國(guó)內(nèi)糖廠真空系統(tǒng)主要分為兩類：一是使用水噴射冷凝器（如圖1所示）；二是使用塔板式冷凝器加真空泵（如圖3所示）。前者的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，容易維護(hù)；缺點(diǎn)是：水、電消耗量大，真空度不高，尤其對(duì)于將冷卻水循環(huán)使用的糖廠，水溫偏高時(shí)使其效能降低。后者的優(yōu)點(diǎn)是：真空度高，用水量比前者少，能耗也較少；缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)總體比較復(fù)雜，投資費(fèi)用大，操作繁瑣，設(shè)備的維修維護(hù)比較麻煩。兩個(gè)都各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)的糖廠的蒸發(fā)和煮糖工段大部分都是使用前者。為此廣西機(jī)械工業(yè)研究院在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)研制出同時(shí)具備上述兩者優(yōu)點(diǎn)的設(shè)備——高效冷凝噴射器（如圖2所示）。該設(shè)備集兩者的優(yōu)點(diǎn)于一身，是糖廠真空系統(tǒng)設(shè)備更新?lián)Q代的理想設(shè)備。本文就廣西機(jī)械工業(yè)研究院在德保華宏糖廠成功推廣應(yīng)用的高效冷凝噴射器進(jìn)行具體分析討論，并與傳統(tǒng)的水噴射冷凝器進(jìn)行比較。

　　1.1 高效冷凝器結(jié)構(gòu)

　高效冷凝噴射器是在傳統(tǒng)水噴射冷凝器的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，由圖1和圖2可以看出，兩種噴射器主要有三點(diǎn)不同：

　?。?）進(jìn)汽位置不同，傳統(tǒng)水噴射冷凝器是從吸氣室旁進(jìn)入，而高效冷凝噴射器從頂部進(jìn)入；

　?。?）噴嘴布置不同，高效冷凝噴射器除了噴射噴嘴外，還增加了橫向的噴霧噴嘴；

　?。?）增加了水過(guò)濾器，有效防止噴嘴堵塞。

　　1.2 高效冷凝噴射器工作過(guò)程

　　高效冷凝器的工作過(guò)程與傳統(tǒng)的水噴射冷凝器的工作過(guò)程基本相同，都是利用水的射流作用，在射流水的高速遠(yuǎn)動(dòng)過(guò)程中，與它周?chē)牡臍怏w產(chǎn)生傳熱作用，使水蒸汽冷凝并吸入不凝縮氣體，形成水氣混合物在尾管排出，同時(shí)在噴射器內(nèi)部形成真空。然而，由于高效冷凝噴射器與傳統(tǒng)水噴射冷凝器在結(jié)構(gòu)上有上面所說(shuō)的三個(gè)不同點(diǎn)，所以它們的工作過(guò)程又有著以下兩點(diǎn)區(qū)別：

　?。?）熱交換過(guò)程不同：高效冷凝噴射器采用了分別具有噴霧冷凝和噴射抽吸功能的噴嘴，即噴霧噴嘴和噴射噴嘴。冷卻水經(jīng)過(guò)噴霧噴嘴后噴出傘狀的霧化水，使得冷卻水與汁汽的接觸面積增大，熱交換條件好，使可凝性氣體迅速凝結(jié)成水而形成真空。其傳熱原理有點(diǎn)類似塔板式冷凝器。剩下的不凝縮氣體通過(guò)噴射噴嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，從而使真空進(jìn)一步提高，其原理與傳統(tǒng)水噴射冷凝器相同，但由于殘留的不凝縮氣體較少，需要對(duì)其所做的壓縮功較小。而傳統(tǒng)水噴射冷凝器只有噴射噴嘴，可凝性氣體和不凝性氣體同時(shí)經(jīng)過(guò)射流水抽吸后在尾管進(jìn)行熱交換而排出形成真空，由于噴射水流比較集中，表面積小，冷卻水與汁汽的熱交換面積小，因此需要有足夠的水壓保證射流水有很大的流速來(lái)抽吸所有的汁汽。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)水噴射冷凝器的熱交換效率較低，要做的壓縮功較大，所以耗水量也較大，并且真空不能保證很高。

　　（2）進(jìn)水不同：高效冷凝噴射器增加了水過(guò)濾排渣裝置，水先經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后再進(jìn)入噴嘴，有效防止水中的雜質(zhì)進(jìn)入噴嘴造成堵塞。而留在過(guò)濾器內(nèi)被過(guò)濾下來(lái)的雜質(zhì)只需打開(kāi)排渣裝置的扳手即可自動(dòng)清除。傳統(tǒng)水噴射冷凝器則沒(méi)有這一功能，容易造成噴嘴堵塞，而且堵塞之后清理困難，需要停機(jī)打開(kāi)人孔蓋才能清理，既影響生產(chǎn)又增加勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　對(duì)于傳統(tǒng)水噴射冷凝器，進(jìn)水的溫度對(duì)它的工作效能有非常大的影響。水溫升高，則真空度下降，當(dāng)水溫超過(guò)40℃后則真空度下降更快。水溫對(duì)于高效冷凝噴射器也有同樣影響，不過(guò)由于高效冷凝噴射器吸取了塔板式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)，采用了噴霧噴嘴，大大增加了冷卻水與蒸汽的熱交換面積，汽液進(jìn)行熱交換比較充分，因此水溫的影響有所降低。根據(jù)實(shí)際使用表明，當(dāng)水溫不超過(guò)50℃時(shí)，高效冷凝噴射器可正常使用，且真空穩(wěn)定。

