蒸發器出現異常故障判斷及解決方法

文/劉殿宇 張立軍 蔡永建

（1 華禹乳品機械制造有限公司；2 上海本優機械制造有限公司）

蒸發器在使用過程中會出現一些異?，F象，如分離器料位上漲，冷凝水中有料液出現，蒸發溫度升高，冷凝器冷卻效果下降，不出料等。出現這些問題時應及時查找原因并給以解決，否則會影響生產，影響產品質量。實際上，這些異常現象的出現與蒸發器的使用維護有關。

1 分離器料位上漲

分離器料位上漲有以下3 種可能原因：一是分離器連接處的法蘭、活接松動，或膠墊老化，分離器器體、出料管道等存在漏點；二是進料量過大；三是出料泵機械密封損壞，系統真空被破壞。

解決方法是：法蘭、活接松動時應進行鎖緊；膠墊老化時應及時檢查并更換膠墊；分離器器體、出料管道等有漏點時應逐一進行排查，找到漏點位置并進行補焊；泵機械密封磨損嚴重時應及時進行更換。

2 冷凝水中出現料液

料液進入冷凝水中有以下4 種可能原因：一是蒸發器中某一效管子（或板片）出現了泄露，料液從此效料液側進入冷凝水側，導致冷凝水中有料液，這種泄漏多數是換熱管（或板片）出現漏點造成的。二是預熱器發生泄漏，蒸發器（尤其是降膜式蒸發器）是在高于或等于沸點溫度條件下進料，預熱器的冷凝水一般是接入蒸發器殼程中或與蒸發器殼程中冷凝水一起匯集于一個總管排出，如果預熱器發生泄漏，料液就會進入到殼程中，再進入到冷凝水中。預熱形式分為體內預熱、體外預熱2 種。體內預熱是指在蒸發器的殼程中利用蒸汽進行預熱，這種預熱多以盤管或列管形式進行；體外預熱是指預熱過程在蒸發器的體外完成，多以列管、盤管或板式換熱器形式進行。三是操作不當導致料液倒灌至冷凝器中，冷凝水中自然會有料液出現。四是由于物料特殊，在生產開始時產生大量霧沫，二次蒸汽夾帶大量霧沫進入蒸發器殼程或冷凝器的二次蒸汽殼程一側，從而進入冷凝水中，待蒸發參數穩定，這種霧沫夾帶情況會減少甚至消失，霧沫其實就是料液。解決方法是按照排除法逐一進行排除，找到泄露源并解決。

3 蒸發溫度升高

3.1 各效熱量計算不守恒

在蒸汽壓力不變的情況下，蒸發溫度升高的原因之一是物料與熱量計算不守恒。物料與熱量計算不守恒導致各效蒸發面積計算不正確、分配不正確，尤其是直接采用一次蒸汽加熱的一效換熱面積過大，二效、三效換熱面積過小，特別是二效換熱面積過小會導致各效蒸發溫度過高。以用于生產奶粉的RNJM03-5000型三效降膜式蒸發器為例，各效蒸發換熱面積分別是125、63、62 m2，正常的蒸發溫度分別是70～72、57～65、45～50℃，非正常蒸發溫度分別是78～82 、70～75 、55～60 ℃，蒸發溫度高說明熱量過剩，熱量計算不守恒，其后果是各效結垢、結焦嚴重。結焦表明大多數蛋白質已出現變性，隨后一旦進入到噴霧干燥生產段，生產出的產品在進行沖調復原試驗時會有大量白點上浮，出現黑點沉積。此外，用于生產奶粉的多效降膜式蒸發器更不能按照等面積原則進行設計，否則結垢、結焦現象將非常嚴重。

3.2 熱泵噴嘴磨損嚴重

蒸發溫度升高的另一個可能原因是蒸汽熱泵噴嘴磨損嚴重。蒸汽熱泵主要由噴嘴、吸入室、擴散管、保溫層及外包皮等組成。理論計算包括噴射系數計算和熱泵結構尺寸計算2 部分。噴射系數（μ）為吸入蒸汽量（G1）與工作蒸汽量（G0）的比，即μ=G1/G0，它表示的是耗用1 kg高壓蒸汽時抽取進行再壓縮的二次蒸汽的量，μ值越大越節能。如果計算選取上不合理，如噴射系數過小，則蒸汽耗量加大，整個蒸發系統給熱熱量出現剩余，各效加熱溫度隨之升高，長時間運行就會造成結垢、結焦，尤其對熱敏性物料（如牛奶、蛋品、色素、茶濃縮汁等）的蒸發來說更要注意；如噴射系數過大，反而會降低生產能力。因此，熱泵噴射系數大小直接關系到耗用蒸汽的數量及設備的使用效果，是熱壓縮蒸發器的一個主要設計參數。

蒸汽噴射系數的確定方法有2種，一是利用圖線直接確定，二是采用差值的方法確定，前者誤差較大，后者誤差較小，因此一般用后者確定熱泵噴射系數。無論采用哪種方法，都要根據壓縮比和膨脹比2 個參數來確定噴射系數。壓縮比（σ）是指熱泵排出蒸汽壓力（P4）與吸入蒸汽壓力（P1）的比值，即σ=P4/P1；膨脹比（β）是指熱泵工作蒸汽壓力（P0）與吸入蒸汽壓力（P1）的比值，即β=P0/P1。熱泵噴嘴的材質一般是耐磨的不銹鋼材料，如1Gr13。噴嘴如果磨損嚴重，在蒸汽壓力不變的情況下，就會導致蒸汽耗量增大，從而使各效蒸發溫度升高。解決方法是檢查噴嘴的磨損程度，如果磨損量超過1 mm,則應該及時更換噴嘴，使蒸發器各蒸發參數恢復至原來的范圍內。

4 冷凝器冷卻效果下降

冷凝器的冷卻水量及水溫是蒸發器的重要參數。冷卻水量不足或冷卻水溫升高都會直接導致蒸發器蒸發溫度升高，蒸發量降低。設計時用戶必須提供當地比較準確的冷卻水參數。我國南北方的冷卻水溫度差別較大，且都是循環水，即使是使用同一型號蒸發器蒸發同一種物料，南北方的蒸發參數也會有所不同。蒸發器的冷卻水給水量是確定的，為保持系統真空度穩定，冷卻水溫不能有較大波動，冷卻水溫穩定，蒸發參數才會穩定。因此，必須定期向循環水池中補充冷水以保持冷卻水溫基本穩定。此外，降膜式蒸發器及冷凝器的安裝高度都較高，因此需要定量供水才能保證冷凝器的進水量。需要特別說明的是，如果生產車間是管網供水，則必須考慮蒸發器的冷卻水量是否充足，如果水量不能滿足，則應考慮單獨供水。曾經出現過由于管網供水，冷卻水從低水位流走而導致蒸發器冷卻水量不足，進而冷凝二次蒸發量降低、蒸發溫度升高、蒸發量急劇下降的例子。冷卻效果下降的另一個原因是冷凝器結垢，這種情況最為普遍，管壁水垢導致傳熱效果降低，也會降低蒸發量。因此，要對冷凝器做不定期的檢查，不定期地進行酸洗或堿洗。

5 小結

蒸發器在使用過程中出現異常現象，多數情況是因為設備某個零部件或某個參數發生了改變，因此要保持設備運行的穩定，必須對設備做定期檢查、定期保養，及時發現問題并給以解決，否則有可能出現突發異?，F象，影響正常生產。