安全可靠 便于維護(hù)

文 / 劉占利 楊海 呂霞

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

安全可靠 便于維護(hù)

文 / 劉占利 楊海 呂霞

全熱交換式燃?xì)鉄崴髟谌槠沸袠I(yè)的應(yīng)用——乳品行業(yè) CIP 清洗即 CLEAN IN PLACE(原位清洗 )，俗稱就地清洗系統(tǒng)。指不用拆開或移動(dòng)裝置，即采用高溫、高濃度的洗凈液，對(duì)設(shè)備裝置加以強(qiáng)力作用，把與食品的接觸面洗凈的方法。不分解生產(chǎn)設(shè)備，用簡(jiǎn)單操作方法安全自動(dòng)地清洗系統(tǒng)，幾乎被引進(jìn)到所有的食品，飲料及制藥等工廠。CIP 清洗不僅能清洗設(shè)備管道，而且還能控制微生物。

系統(tǒng)參數(shù)

乳品行業(yè)現(xiàn)有 CIP 和高溫殺菌系統(tǒng)，大部分采用蒸汽進(jìn)行加熱，各罐體內(nèi)的常溫水首先經(jīng)過板式蒸汽換熱機(jī)組加熱后不停的循環(huán)，直到每個(gè)不同罐體內(nèi)的水達(dá)到所需要的溫度，然后再進(jìn)入CIP 或殺菌工藝系統(tǒng)。

已知相關(guān)參數(shù)：

● CIP 堿液溫度：77 ℃ ；

● CIP 酸液溫度：75 ℃ ；

● 殺菌熱水溫度：95 ℃。

雖然 CIP 和殺菌系統(tǒng)都設(shè)有循環(huán)，即用過的水符合要求后再回流至各個(gè)罐體，但整個(gè) CIP 過程每天消耗的水量：600 ～ 800 t/d，殺菌過程每天消耗的水量：200 t/d。

熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

全熱交換式燃?xì)鉄崴鹘榻B

阿姆斯壯 Flo-Direct?是一種高效、緊湊的全不銹鋼全熱交換式燃?xì)鉄崴?。它具有效率高、安全可靠、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。適用于多種熱水應(yīng)用場(chǎng)合。

水從熱水器的頂部通過一系列校準(zhǔn)的噴嘴進(jìn)入熱水器，冷水沿著熱水器內(nèi)多棱不銹鋼填料環(huán)的床層（鮑爾環(huán)）向下流動(dòng)，并被不斷地打碎為越來越細(xì)小的水滴。燃燒器安裝在熱水器頂部，燃燒器通過位于熱水器中央的火焰管向下燃燒?；鹧婀苡龅竭M(jìn)入熱水器的冷水從而得到冷卻，全部燃?xì)舛荚诨鹧婀苤型瓿扇紵?，這種設(shè)計(jì)允許整個(gè)燃燒在干燥、低溫的環(huán)境中進(jìn)行并最大限度地減少氮氧化物（NO）和一氧化碳（CO）的產(chǎn)生。

火焰的熱量從火焰管底部進(jìn)入熱水器下部的腔體，并沿填料環(huán)床層向上緩慢流動(dòng)。下行的冷水與上升的熱氣以相反的方向穿過填料環(huán)床層，相互接觸，進(jìn)行高效熱交換。

圖1 全熱交換式燃?xì)鉄崴鳟a(chǎn)品簡(jiǎn)圖

表 全熱交換式燃?xì)鉄崴餍吞?hào) ：AFD-9000（在 50℃溫差最大熱水出水量 45 t/h）

產(chǎn)生的熱水像雨滴一樣落到熱水器底部的腔體，并被輸送泵傳送到儲(chǔ)罐中。阿姆斯壯 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴髟趩?dòng) 30 s 內(nèi)水溫就可達(dá)到 85℃。通過控制進(jìn)口冷水的流量來控制水溫，保證熱水系統(tǒng)的水溫恒定。

出口熱水的溫度可通過控制閥控制進(jìn)口冷水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)口冷水流量增大，出口熱水的溫度降低；反之，進(jìn)口冷水流量減少，則出口熱水的溫度升高。燃燒產(chǎn)生的煙氣從熱水器頂部排出，排煙溫度與進(jìn)水溫度相差不了幾度。

Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴髋c蒸汽——水加熱系統(tǒng)相比可節(jié)約 30%～60% 的燃料費(fèi)用，比傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴飨到y(tǒng)節(jié)能 15%～40%。標(biāo)準(zhǔn)熱水器的加熱量在 1×106～16×106BTU/h（292～4685 kW）?？蛻舳ㄖ频南到y(tǒng)每小時(shí)可以供熱水熱量最高可達(dá)25×106BTU（7 335 kW）。

工程主要優(yōu)勢(shì)：

● 高熱值熱效率高達(dá) 99.7%，是目前全球效率最高的燃?xì)鉄崴?

