一种新型的XLC冷凝器在糖厂的应用

谢连城，唐运周，唐 柳，梁洪云，梁家枝，叶庆钦，周 健，莫家年，刘世和，谢 茗

（1.广西工业职业技术学院，广西 南宁 530007；2.南宁糖业股份有限公司伶俐糖厂；3.广西南宁东糖新凯糖业有限公司；4.广西绿地球能源科技有限公司；5.南宁市马士特糖机设备制造有限公司）

一种新型的XLC冷凝器在糖厂的应用

谢连城1，唐运周1，唐 柳1，梁洪云2，梁家枝2，叶庆钦3，周 健3，莫家年4，刘世和4，谢 茗5

（1.广西工业职业技术学院，广西 南宁 530007；2.南宁糖业股份有限公司伶俐糖厂；3.广西南宁东糖新凯糖业有限公司；4.广西绿地球能源科技有限公司；5.南宁市马士特糖机设备制造有限公司）

新型冷凝器；应用

1 糖厂使用的真空设备

目前国内除了北方糖厂和部分炼糖厂还在使用“冷凝器+真空泵系统”外，南方绝大部份甘蔗糖厂都在使用印度式的高效冷凝器（含国产仿制型及改进型）。

此二种真空设备的性能如下。

1.1 “冷凝器+真空泵系统”

这是国内外至今仍在很多糖厂使用的传统的真空冷凝设备，其由一台淋洒式冷凝器与一台真空泵组成，属干式接触式冷凝器，其工作原理是淋洒式冷凝器起冷凝作用，真空泵起排除空气（包括不凝结气体）的作用。其优点是：真空度较高，在所有的真空冷凝系统中，用水量是最少的。其缺点是：第一，价格较贵。一套真空系统包括一台淋洒式冷凝器和一台真空泵，其市场价格是其它类型冷凝器的3倍左右；第二，维修费用大。榨季中真空泵全天运转，容易损坏，粗略估算，真空泵在使用三年后的维修费用约为每年每台一万元；第三，耗电多。一台淋洒式冷凝器的供水和一台真空泵的总耗电要比一台高效喷雾冷凝器的耗电多；第四，电机、真空泵运转振动噪音大，污染环境，不符合工厂环保的要求。随着糖业技术的发展，国内无论是新建厂还是老厂技改都已经不选用这种设备，而选用喷射雾化式冷凝器来取而代之。

1.2 印度式的高效喷射雾化冷凝器

自从广西糖厂于2003/2004年榨季引进由印度SEDL公司制造的高效喷射雾化式冷凝器后，经过国内多家糖厂使用，该种冷凝器在水量充足水温不是很高的条件下能达到较高的真空度，而其价格又要比真空泵系统低得多，且其结构也较简单，无任何机械运转部件，操作、调节、维护也简便，生产期不用专人管理；能耗比真空泵系统低。相对于当时还在使用的TDP水喷射冷凝器和真空泵系统这两种传统的冷凝设备而言，印度喷射雾化式冷凝器是有其优越性的。但经过十多年的使用，此类印度式的高效冷凝器的缺陷也逐步暴露出来了：不但用水量大而且真空度受生产条件的变化影响很大。

例如，开榨初期，在天气较冷水温较低水压蒸气量稳定的生产条件下，大部份此类高效冷凝器的真空度还是比较高的，但当天气转暖，进水温度升高到30℃时，就会发现此类印度式的高效冷凝器的真空度会开始降低，水温越高，真空度越低，当水温达到32～36℃时，真空度就会降低至0.084～0.086MPa；当水温达到37℃及以上时，真空度就会严重降低至0.080～0.082MPa甚至低于0.080MPa。

还有，当水压严重偏低时，如某厂今年整个榨季水压只有0.01～0.07MPa，大部份时间都在0.03～0.04MPa之间，这样低的水压使得此类印度式的高效冷凝器的抽吸效能较差，即使水温在22～28℃时真空度也只有0.084MPa，高水温时更是只有0.080～0.082MPa甚至更低。

