Сахарный завод в северном Китае столкнулся с той же проблемой, которая останавливает многие линии сока: теплообменники на участке обработки сырого сока забивались быстрее, чем завод успевал их очищать. Сок, поступающий в эти теплообменники, содержит мелкие частицы багассы, волокна, полевую почву и абразивные примеси; кроме того, добавление молока извести для нейтрализации его кислотности приводит к образованию хлопьевидных твёрдых осадков. В стандартном пластинчатом пакете с узкими каналами такая комбинация вызывает постепенное засорение. Завод решил применить Пластинчатые теплообменники с широкими зазорами на обоих участках — предварительного подогрева сока и подогрева сока перед испарительной станцией: установку SF123 — на участке предварительного подогрева и установку BR1.3 — на участке подогрева. Далее описана возникшая проблема, реальные условия эксплуатации на обоих участках и объективная оценка достигнутых результатов после замены.
Свяжитесь с намиСтандарт Уплотнённый п ластинчатый теплообменник создан на основе узких каналов. Рифлёное прессование удерживает пластины PHE на небольшом расстоянии друг от друга и создаёт точки контакта, которые обеспечивают жёсткость блока, в то время как шевронный рисунок вызывает турбулентность даже при низком расходе. При использовании чистой воды или предварительно отфильтрованного продукта именно такая геометрия позволяет пластинчатому теплообменнику достичь коэффициента теплопередачи, в несколько раз превышающего аналогичный показатель кожухотрубного теплообменника, при этом занимая лишь часть его площади. При обработке сырого сока та же геометрия создаёт две серьёзные проблемы.
Волокна и абразивные частицы могут перекрывать узкие каналы. Как только начинается образование отложений, засорение быстро ускоряется.
Точки контакта задерживают волокна и накипь, создавая загрязнения, удаление которых затруднено.
В северных регионах выращивания обе проблемы возникают раньше. Более тяжелые почвы означают, что при уборке урожая с ним перемещается больше ила и песка, поэтому после экстракции и просеивания большее количество абразивных частиц достигает первых теплообменников. Известь, добавляемая для осветления, — а также образующийся на ее основе кальциевый хлопьевидный осадок — дополнительно вызывают химическое загрязнение наряду с механическим.
С операционной точки зрения, затраты проявляются в виде простоев, а не термодинамических показателей: постепенное увеличение перепада давления от сеанса к сеансу, неравномерное распределение потока по пакету пластин, рост числа незапланированных остановок для вскрытия установки, чрезмерно частая замена пластин (гораздо чаще, чем это предусмотрено), а также повреждение прокладок при спешной очистке засорения.
На сахарном заводе теплообменники для сокового потока расположены по обе стороны от стадии осветления, и их тепловые нагрузки существенно различаются по содержанию твердых примесей.
Очистка начинается с известкования: молочко извести добавляют для повышения pH сока и нейтрализации его естественной кислотности, в результате чего значительная часть взвешенных и растворённых примесей выпадает в осадок в виде кальциевых солей. Далее очистка и фильтрация удаляют большую часть этого хлопьевидного осадка вместе с почвой, песком и гравием, поступившими с урожаем. Предварительный подогрев и нагрев осуществляются в разных точках относительно этой границы, поэтому загрязнение двух этих стадий происходит по разным причинам.
| Обязанность | Сок на теплообменнике | Преобладающий риск загрязнения | Оборудование на данной мельнице |
|---|---|---|---|
| Предварительный подогрев сока | Сырой сок, содержащий мелкие частицы багассы, волокна, почву и гравий, а также хлопьевидный осадок извести. | Забивание каналов; образование мостиков и наматывание волокон в точках контакта пластин. | Пластинчатый теплообменник SF123 с широким зазором |
| Нагрев сока На участке перед испарительной установкой |
Очищенный сок с лаймом, в котором большинство примесей уже отфильтровано, с содержанием растворённых веществ примерно 25 %. | Остаточные мелкие твёрдые частицы в сочетании с накипью на горячей поверхности. | BR1.3 Пластинчатый теплообменник с широким зазором |
Задача предварительного подогрева является более сложной из двух. На этом этапе сок наиболее загрязнён и содержит твёрдые частицы, удаление которых предусмотрено остальной частью линии; стандартный набор каналов на этой стадии требует постоянного открывания. Задача подогрева менее загрязнена волокнистыми примесями, но температура остаётся высокой, а также проходят мелкие твёрдые частицы, которые неизбежно пропускает фильтрация.
