杨燕媛，梁积勋，郑盛果
（广西吉然科技有限公司，广西南宁530007）
摘要：论述糖厂蒸发罐加热器内壁积垢的形成，通过物理 机械方法高效清除积垢，该方法具有操作方便、结构简单、清洗效率高的特点，从而提高加热管传热效率，以达到糖厂提能增效的目的。
关键词：蒸发罐；加热管；积垢；清除；方法；高效
0 前言
在糖厂生产过程中，蒸发罐的内壁上沉积下厚薄不均的积垢，积垢会影响加热管的传热效率，蒸发 罐的蒸发效能下降，会造成糖厂热能的损失，只有通过增大传热温差才能恢复其原有的生产能力。因此， 蒸发罐运行一定的时间后，必须除垢且应彻底，如果清除积垢不彻底，则在蒸发罐再次投入运行之后，其积垢的产生速度更快，从而破坏糖厂生产均衡性，降低生产能力，增加能耗。
传热理论和生产实践表明，在一定的设备条件下，积垢是对传热系数影响最大的一个因素，因为积垢的热导率非常小。随着积垢厚度的增加，热阻就更大，传热系数便迅速下降。因此，减少积垢的生成，按时轮洗蒸发罐，保持加热面干净，就可以保持较高 的传热系数，提高生产能力。
糖厂对蒸发罐加热管内壁积垢的清除工作，大多采用外包形式，或者投入半自动清洗装置去完成 这项工作。目前外包清洗的工具大多也是采用高压 枪清洗，使用高压枪清洗过程，会存在清洗不全面、 清洗效果不佳的问题，同时对于工人操作来说，由于水压力大的原因，会存在一定的安全隐患。采用机 械清洗方法虽然具有清洗效率高、减少劳动力人数 和降低人工操作安全危险因素等优点，但是单纯采 用机械清洗存在的问题是积垢清洗不完全，也会影 响加热管传热效率。
从除垢效果、经济节能、安全因素等方面考虑， 通过物理加机械除垢的方法使得蒸发罐加热器内壁积垢清除得更彻底，提高加热管热传递效率，同时不影响加热管使用寿命。
1 物理加机械除垢方法
1.1 物理除垢
先向加热管通入锅炉产生的经过脱硫脱硝除尘后的废气，再向加热管吹入冷空气，废气和冷空气交 替通入。在吹入冷空气时加热管冷却收缩的速度比 附着在加热管上的污垢收缩速度快，使得污垢容易 剥离加热管，再利用超声波促使剥离的污垢掉落或粉碎。反复的热胀冷缩及超声波过程使除垢的速度 快、效率高、环保节能、容易操作和节省人力。
1.1.1 物理除垢工作流程
第一，打开入气孔，向蒸发罐中通入废气，废气的 温度为60~80℃，通入速率为10毫升/分钟，同时将蒸 发罐加热管加热至100℃，气压为50MPa，恒压保温。
第二，重复上面的操作步骤，每隔30min，打开排气孔，加热管停止加热，向入气孔吹入冷风冷却10min后，冷风为加压吹入的冷空气，吹入速率为150毫升/分钟，开启超声波发生器超声5min，超声频率为10kHz，如此循环反复3次。
第三，关闭入气孔，将蒸发罐冷却降压至大气压。
1.1.2 物理除垢的优点
物理除垢采用经环保处理后的锅炉废气，通过 热胀冷缩的原理，将加热管内壁积垢通过超声波振 动，使得积垢易于脱落。其作为蒸发罐加热管内壁积垢清除工作的预处理，对下一步机械操作除垢的效果更加显著和快捷。
1.2 机械除垢
为确保蒸发罐加热管内壁积垢清除得更彻底， 采用机械操作，主要是通过伸缩折叠式自动通洗机 来完成清洗工作，其结构示意图，如图1所示。
1.2.1 机械除垢工作流程
第一，设备推到蒸发罐人孔外，将设备的伸缩机构对齐人孔后，启动伸缩装置。
第二，机构缓缓伸进蒸发罐内，当整个通洗装置全部进入蒸发罐后，将水平轴上的定位中心轴对准 蒸发罐内预装的定位支撑装置。
第三，停止机构水平伸缩装置的驱动，启动升降驱动马达，驱动整个机构下降，将定位中心轴插入 定位支撑装置，有检测装置检测定位到位后，启动通
洗装置摆动平台。
第四，将通洗装置驱动旋转到与旋转摆动轴垂直，通洗装置摆动限位块限位及锁定立轴，通洗装置 摆动到位检测装置到位，同时旋转摆动驱动装置上 的旋转摆动驱动齿轮与蒸发罐内预装的旋转摆动驱动内齿轮啮合。
第五，机构均定位无误后，将通洗管对准第一个 孔，并设定为原点，连接高压水设备，按下自动通洗启 动，通洗管上下驱动电机启动，上下通洗，通洗到位后 有检测装置，通洗管复位后，通洗装置的水平走位及 旋转走位进行自动对位、定位，再次进行自动通洗。
第六，通洗结束后停止所有驱动，并复位。
第七，驱动通洗装置摆动平台将通洗装置摆动 到与旋转摆动轴水平，由通洗装置折叠后托块负重， 启动旋转摆动装置将摆动装置摆回0点的位置。
第八，由旋转摆动装置折叠后托块支撑，完成后 启动机构升降装置将机构升起，与人孔入口对齐，启 动机构水平伸缩装置将整个机构缩出蒸发罐外，通洗工作完成。
1.2.2 机械除垢的优点
一是采用伸缩折叠式自动通洗机清除积垢，一 个通洗机可负责6个蒸发罐的清除工作，当完成一个 罐体的清除工作后，机构执行部件自动退出罐体外， 接着下一个罐体的操作。