降低水温的最好办法就是增加冷却塔，但这需要较大的投资和场地；换大的冷凝器不但费工耗资，而且会形成长期大马拉小车的低效状况。

在实际生产中大家都有体会，加大水量后真空度往往会不升反降！这又是什么原因呢？

这就是目前国内外糖厂使用的各种印度式高效水喷射冷凝器普遍存在的设计缺陷所导致。

目前国内糖厂使用的各种高效水喷射冷凝器设计的喉部直径都是固定的，喷嘴也是固定常开（或常闭）式的。生产期间冷凝器的喉部直径无法调整，常开（或常闭）式的喷嘴的开闭也不能调整（如要调整只能停机堵塞喷嘴或打开喷嘴）。生产厂家所设计此类高效水喷射冷凝器各部位的尺寸都是根据其选定的技术参数通过计算确定的。例如Φ1200印度高效冷凝器设计的最高水温就是35℃，冷凝的蒸气量是21t/h。在稳定的生产条件下，在其设计技术条件范围内（主要是蒸气处理量和进水温度、进水压力）真空度是有保证的。但如生产条件发生变化，工况技术条件超出了其设计技术条件范围，就无法保证冷凝器能达到设计的真空度。当需要冷凝的蒸气量增加（如缩短煮糖时间）或进水温度超过35℃时，按照正常的供水量真空度肯定要下降，而为了保持真空度则必须加大供水量，但水量过大往往又会造成喉部和尾管排水不畅导致冷凝器真空度的迅速降低，严重的还会导致冷凝水倒流进煮糖罐的生产事故。这是目前国内外糖厂使用的各种高效水喷射冷凝器由于设计缺陷所带来的弊端，也是长期以来欧美发达国家的糖厂不使用此种高效水喷射冷凝器的原因。

2 XLC型冷凝器的优点

该型号冷疑器就是针对目前国内外糖厂使用的这种印度式高效水喷射冷凝器存在的缺陷而设计的，与这些冷凝器相比，具有以下的特点。

第一，设计射水筒内分隔成3～5个设置有一定数量的喷射嘴和喷雾嘴的密封水室，每个密封水室的进水管均由一个气动碟阀控制。

第二，设计喉部装置有一个由8～16个气缸推动的射流通道直径可调的多层同心变径阀；同心变径阀可进行3～5档变径调节。

第三，通过自动调控上水管设置的自控碟阀的开度和密封水室的气动碟阀使水压稳定在0.05～0.15MPa范围。

第四，通过控制水压在0.05～0.15MPa，真空度在0.086～0.090MPa而使容器内物料温度控制在54～65℃内。

3 XLC型冷凝器的试用情况

新凯、伶俐糖厂在2015/2016年榨季分别使用XLC－1200B型冷凝器于55m3甲糖罐和乙糖罐，使用效果证明了其具有的优点。

3.1 节水

新凯、伶俐糖厂的使用情况显示，在入水温度为23~36℃范围内，在相同的工况条件下，达到相同的真空度，该冷凝器与目前各糖厂使用的同规格的四种高效水喷射冷凝器相比，有较好的节水效果。

新凯、伶俐糖厂的冷凝器进水管均没有安装流量计，那么如何体现本专利产品的节水效果呢？我们是根据各种冷凝器实际使用的喷嘴（包括喷射嘴和喷雾嘴）的总截面积来比较其用水量的。根据流体力学原理，在相同的工况条件下(进水温度、压力和形成的真空度相同)，各种冷凝器喷嘴的流速是相同的，因此冷凝器喷嘴的总截面积与流量成正比，总截面积越大，流量也就越大。本专利产品进水量设计为4个档位，具体为：

1#档设计的喷嘴（包括喷射嘴和喷雾嘴）的总截面积比其它高效水喷射冷凝器的喷嘴（包括喷射嘴和喷雾嘴）的总截面积少31.8～42.2%，理论推算节水率为31.8～42.2%。

2#档设计少13.8～27%；理论推算节水率为13.8～27%。

3#档设计少11.8～多4.5%，理论推算节水率为11.8～多用水率4.5%。

4#档设计多4.5～23.4%。理论推算多用水率为4.5～23.4%。

从新凯煮甲糖的使用情况看，在本榨季新凯糖厂的水压只有0.01~0.07MPa，加热蒸汽汽压基本为零的工况条件下煮甲糖。

水温在23~31℃时可以使用1档。

水温在32~34℃时可以使用2档。

水温在35~37℃时可以使用3档。

水温在38~40℃时可以使用4档。

都可以稳定保持0.086~0.090 MPa的真空度和54~65℃的糖膏温度且糖膏对流良好。现场显示屏照片，见图1、图2。

图1 新凯糖业2016年3月4日煮甲糖（糖膏液位35m3）时的显示屏

图2 新凯糖业2016年3月13日煮甲糖（糖膏液位55m3）时的显示屏

根据本榨季新凱糖厂当班师傅发来的59天106罐糖的201张现场显示屏照片记录统计。

实际使用的档位为：

开1#档 61次 占30.3%。

开2#档 89次 占44.3%。

开3#档 36次 占17.9%。

开4#档 15次 占7.5%。

以实际使用的档位计算，节水率为14.6%。

如果以天数计算，则：

水温在17~31℃的有44天占74.6%，可以使用1档煮甲糖；

在32~34℃的有14天占23.7%，可以使用2档煮甲糖；

在35~36℃的有1天占1.7%，可以使用3档煮甲糖。

以水温为依据调控档位，理论计算节水率可达28.1%。

3.2 处理能力大

由于部分采用可调喷嘴和喉部装置有可进行3～4档变径调节的同心变径阀，因而可提高处理能力约33～50%，其调节幅度高达218%。以用于55m3煮糖罐的XLC－1200型冷凝器为例，其处理能力调节范围接近与40～80m3煮糖罐配套使用的Φ1100～Φ1500印度式高效水喷射冷凝器，亦即最小处理能力相当于Φ1100的印度式高效水喷射冷凝器，最大处理能力接近Φ1500的印度式高效水喷射冷凝器。

