一、 在線全自動除垢蒸發器的效益
蒸發器主要應用于制糖、制鹽、燒堿、制藥、海水淡化、食品、化工等多個重要的行業領域。
蒸發設備是高能效設備之一，在制鹽總成本中能源費要占其60%，其他行業成本中能源費要占其35%。
嚴重影響蒸發器效率，引起能耗高的兩個因素：
1、為減少結垢和提高效率，現有的蒸發工藝采用強制循環泵、化學清洗、電磁處理、超聲波處理、水處理藥劑等技術方法已達到防垢的目的，但防止污垢仍是熱學和節能領域中未得到根本解決的全球性的問題。
例如，江西瑪德精細化學工業有限公司的硫酸銨連續蒸發結晶器，其蒸發量：20t/h，采用2臺強制循環泵FJX450、FJX500型，總功率120Kw，每年耗電費為90多萬元。
例如，核總公司711礦電化廠年產2萬噸的燒堿蒸發器，采用的強制型循環泵80Kw，仍然3小時小洗，7小時大洗。因此，焦點之一是周期性停車清洗和強制循環泵高耗能對生產效益的嚴重影響。
2、加熱管內殘留的污垢使傳熱系數下降30%(甚至所有的加熱管被全部堵死)，這就需要頻繁的周期性停車清洗，從而生產能力至少降低了近一半，且增大了蒸汽消耗和清洗成本。因此，第二個焦點就是重點研發流體傳熱面的在線全自動清洗除垢保潔技術。
2004年12月底國家發改委發布的我國第一個《節能中長期專項規劃》，計劃中指出，每百萬美元的國內生產總值能耗，比世界平均水平高2.4倍，比美國、歐盟、日本、印度分別高2.5、4.9、8.7、0.43倍，提出的十大保障措施之六是“加快節能技術開發、示范、推廣”。《在線全自動清洗除垢保潔的先進技術》，不僅自動清洗傳熱面除垢防垢、節能、節水、節電、節蒸汽效果顯著，而且結構簡單，維修方便，可持續運行等。
針對快速長垢的冷卻器、結晶器、濃縮蒸發器、結晶蒸發器、蒸餾塔（精餾塔）塔底再沸器、冷凝器等等流體傳熱設備。我公司科研團隊經過多年研究、開發，終于研制成功，向國內外公開的《流體傳熱面自動除垢清洗技術》(簡稱為：在線全自動除垢蒸發器，專利號：201120150134.3, 流體傳熱面自動除垢裝置，專利號：201120165562.3)，該高新技術在線全自動除垢過程中不需要增加任何驅動動力及運行費用，為國內外首創。這項尖端科研成果的重大突破，將為我國施行的《節約能源法》作出卓越的貢獻。
◆在線全自動除垢蒸發器技術已經進行了多次原理試驗，獲得了很好的效果，同時已經在蒸發工藝得到廣泛應用。
◆在自然循環蒸發器的傳熱面在一小時后鹽垢厚度達到5.2mm；
◆同樣蒸發工藝條件下，這種高新技術的傳熱系數能夠長時間穩定，比強制循環作業下的清潔無垢時傳熱面還高15%，運行兩小時后傳熱面提高6倍之多。
◆該高新技術與美國公司相比（1995年11月在我國中鋁公司的傳熱系數曲線數據），我公司擁有自主知識產權的《流體傳熱面自動除垢清洗技術》比美國效率高出3.5倍！是德國TAPROGGEL REINIGUN公司發明的膠球在線清洗技術效率的4.2倍。
二、 在線除垢原理介紹
1. 攪混傳遞強化過程機理
液態化球粒在螺旋流離心力場下富集到傳熱面上，形成了滾動、滑移的貼面運動的基本力學模型。滑動球粒與壁面之間的收斂間隙在貼壁滾動球粒表面與液體之間的粘性摩擦力帶動下，又形成的動壓液膜，進而形成了封閉的攪混渦流，且進一步誘發出兩攪混渦流之間的二次渦流。
攪混渦流擾動管內壁介質，減薄邊界層，既可達到傳熱強化的效果，又可實現自動在線清洗。流體自動清洗動力元件的使用，使管內流體相對于傳熱面的運動速度變大，雷諾數相應變大，湍流邊劇烈，從而使管內壁對流體傳熱熱阻R1減少，且其在線除垢作用使管內壁污垢熱阻R2幾乎為零。據此，傳熱過程的總熱阻R顯著減少，傳熱系數K值極大，即提高170%，蒸汽耗量明顯降低15%，耗電量降低90%，設備投資成本總降低8～15%。 這些渦流在傳熱面法向的分速度穿越邊界層，對傳熱面的質量傳遞率的貢獻，遠大于無球粒滾動攪混時的上升流和下掃流。加上球粒滑動對傳熱面的邊界層連續擾動，明顯地優于傳統流態化的粒子對傳熱面的隨機碰撞強化。
2. 自動防垢過程機理
由于高效的球粒貼面運動攪混傳遞強化，一方面減小了過飽和溶液中懸浮微晶沉積到傳熱面成為晶核的幾率，另一方面使得傳熱面滯流層的溫度梯度明顯下降，過飽和度顯著下降，加上球粒的連續滑移擾動，有效地抑制結晶的生長過程實現防垢。因此，防垢機理本質上是傳遞強化過程的必然結果。
3. 自動除垢過程機理
高效的球粒貼面運動攪混傳遞強化防垢后，傳熱面不會出現毫米級厚如冰堅硬的結晶垢，而是各自獨立，不是聯接成片的結晶鹽垢—類似薄霜那樣的嫩垢，與傳熱面沾附強度較低，易為球粒連續滑移擦洗，也是最容易結垢(鈣、鎂離子)物料的克星。其過程本質是初垢（或嫩垢）被貼面滑移流態化球粒的不間斷擦洗清除的過程。從而實現了連續蒸發、連續結晶、連續自動消除了管內的污垢熱阻，很大程度上提高了流體傳熱面的傳熱效率。
三、應用范圍
這項高新技術——《流體傳熱面自動除垢清洗技術》廣泛應用于外循環式、中央循環式、升膜式、列管式蒸發器、冷凝器、冷卻器等和流體傳熱面的全自動除垢。 |
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