螺旋螺紋管換熱器在液體洗滌液生產中的應用

姚 彬

（中國中輕國際工程有限公司，北京，100026）

1 前言

在液體洗滌劑（如洗潔精、洗衣液等）的生產過程中，工藝軟水在產品配方中的含量占有較大比例，其中一定比例的常溫軟水還需要進行加熱，因此，軟水的加熱成為了液體洗滌劑生產過程中的重要一步。

現有的液體洗滌劑生產大多都是間歇性操作。傳統工藝中，在軟水儲罐中安裝加熱盤管，通入蒸汽，從而加熱為熱軟水。這種加熱方式最大的弊端就是加熱時間長，不及時，需要提前進行熱軟水的制備。由于間歇式加熱方式速度慢，熱軟水的供用量不適用大型生產裝置的需要。在最近幾年的生產工藝中，螺旋螺紋管換熱器逐漸代替了這種傳統的加熱方式，即直接將冷軟水通入螺旋螺紋管換熱器，瞬時加熱成為熱軟水。

2 優勢

螺旋螺紋管換熱器具有以下優勢：

2.1 換熱效率高，能充分利用蒸汽潛熱

盡管螺旋螺紋管換熱器體積小巧，但由于其獨特的螺旋纏繞結構，氣態介質在換熱管束中停留時間長，加熱更加充分。

2.2 換熱器體積小，安裝維護方便

傳統工藝中，需要根據液洗配制罐容積的大小以及同一時間的生產情況等相關條件，計算出生產一批液體洗滌劑所需要的熱軟水用量以及熱軟水制備時間，從而，確定熱軟水儲罐的體積，并且需要設置2個儲罐，一個為配制罐輸送溫度穩定的熱軟水，另一個則進行熱軟水的制備，因此熱軟水儲罐會占用較大的空間。螺旋螺紋管換熱器體積只有與其相當的一般管殼式換熱器體積的1/5左右，節省空間，同時也因為體積小、重量輕，便于安裝、拆卸和清洗，減少了一次安裝及后期維護費用，可以不設設備安裝基礎，直接與管道連接。加熱后的熱軟水只需要存放在一個體積比較小的緩沖罐內即可，與傳統加熱方式相比，熱軟水儲罐的體積明顯減小，不僅節約了建筑空間，同時也節省了設備投資。

2.3 換熱系數高

換熱系數的高低反映了換熱器的性能優越與否，在特定的工況下，螺旋螺紋管換熱器傳熱系數最高可以達到12000kcal/m2·℃·h。

表1

2.4 使用壽命長

螺旋螺紋管換熱器采用換熱管束最小間隙設計，有效消除了湍流抖振現象，延長了換熱器的使用壽命。

3 計算對比

在同樣的條件下，傳統盤管加熱方式和螺旋螺紋管換熱器的換熱面積的計算如下：

3.1 采用蒸汽盤管

已知條件見表1。

假設盤管的加熱時間為1h：

熱量Q=V×ρ×Cph(t出-t進)/t=15h1000h1h(50-19)/1=465000kcal/h

經實際現場測量，得出傳熱系數K的范圍為500～1000kcal/m2·℃·h，

在此取其平均值：K=750 kcal/m2·℃·h

表2

需要蒸汽量=Q/H=465000/504.3=922.07kg/h

3.2 采用螺旋螺紋管換熱器

已知條件見表2。

熱量Q=WhCph(t出-t進)=15h1000h1h(50-19)=465000kcal/h

經實際現場測量，得出傳熱系數K的范圍為3500~4000kcal/m2·℃·h，

在此取其平均值：K=3700 kcal/m2·℃·h

需要蒸汽量=Q/H=465000/504.3=922.07kg/h

由于兩種加熱方式的傳熱系數相差很大，因此，導致最終的換熱面積也有很大的不同。

4 結論

由上述計算可知，當軟水的流量和加熱時間都在相同的情況下，螺旋螺紋管換熱器和盤管式加熱面積相比，前者的換熱面積僅為后者的五分之一。可見，螺旋螺紋管換熱器的加熱面積要小很多。因此，螺旋螺紋管換熱器可以大幅度提高制備熱軟水的效率，在短時間內瞬時加熱，即可達到設定的溫度。