● 不結(jié)垢，免除了在運(yùn)行過程中的煩惱，無需水處理;

● 燃 燒 后 水 質(zhì) 符 合 CTE 標(biāo)準(zhǔn)；達(dá)到 NSF5 飲用水標(biāo)準(zhǔn)，并滿足多種全球水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

● 無內(nèi)部活動(dòng)部件；排煙溫度低（基本等同進(jìn)水溫度）；

● 水溫差可以從 6℃ ～78℃ ；全不銹鋼結(jié)構(gòu)；占地面積?。?/p>

● 結(jié)構(gòu)保修 5 年。

阿 姆 斯 壯 Flo-Direct?燃?xì)鉄崴髡嫉孛娣e小，高熱值熱 效 率 高 達(dá) 99.7% 以 上（ 低熱 值 約 為 110%）， 運(yùn) 行 安 全 可靠，便于維護(hù)，可在較差水質(zhì)下正常運(yùn)行，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能措施（ECM）和降低碳排放的理想選擇。阿姆斯壯 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴魈攸c(diǎn)：(美國(guó)專利號(hào)：5924391)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

阿 姆 斯 壯 Flo-Direct?全 熱交換式燃?xì)鉄崴髯罡叱鏊疁囟葹?85℃，設(shè)計(jì)常溫補(bǔ)水通過 Flo-Direct?燃?xì)鉄崴骷訜嶂烈欢ǖ臏囟龋ㄈ缂訜嶂?70℃）后，經(jīng)輸送泵進(jìn)入各個(gè)需要熱水的罐體內(nèi)（堿罐、酸罐等，若清水罐需要熱水，也可來自 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴鳎?。然?CIP 或殺菌熱水再經(jīng)過蒸汽加熱至所需的溫度，即整個(gè) CIP 和殺菌系統(tǒng)和現(xiàn)有的保持一致，僅僅在前端增加了 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴髯鳛槌跏碱A(yù)熱及使用過程中的熱水補(bǔ)充。

此外，也可于工廠內(nèi)的洗澡用水系統(tǒng)相連。一部分熱水（洗澡用水量：50 t/d）經(jīng)過水水混合閥（ 溫 度 控 制 在 50 ℃ ～ 60 ℃） 后流入生活熱水儲(chǔ)罐。

熱水輸送泵設(shè)在 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴鞯某鏊畟?cè)，熱水由輸送泵從熱水器水箱中抽出，通過水泵加壓后，經(jīng)過管網(wǎng)送到各水罐。

通過現(xiàn)場(chǎng)查看，F(xiàn)lo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴髦比紶t（含輸送泵）可以安裝在緊靠鍋爐房的庫房?jī)?nèi)。燃?xì)夤艿揽梢灾苯訌腻仩t房?jī)?nèi)的天然氣管道接過去，同時(shí)由于節(jié)省了蒸汽，即節(jié)省了蒸汽鍋爐的出力（耗氣量），這部分燃?xì)饬靠捎糜?Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴髦比紶t，因此也不需要天然氣的擴(kuò)容。還需要冷水管道引入 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴?，熱水通過輸送泵和新增管道接入原有 CIP 系統(tǒng)。

投資效益分析

乳品行業(yè)現(xiàn)有 CIP 和殺菌系統(tǒng)全部使用蒸汽加熱，而改進(jìn)后系統(tǒng)使用燃?xì)夂驼羝鳛闊嵩?。由?Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴鞯募訜嵝蔬h(yuǎn)遠(yuǎn)高于蒸汽系統(tǒng)的加熱效率，可以節(jié)約這一部分熱效率差的能量。

● 目前蒸汽系統(tǒng)整體熱效率：80%；

● 燃?xì)鉄嶂担?6 220 kJ/m3；

● 全年運(yùn)行時(shí)間：300 d ；

● 熱水使用量：600 t/d（考慮 CIP 和殺菌）；

● 使用燃?xì)獾募訜釡厣?0-20 =50℃ ；

● 天然氣價(jià)格：3.60 元 /m3。

按照蒸汽蒸發(fā)潛熱 2 200 kJ/ kg，使用 Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴骱罂晒?jié)省蒸汽量每天57 t，再考慮 20% 安全系數(shù)，至少可節(jié)約蒸汽量 45 t/d，這樣原蒸汽鍋爐應(yīng)該可停用一臺(tái)，而使用Flo-Direct?全熱交換式燃?xì)鉄崴魈娲?/p>

