安全可靠 便于維護

文 / 劉占利 楊海 呂霞

生產現場

安全可靠 便于維護

文 / 劉占利 楊海 呂霞

全熱交換式燃氣熱水器在乳品行業的應用——乳品行業 CIP 清洗即 CLEAN IN PLACE(原位清洗 )，俗稱就地清洗系統。指不用拆開或移動裝置，即采用高溫、高濃度的洗凈液，對設備裝置加以強力作用，把與食品的接觸面洗凈的方法。不分解生產設備，用簡單操作方法安全自動地清洗系統，幾乎被引進到所有的食品，飲料及制藥等工廠。CIP 清洗不僅能清洗設備管道，而且還能控制微生物。

系統參數

乳品行業現有 CIP 和高溫殺菌系統，大部分采用蒸汽進行加熱，各罐體內的常溫水首先經過板式蒸汽換熱機組加熱后不停的循環，直到每個不同罐體內的水達到所需要的溫度，然后再進入CIP 或殺菌工藝系統。

已知相關參數：

● CIP 堿液溫度：77 ℃ ；

● CIP 酸液溫度：75 ℃ ；

● 殺菌熱水溫度：95 ℃。

雖然 CIP 和殺菌系統都設有循環，即用過的水符合要求后再回流至各個罐體，但整個 CIP 過程每天消耗的水量：600 ～ 800 t/d，殺菌過程每天消耗的水量：200 t/d。

熱水系統設計

全熱交換式燃氣熱水器介紹

阿姆斯壯 Flo-Direct?是一種高效、緊湊的全不銹鋼全熱交換式燃氣熱水器。它具有效率高、安全可靠、設計簡單、操作方便的優點。適用于多種熱水應用場合。

水從熱水器的頂部通過一系列校準的噴嘴進入熱水器，冷水沿著熱水器內多棱不銹鋼填料環的床層（鮑爾環）向下流動，并被不斷地打碎為越來越細小的水滴。燃燒器安裝在熱水器頂部，燃燒器通過位于熱水器中央的火焰管向下燃燒。火焰管遇到進入熱水器的冷水從而得到冷卻，全部燃氣都在火焰管中完成燃燒，這種設計允許整個燃燒在干燥、低溫的環境中進行并最大限度地減少氮氧化物（NO）和一氧化碳（CO）的產生。

火焰的熱量從火焰管底部進入熱水器下部的腔體，并沿填料環床層向上緩慢流動。下行的冷水與上升的熱氣以相反的方向穿過填料環床層，相互接觸，進行高效熱交換。

圖1 全熱交換式燃氣熱水器產品簡圖

表 全熱交換式燃氣熱水器型號 ：AFD-9000（在 50℃溫差最大熱水出水量 45 t/h）

產生的熱水像雨滴一樣落到熱水器底部的腔體，并被輸送泵傳送到儲罐中。阿姆斯壯 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器在啟動 30 s 內水溫就可達到 85℃。通過控制進口冷水的流量來控制水溫，保證熱水系統的水溫恒定。

出口熱水的溫度可通過控制閥控制進口冷水的流量進行調節。進口冷水流量增大，出口熱水的溫度降低；反之，進口冷水流量減少，則出口熱水的溫度升高。燃燒產生的煙氣從熱水器頂部排出，排煙溫度與進水溫度相差不了幾度。

Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器與蒸汽——水加熱系統相比可節約 30%～60% 的燃料費用，比傳統的燃氣熱水器系統節能 15%～40%。標準熱水器的加熱量在 1×106～16×106BTU/h（292～4685 kW）。客戶定制的系統每小時可以供熱水熱量最高可達25×106BTU（7 335 kW）。

工程主要優勢：

● 高熱值熱效率高達 99.7%，是目前全球效率最高的燃氣熱水器;

● 不結垢，免除了在運行過程中的煩惱，無需水處理;

● 燃 燒 后 水 質 符 合 CTE 標準；達到 NSF5 飲用水標準，并滿足多種全球水質標準；

圖2 系統設計方案

● 無內部活動部件；排煙溫度低（基本等同進水溫度）；

● 水溫差可以從 6℃ ～78℃ ；全不銹鋼結構；占地面積小；

● 結構保修 5 年。

阿 姆 斯 壯 Flo-Direct?燃氣熱水器占地面積小，高熱值熱 效 率 高 達 99.7% 以 上（ 低熱 值 約 為 110%）， 運 行 安 全 可靠，便于維護，可在較差水質下正常運行，是企業實現節能措施（ECM）和降低碳排放的理想選擇。阿姆斯壯 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器特點：(美國專利號：5924391)。

系統設計方案

阿 姆 斯 壯 Flo-Direct?全 熱交換式燃氣熱水器最高出水溫度為 85℃，設計常溫補水通過 Flo-Direct?燃氣熱水器加熱至一定的溫度（如加熱至 70℃）后，經輸送泵進入各個需要熱水的罐體內（堿罐、酸罐等，若清水罐需要熱水，也可來自 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器）。然后 CIP 或殺菌熱水再經過蒸汽加熱至所需的溫度，即整個 CIP 和殺菌系統和現有的保持一致，僅僅在前端增加了 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器作為初始預熱及使用過程中的熱水補充。