二是伸缩折叠式自动通洗机具有记忆功能，把所要清洗的加热管按先后顺序编好的数控程序输入 到电脑里，对加热管逐条进行清洗，不会有漏洗或者重复清洗等现象发生，从而全面提高清洗质量。
三是积垢清除效果好，操作简单，提高加热管传 热效率，节约糖厂能源消耗，提高糖厂生产效率和经 济效益。
2 物理加机械除垢效果分析
使用物理加机械除垢，从人员数量上分析，可由 3人减少至2人操作完成，人数减少了33.3%；从时间上分析，可从24个工时减少至11个工时，清除工作时 间缩短了54.16%；从清洗频次，即到下一次清洗间 隔的时间，可由原来的7天延长至10天清洗一次，清 洗频次减少了30%，从而可延长蒸发罐的运行时间。
使用物理加机械除垢的方法清除糖厂蒸发罐加 热管内壁积垢，除垢效果好、提升除垢效率、提高糖 厂生产能力，减少能源消耗。
3 结论
采用物理加机械除垢的方法来清除糖厂蒸发罐 加热器内壁积垢，其中在机械除垢前预先使用物理除垢的方法，将积垢层较厚的部位先通入高温废气， 后吹入冷空气，循环交替，再利用超声振动，将部分 较厚的积垢层去除。最后采用机械操作即伸缩折叠 式自动通洗机，利用高压水射流通洗技术和电脑自 动控制系统相结合来完成积垢的清除。其采用车载移动式机构设计，满足糖厂不同蒸发罐之间轮流通 洗的需要，通洗加热管内壁积垢，提高通洗效率，安全且节约劳动力成本，提高加热管传热性能的同时 降低了糖厂能源消耗，物理加机械除垢的技术可在制糖企业中推广使用。
参考文献
［1］ 李虹霞.超声空化防除垢与水力空化防除垢和强化传热 实验研究［D］.中国科学院研究生(工程热物理研究所)，2009.
［2］ 胡朝阳,刘彩霞,刘跃进,李宗会.换热管在线阻垢清洗技术研究进展［J］.化工设计通讯,2009.35(01):47-64.
［3］ 孙宝江,田仲强,周长山.高压注水管网积垢清洗新技术研究［J］.石油大学学报（自然科学版）.1995（04）:58-62.
注：文章转载《广西糖业》2018年8月，照片来自网络。如涉及作品内容、版权等问题，请与贞自然联系，第一时间做删除处理。
附：
量子管通环，为物理水处理法
在阻垢、缓蚀上有化学法所无法比拟的优点，只要水能够达到的地方都能够进行处理，特别是化学法无法很好处理的一些高温设备和水流死角。 而量子管通环的阻垢、缓蚀性能好坏只与它定制的振动波有关系， 水质本身对处理效果的影响并不大，所以，对水汽车间高碱度、高硬度循环水的阻垢、缓蚀处理可以尝试使用量子管通环。
量子管通环由特种合成材料（硅和铝等）组成，是一种在亚原子级能够稳定储存和记忆及释放量子信息（超精微振动波）的高科技产品。
德国 IAB 公司利用 LPL 激光振动技术将超精微振动波刻录到量子管通环中， 在量子管通环安装于管道上的瞬间， 超精微振动波即被持续恒量地释放出来，透过管壁传入水中。水接纳这种振动波并将其按水流方向传播开， 其速度远远高于水本身的流速， 就连管路中很少流动的死角也被载上这种振动波，在振动波的作用下，水的活性得到极大加强，大的水分子团变成小的分子团，甚至单个的水分子，溶解和包含垢的能力增强，对已形成的锈/垢进行分化瓦解。
同时，超精微振动波作用于水中的钙、铁、镁等相关物质，使其物理特征发生改变。
比如碳酸钙晶体的微观结构从针晶状（比表面积大，容易吸附成团形成致密的硬垢）变为圆球状（比表面积小，晶体之间不容易吸附），在有水流的情况下被带走，在静态的水中呈软絮状沉淀于容器底部，而不易板结成硬垢。新安装的管道不会结硬垢、生锈或长菌藻，旧管道中的原有锈蚀、老垢等也逐步溶解消除，并最终在管道内壁形成保护性氧化层，管道内壁不再出现腐蚀。
通过以上对量子管通环作用原理的分析， 其功能特性比较适合处理水汽车间高碱度、高硬度循环水。
量子水处理技术作为一种全新的防垢，缓蚀，除菌藻，清洁、环保水处理技术，具有其他方法所不能比拟的特点:
(1)主要试剂是“超精微震动波”，不需要添加任何化学试剂，不会产生二次污染，自然环保;使用期间不仅能达到阻蚀、除垢除锈、*菌灭藻的效果，而且长时间保持稳定。
(2)安装简便:没有电源，不用切割管道，两个半环用螺栓紧固即可，对现有管道系统不造成任何影响，是目前所有除垢装置中安装最为简便的。
(3)零维护、运行费用:一旦安装即不用任何检测和维护，不用电源，无人工、药剂、检测等运行费用。
(4)节能节水效果好:由于结垢，管路系统热传导效率降低最多可达50%以上，系统补充用水量可高达1倍以上，能源消耗增加可达10%以上。
(5)延长系统使用寿命:对管路系统在内壁形成保护膜，若管道外无腐蚀，理论上管道寿命将无限期延长。
(6)效费比高:在达到药剂处理同等效果的条件下，综合考虑节省人工、药剂、维护、能耗、延长管道寿命等因素，其效费比是传统化学除垢方法的3～10倍。