　　2 高效冷凝噴射器在德保華宏公司的應(yīng)用情況

　　華宏公司現(xiàn)有5個(gè)煮糖罐（其中2個(gè)30m3，3個(gè)40m3），高效冷凝噴射器安裝在其中一臺(tái)30m3煮糖罐上，其余煮糖罐安裝傳統(tǒng)水噴射冷凝器。華宏公司與廣西機(jī)械工業(yè)研究院、廣西電力測(cè)試研究院成立一個(gè)測(cè)試小組，于07/08年榨季元月16號(hào)進(jìn)行測(cè)試，比較如下：

　　2.1 理論用水量

　　在制糖企業(yè)，水噴射冷凝器主要用于蒸發(fā)罐和煮糖罐的抽真空，而蒸發(fā)罐和煮糖罐工作的時(shí)候其所需要抽取的氣體以水蒸汽為主，不凝縮氣體極少。因而水噴射冷凝器以冷凝為主，其熱交換所需水量，一般遠(yuǎn)多于排除不凝縮氣體所用水量。因此，可按熱平衡關(guān)系用下式計(jì)算出水噴射冷凝器所需的水量：

　　式中，Q——噴射器用水量，m3/h；

　　I——汁汽的熱焓，kJ/kg；

　　G——冷凝器進(jìn)汽量，m3/h；

　　T1——冷凝器進(jìn)水溫度，℃；

　　T2——冷凝器排水溫度，℃；

　　——水的重度，取1t/ m3。

　　在進(jìn)水溫度相同的條件下，由于高效冷凝噴射器采用噴霧噴嘴，霧化冷凝的表面積大，汽液進(jìn)行熱交換比較充分，所以排水溫度要比傳統(tǒng)水噴射冷凝器高出4~6℃左右。

　　當(dāng)煮糖罐內(nèi)煮糖溫度為65℃、真空為-86.5kPa時(shí)相應(yīng)蒸汽的熱焓I=2620.4453kJ/kg。取傳統(tǒng)水噴射冷凝器的進(jìn)水溫度為25℃，排水溫度為40℃；而高效冷凝噴射器進(jìn)水溫度為25℃，排水溫度為45℃。根據(jù)熱平衡方程可以計(jì)算得出傳統(tǒng)水噴射冷凝器與高效冷凝噴射器不同規(guī)格型號(hào)的用水量對(duì)照表如下所示：

　　為了驗(yàn)證高效冷凝噴射器的節(jié)水率，測(cè)試小組利用超聲波流量計(jì)對(duì)噴射器的用水量進(jìn)行測(cè)量。待測(cè)試的傳統(tǒng)水噴射冷凝器和高效冷凝噴射器都是安裝在30m3煮糖罐上，安裝高度相同，且它們的進(jìn)水管都是連接在同一條進(jìn)水母管上。測(cè)試結(jié)果如下表所示：

　　進(jìn)水壓力（MPa） 煮糖罐真空度（MPa） 煮糖罐規(guī)格（m3） 進(jìn)水量（m3/h）

　　傳統(tǒng)水噴射冷凝器 0.15 0.078 30 320

　　高效冷凝噴射器 0.15 0.086 30 230

　　由上表可知，在相同的進(jìn)水壓力下，用于同規(guī)格的煮糖罐時(shí)，高效冷凝噴射器比傳統(tǒng)水噴射冷凝器節(jié)水：（320-230）/320×100%=28.1%。并且高效冷凝噴射器達(dá)到的真空度更高。

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　　進(jìn)水壓力的選擇

　　對(duì)于傳統(tǒng)的水噴射冷凝器，我們一般取其進(jìn)水壓力0.2~0.3MPa，如果是用于糖廠煮糖罐這種以冷凝為主的場(chǎng)合，其進(jìn)水壓力也要在0.15MPa以上，才能保證真空度達(dá)到0.08MPa的使用要求。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到水壓波動(dòng)以及管路損失等的影響，傳統(tǒng)的水噴射冷凝器進(jìn)水壓力一般為0.2MPa以上。對(duì)于高效冷凝噴射器，一般剛開(kāi)機(jī)的時(shí)候煮糖罐內(nèi)不凝氣體較多，因此剛開(kāi)機(jī)時(shí)取進(jìn)水壓力為0.1MPa以便盡快排除掉不凝氣體，當(dāng)真空度達(dá)到0.08MPa以上時(shí)，就可以將進(jìn)水壓力調(diào)節(jié)到0.05MPa左右，這樣就能使煮糖罐內(nèi)的真空度維持在0.08MPa~0.088MPa的真空度。

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　　結(jié)論

　　高效冷凝噴射器在傳統(tǒng)水噴射冷凝器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，吸取了塔板式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)，具備了以下特點(diǎn)：

　?。?）設(shè)備安裝容易，可在傳統(tǒng)水噴射冷凝器基礎(chǔ)上安裝；

　?。?）噴嘴不易堵塞，耐用，且更換方便；

　?。?）節(jié)水，在用于相同煮糖罐的情況下比傳統(tǒng)水噴射冷凝器節(jié)水25%以上；

　?。?）進(jìn)水壓力要求不高，只需0.05~0.1MPa，即可達(dá)到86.5kPa真空度，真空穩(wěn)定；

　?。?）設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，投資和維護(hù)費(fèi)用低。

　　高效冷凝噴射器具備以上特點(diǎn)，目前已在德保糖廠成功使用，相信它在制糖行業(yè)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。