此外，也可于工廠內的洗澡用水系統相連。一部分熱水（洗澡用水量：50 t/d）經過水水混合閥（ 溫 度 控 制 在 50 ℃ ～ 60 ℃） 后流入生活熱水儲罐。

熱水輸送泵設在 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器的出水側，熱水由輸送泵從熱水器水箱中抽出，通過水泵加壓后，經過管網送到各水罐。

通過現場查看，Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器直燃爐（含輸送泵）可以安裝在緊靠鍋爐房的庫房內。燃氣管道可以直接從鍋爐房內的天然氣管道接過去，同時由于節省了蒸汽，即節省了蒸汽鍋爐的出力（耗氣量），這部分燃氣量可用于 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器直燃爐，因此也不需要天然氣的擴容。還需要冷水管道引入 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器，熱水通過輸送泵和新增管道接入原有 CIP 系統。

投資效益分析

乳品行業現有 CIP 和殺菌系統全部使用蒸汽加熱，而改進后系統使用燃氣和蒸汽作為熱源。由于 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器的加熱效率遠遠高于蒸汽系統的加熱效率，可以節約這一部分熱效率差的能量。

● 目前蒸汽系統整體熱效率：80%；

● 燃氣熱值：36 220 kJ/m3；

● 全年運行時間：300 d ；

● 熱水使用量：600 t/d（考慮 CIP 和殺菌）；

● 使用燃氣的加熱溫升：70-20 =50℃ ；

● 天然氣價格：3.60 元 /m3。

按照蒸汽蒸發潛熱 2 200 kJ/ kg，使用 Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器后可節省蒸汽量每天57 t，再考慮 20% 安全系數，至少可節約蒸汽量 45 t/d，這樣原蒸汽鍋爐應該可停用一臺，而使用Flo-Direct?全熱交換式燃氣熱水器替代。

按照以上參數計算：凈節能效益約為 65 萬元 /年，設備及安裝工程總投資估算約為 125 萬元，項目投資回收期 ＜2 年。 ●

接P19很快地就出現了變化。反復的表面質量狀況檢查檢驗，通常是在CIP 原位清潔和設備停機之后，常常會在不銹鋼容器表面出現局部性的變化，例如劃痕、局部變色以及腐蝕，而這些表面質量的變化都必須如實地記錄在檢測報告之中。企業的質量保證部門必須就這些檢驗報告中記錄的不銹鋼容器表面質量變化情況做出決定，可以繼續使用或者不得繼續使用。

很多情況下要對檢測報告中記錄的表面質量變化再次進行核查，如果劃痕是在維護保養過程中因拆卸容器內的攪拌裝置而劃傷的，或者是由生產環境引起的腐蝕，則不能在藥品生產過程中繼續使用了。因此，在這種情況下盡快的采用有效的方法把不銹鋼容器的表面修復到符合專業技術規范要求的狀態下就非常必要了。

這種現場修復技術解決方案可以是局部的機械修磨和隨后的局部陽極（電化學）的清理和完全受控的工藝技術過程、化學過程的再鈍化。有經驗的表面修復技術人員能夠幫助您在很短的時間里修復好受損的劃傷表面。這樣的表面修復技術能夠把生產設備和相互連接系統因不銹鋼容器修復而停機的時間縮短到最低程度。在許多情況下，也可以在不中斷其他生產過程的情況下完成不銹鋼容器表面劃痕的現場修復。這也提高了制藥設備的生產能力、降低了企業的生產成本。

不銹鋼的耐腐蝕性能取決于其在純金屬不銹鋼表面形成的、薄薄的氧化鉻鈍化層。在氧化層、焊接燒蝕變色和往復運動摩擦變色的區域內以及帶有鐵素體污垢（磨損）的區域內，機械加工的區域內（例如磨削、噴丸等等），都會妨礙形成密致的鈍化層或者會影響鈍化層的均勻密致性能。只有符合專業技術規范的處理好不銹鋼材料的表面、焊縫之后才能保證不銹鋼容器的耐腐蝕性能。因此，在完成任何一種不銹鋼表面的化學處理或者電化學處理之后、例如在完成了表面酸洗或者電解拋光之后，都建議對不銹鋼材料表面進行鈍化處理。鈍化時的鈍化液有助于在不銹鋼表面重新生成一層細密的氧化鉻層。在鈍化處理時，濕式鈍化處理技術能夠更快的生成細密均勻的氧化鉻層。生成氧化鉻層之后就完成了不銹鋼容器的全部修復，可以繼續使用了。劃痕或者局部腐蝕的現場修復能夠讓不銹鋼容器用戶快速的、可靠的修復受損的不銹鋼容器，使它們重新回到原來認證檢驗時的表面質量，能夠讓生產過程在符合技術規范要求的設備條件下順利進行下去。 ●

本文作者供職于阿姆斯壯機械(中國 )有限公司。