管傳熱效率，以達到糖廠提能增效的目的。

  關鍵詞：蒸發罐；加熱管；積垢；清除；方法；高效

  0 前言

  在糖廠生產過程中，蒸發罐的內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 罐的蒸發效能下降，會造成糖廠熱能的損失，只有通過增大傳熱溫差才能恢復其原有的生產能力。因此， 蒸發罐運行一定的時間后，必須除垢且應徹底，如果清除積垢不徹底，則在蒸發罐再次投入運行之后，其積垢的產生速度更快，從而破壞糖廠生產均衡性，降低生產能力，增加能耗。

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

  糖廠對蒸發罐加熱管內壁積垢的清除工作，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 械清洗方法雖然具有清洗效率高、減少勞動力人數 和降低人工操作安全危險因素等優點，但是單純采 用機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、經濟節能、安全因素等方面考慮， 通過物理加機械除垢的方法使得蒸發罐加熱器內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 物理加機械除垢方法

  1.1 物理除垢

  先向加熱管通入鍋爐產生的經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。反復的熱脹冷縮及超聲波過程使除垢的速度 快、效率高、環保節能、容易操作和節省人力。

  1.1.1 物理除垢工作流程

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

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

  第三，關閉入氣孔，將蒸發罐冷卻降壓至大氣壓。

  1.1.2 物理除垢的優點

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

  1.2 機械除垢

  為確保蒸發罐加熱管內壁積垢清除得更徹底， 采用機械操作，主要是通過伸縮折疊式自動通洗機 來完成清洗工作，其結構示意圖，如圖1所示。

  1.2.1 機械除垢工作流程

  第一，設備推到蒸發罐人孔外，將設備的伸縮機構對齊人孔后，啟動伸縮裝置。

  第二，機構緩緩伸進蒸發罐內，當整個通洗裝置全部進入蒸發罐后，將水平軸上的定位中心軸對準 蒸發罐內預裝的定位支撐裝置。

  第三，停止機構水平伸縮裝置的驅動，啟動升降驅動馬達，驅動整個機構下降，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，將通洗裝置驅動旋轉到與旋轉擺動軸垂直，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，同時旋轉擺動驅動裝置上 的旋轉擺動驅動齒輪與蒸發罐內預裝的旋轉擺動驅動內齒輪嚙合。

  第五，機構均定位無誤后，將通洗管對準第一個 孔，并設定為原點，連接高壓水設備，按下自動通洗啟 動，通洗管上下驅動電機啟動，上下通洗，通洗到位后 有檢測裝置，通洗管復位后，通洗裝置的水平走位及 旋轉走位進行自動對位、定位，再次進行自動通洗。

  第六，通洗結束后停止所有驅動，并復位。

  第七，驅動通洗裝置擺動平臺將通洗裝置擺動 到與旋轉擺動軸水平，由通洗裝置折疊后托塊負重， 啟動旋轉擺動裝置將擺動裝置擺回0點的位置。

  第八，由旋轉擺動裝置折疊后托塊支撐，完成后 啟動機構升降裝置將機構升起，與人孔入口對齊，啟 動機構水平伸縮裝置將整個機構縮出蒸發罐外，通洗工作完成。

  1.2.2 機械除垢的優點

  一是采用伸縮折疊式自動通洗機清除積垢，一 個通洗機可負責6個蒸發罐的清除工作，當完成一個 罐體的清除工作后，機構執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具有記憶功能，把所要清洗的加熱管按先后順序編好的數控程序輸入 到電腦里，對加熱管逐條進行清洗，不會有漏洗或者重復清洗等現象發生，從而全面提高清洗質量。

  三是積垢清除效果好，操作簡單，提高加熱管傳 熱效率，節約糖廠能源消耗，提高糖廠生產效率和經 濟效益。

  2 物理加機械除垢效果分析

  使用物理加機械除垢，從人員數量上分析，可由 3人減少至2人操作完成，人數減少了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%，從而可延長蒸發罐的運行時間。

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

  3 結論

  采用物理加機械除垢的方法來清除糖廠蒸發罐 加熱器內壁積垢，其中在機械除垢前預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。最后采用機械操作即伸縮折疊 式自動通洗機，利用高壓水射流通洗技術和電腦自 動控制系統相結合來完成積垢的清除。其采用車載移動式機構設計，滿足糖廠不同蒸發罐之間輪流通 洗的需要，通洗加熱管內壁積垢，提高通洗效率，安全且節約勞動力成本，提高加熱管傳熱性能的同時 降低了糖廠能源消耗，物理加機械除垢的技術可在制糖企業中推廣使用。

  參考文獻

  ［1］ 李虹霞.超聲空化防除垢與水力空化防除垢和強化傳熱 實驗研究［D］.中國科學院研究生(工程熱物理研究所)，2009.

  ［2］ 胡朝陽,劉彩霞,劉躍進,李宗會.換熱管在線阻垢清洗技術研究進展［J］.化工設計通訊,2009.35(01):47- ** .

  ［3］ 孫寶江,田仲強,周長山.高壓注水管網積垢清洗新技術研究［J］.石油大學學報（自然科學版）.1995（04）:58-62.

  注：文章轉載《廣西糖業》2018年8月，照片來自網絡。如涉及作品內容、版權等問題，請與貞自然聯系，第一時間做刪除處理。

  附：

  量子管通環，為物理水處理法

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

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

  德國 IAB 公司利用 LPL 激光振動技術將超精微振動波刻錄到量子管通環中， 在量子管通環安裝于管道上的瞬間， 超精微振動波即被持續恒量地釋放出來，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， 其速度遠遠高于水本身的流速， 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，大的水分子團變成小的分子團，甚至單個的水分子，溶解和包含垢的能力增強，對已形成的銹/垢進行分化瓦解。

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

  比如碳酸鈣晶體的微觀結構從針晶狀（比表面積大，容易吸附成團形成致密的硬垢）變為圓球狀（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，在靜態的水中呈軟絮狀沉淀于容器底部，而不易板結成硬垢。新安裝的管道不會結硬垢、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，并最終在管道內壁形成保護性氧化層，管道內壁不再出現腐蝕。

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

  量子水處理技術作為一種全新的防垢，緩蝕，除菌藻，清潔、環保水處理技術，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試劑，不會產生二次污染，自然環保;使用期間不僅能達到阻蝕、除垢除銹、殺菌滅藻的效果，而且長時間保持穩定。

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

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

  (4)節能節水效果好:由于結垢，管路系統熱傳導效率降低最多可達50%以上，系統補充用水量可高達1倍以上，能源消耗增加可達10%以上。

  (5)延長系統使用壽命:對管路系統在內壁形成保護膜，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:在達到藥劑處理同等效果的條件下，綜合考慮節省人工、藥劑、維護、能耗、延長管道壽命等因素，其效費比是傳統化學除垢方法的3～10倍。