按照以上參數(shù)計(jì)算：凈節(jié)能效益約為 65 萬元 /年，設(shè)備及安裝工程總投資估算約為 125 萬元，項(xiàng)目投資回收期 ＜2 年。 ●

接P19很快地就出現(xiàn)了變化。反復(fù)的表面質(zhì)量狀況檢查檢驗(yàn)，通常是在CIP 原位清潔和設(shè)備停機(jī)之后，常常會(huì)在不銹鋼容器表面出現(xiàn)局部性的變化，例如劃痕、局部變色以及腐蝕，而這些表面質(zhì)量的變化都必須如實(shí)地記錄在檢測(cè)報(bào)告之中。企業(yè)的質(zhì)量保證部門必須就這些檢驗(yàn)報(bào)告中記錄的不銹鋼容器表面質(zhì)量變化情況做出決定，可以繼續(xù)使用或者不得繼續(xù)使用。

很多情況下要對(duì)檢測(cè)報(bào)告中記錄的表面質(zhì)量變化再次進(jìn)行核查，如果劃痕是在維護(hù)保養(yǎng)過程中因拆卸容器內(nèi)的攪拌裝置而劃傷的，或者是由生產(chǎn)環(huán)境引起的腐蝕，則不能在藥品生產(chǎn)過程中繼續(xù)使用了。因此，在這種情況下盡快的采用有效的方法把不銹鋼容器的表面修復(fù)到符合專業(yè)技術(shù)規(guī)范要求的狀態(tài)下就非常必要了。

這種現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)解決方案可以是局部的機(jī)械修磨和隨后的局部陽極（電化學(xué)）的清理和完全受控的工藝技術(shù)過程、化學(xué)過程的再鈍化。有經(jīng)驗(yàn)的表面修復(fù)技術(shù)人員能夠幫助您在很短的時(shí)間里修復(fù)好受損的劃傷表面。這樣的表面修復(fù)技術(shù)能夠把生產(chǎn)設(shè)備和相互連接系統(tǒng)因不銹鋼容器修復(fù)而停機(jī)的時(shí)間縮短到最低程度。在許多情況下，也可以在不中斷其他生產(chǎn)過程的情況下完成不銹鋼容器表面劃痕的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。這也提高了制藥設(shè)備的生產(chǎn)能力、降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

不銹鋼的耐腐蝕性能取決于其在純金屬不銹鋼表面形成的、薄薄的氧化鉻鈍化層。在氧化層、焊接燒蝕變色和往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦變色的區(qū)域內(nèi)以及帶有鐵素體污垢（磨損）的區(qū)域內(nèi)，機(jī)械加工的區(qū)域內(nèi)（例如磨削、噴丸等等），都會(huì)妨礙形成密致的鈍化層或者會(huì)影響鈍化層的均勻密致性能。只有符合專業(yè)技術(shù)規(guī)范的處理好不銹鋼材料的表面、焊縫之后才能保證不銹鋼容器的耐腐蝕性能。因此，在完成任何一種不銹鋼表面的化學(xué)處理或者電化學(xué)處理之后、例如在完成了表面酸洗或者電解拋光之后，都建議對(duì)不銹鋼材料表面進(jìn)行鈍化處理。鈍化時(shí)的鈍化液有助于在不銹鋼表面重新生成一層細(xì)密的氧化鉻層。在鈍化處理時(shí)，濕式鈍化處理技術(shù)能夠更快的生成細(xì)密均勻的氧化鉻層。生成氧化鉻層之后就完成了不銹鋼容器的全部修復(fù)，可以繼續(xù)使用了。劃痕或者局部腐蝕的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)能夠讓不銹鋼容器用戶快速的、可靠的修復(fù)受損的不銹鋼容器，使它們重新回到原來認(rèn)證檢驗(yàn)時(shí)的表面質(zhì)量，能夠讓生產(chǎn)過程在符合技術(shù)規(guī)范要求的設(shè)備條件下順利進(jìn)行下去。 ●

本文作者供職于阿姆斯壯機(jī)械(中國(guó) )有限公司。