3.3 操作灵活方便，真空度高且稳定

由于该型号设备的处理能力大，3~4档调节幅度大，操作灵活方便，因此在生产中随时可以根据糖膏液面、水温、水压的变化及煮炼的要求，通过灵活方便的换档操作使真空度能根据需要在0.086~0.090 MPa范围内任意实行自动或手动调节，糖膏温度亦能根据需要在54~65℃范围内任意调节且糖膏对流良好，因而能保证整个榨季不管气温和冷凝器水温、水压如何变化都能稳定保持0.086~0.090 MPa的真空度和54~65℃的糖膏温度且糖膏对流良好。

该型号设备的这一优点在新凯糖厂得到了充分的体现，本榨季新凯糖厂的水压很低，只有0.01~0.07MPa，大部份时间都在0.03~0.04MPa之间，即使水温较低（大部份时间在31℃以下），但使用旧式高效水喷射冷凝器的2、3号55m3甲糖罐的真空度仍显示波动大且明显偏低，当水温升高时降低更严重，但使用该型号设备的1#罐的真空度却始终高而稳定。

以下是新凱糖厂的统计数据。

根据1#罐当班师傅发来的59天106罐甲糖的201张照片记录统计，平均真空度为0.0885MPa。

根据2016年1月5日~2016年3月15日煮836罐甲糖（种）的车间《甲糖膏煮炼岗位记录表》的统计数据：

说明：1#罐使用新型XLC—1200B型冷凝器，2#罐、3#罐使用旧式的NLZ—12高效水喷射冷凝器。根据以上统计数据，新型XLC—1200B型冷凝器在节水14.6%的情况下，平均真空度仍然比旧式的NLZ—12高效水喷射冷凝器高0.002MPa。

与新凯糖厂相比，伶俐糖厂本榨季的水压高，但水温也较高，煮乙糖（种）整个榨季都能保持高真空度，当班师傅发来的全榨季434张照片显示0.088~0.093MPa的真空度达410次占94.5%，全榨季的平均真空度为0.0895MPa也高于新凯糖厂，可见该型号设备用于甲乙糖都有较好的效果。而且434张照片统计显示，0.091~0.093MPa的高真空度有103次占23.7%，这样高的真空度必然会导致过低的糖膏温度，显然于煮糖不利。该型号设备可以通过降档操作来适当降低真空度，使之保持最适宜的真空度，既有利于煮糖又能节水。现场显示屏照片，见图3、图4。

4 该型号设备的性能及设计技术指标

该冷凝器是在目前国内糖厂广泛使用的高效水喷射冷凝器成熟技术的基础上加以创新发展而成，是传统高效水喷射冷凝器的升级换代产品，其核心部件多层同心变径阀是采用不锈钢材质制造，由8～16个小气缸推动；3～5个密封水室也是采用不锈钢材质制造的全封闭式的，无须检修维护；每个密封水室用一个气动蝶阀控制；同心变径阀与密封水室的气动蝶阀配合动作，有全自动和手动（电控）两种控制方式，产品技术成熟，设备操作便捷，运行安全可靠，维护简单，高效节能。产品设计技术指标见表1。

图3 伶俐糖厂2016年3月2日煮乙种（液位48m3）时的显示屏

图4 伶俐糖厂2016年1月24日糖膏液位25m3时的显示屏

表1 产品设计技术指标（2016/2017年榨季XLC－1200B修定版）

5 小结

在加大榨量时，可以通过加大煮糖罐的入汽量和提高冷凝器的调节档位，在保证稳定的高真空度的同时达到提高煮糖罐的蒸发强度，缩短煮糖时间，提高煮糖罐使用效率的目的。例如，可以把甲糖的煮炼时间从2.5～3h缩短到1.5h左右。同时在整个榨季中，能在煮糖过程中在上水温度23～43℃范围内，始终稳定保持0.086～0.090MPa的真空度和54～65℃的糖膏温度，糖膏对流好、吸收好，废蜜纯度必然会降低，煮炼收回率自然会提高。

TS243.4

B

2095-820X（2016）03-06

2016-03-14