Схема технологического процесса производства сахара
Широкая пластина с большим зазором — продается также как пластина свободного потока — сохраняет ту же раму, тот же принцип прессования пластины и ту же противоточную схему потока. Меняются только глубина прессования и рисунок. Канал между пластинами становится глубже, а точки контакта в потоковом пути уменьшаются или полностью исчезают. Из этой геометрии напрямую следуют два последствия:
Размер канала рассчитан на самый крупный твёрдый компонент, который сок реально способен переносить. Частицы и волокна, которые ранее вызывали образование «мостов», теперь могут свободно проходить через потоковый путь.
Поскольку внутри потокового пути отсутствуют точки контакта, волокно имеет меньше мест, за которые может цепляться и удерживать канал в закрытом состоянии, а накипь образуется на более гладкой поверхности.
Существует третий эффект, который стоит упомянуть, поскольку покупатели задают о нём вопросы: при одинаковом расходе пакет с широким зазором создаёт значительно меньшее падение давления по сравнению с плотным стандартным каналом при одинаковой загрязнённой нагрузке. Это обусловлено отчасти геометрией, а отчасти отсутствием частичных засорений, которые незаметно повышают сопротивление в течение производственного цикла.
Сами блоки выполнены по обычной конструкции из пластин и рамок с прокладками. Пакеты пластин можно разбирать — это имеет большее значение именно при загрязнённой нагрузке: когда наступает время очистки, пакет разбирают, а пластины извлекают и промывают по отдельности. Широкий зазор влияет на частоту такой процедуры, но не на возможность её выполнения на предприятии.
• Очистка перешла на условную основу
Вместо фиксированного графика очистки техническое обслуживание теперь планируется исходя из реального состояния теплообменника и наблюдаемой тенденции падения давления.
• Засорение перестало быть рутинной эксплуатационной проблемой
Более широкий потоковый канал позволял волокнам и твёрдым частицам проходить через него легче, снижая склонность к образованию отложений, которые со временем превращаются в засорения, блокирующие поток.
• Очистка превратилась в более простую механическую операцию
Пакет пластин можно было разъединить, пластины поднять и промыть, а затем собрать установку вновь без демонтажа обширной трубопроводной системы или ручного удаления уплотнённых волокон из узких каналов.
• Обработка пластин и прокладок стала менее трудоёмкой
Поскольку количество серьёзных засорений сократилось, при техническом обслуживании реже требовалось насильственное разъединение сильно загрязнённых пакетов пластин.
• Перепад давления стал полезным эксплуатационным индикатором
Стабильная тенденция перепада давления служила практическим показателем того, что теплообменник продолжает пропускать твёрдые частицы, а не постепенно накапливать их.
Если на вашем сахарном заводе возникают проблемы с отложением накипи при предварительном подогреве или нагреве, направьте нам три вещи: анализ сока (содержание сухих веществ, размер частиц, содержание волокон, pH, хлориды), параметры теплового режима (расход, температуры на входе и выходе, допустимое падение давления) и информацию о применяемом сегодня способе очистки. Наши инженеры предложат рекомендации по геометрии каналов, ориентировочную площадь пластин и режим очистки, основанный на срабатывании по падению давления, а не по календарному графику.
—
Связанное чтение
—Почему стоит использовать пластинчатые теплообменники с широким зазором
—Анализ инвестиций в пластинчатые испарители для концентрации сока
EN
AR
FR
DE
PT
RU
