1、引言
　　酒精工業(yè)是十分重要的有機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一,又是新興的能源工業(yè)之一。酒精在食品、醫(yī)藥、化工、燃料和國(guó)防工業(yè)等方面都有著廣泛的用途。在酒精生產(chǎn)中, 水的用量很大, 根據(jù)各廠的管理水平、生產(chǎn)工藝、設(shè)備選型及原料的不同, 每生產(chǎn)一噸酒精用水量從幾十噸到一百多噸不等。在生產(chǎn)過(guò)程中, 水除了部分用于工藝配料外, 大部分是用于冷卻物料,如: 糖化醪的冷卻; 酒母、發(fā)酵醪的冷卻; 酒精蒸餾的冷凝、冷卻等, 可見(jiàn)在酒精生產(chǎn)中使用冷卻器的工序、部位很多, 在設(shè)計(jì)過(guò)程中, 冷卻器選型和設(shè)計(jì)將對(duì)酒精廠節(jié)約用水產(chǎn)生重要的影響。
    2、冷卻器的選擇原則
　　冷卻器的種類(lèi)很多, 如何合理地使用冷卻器, 以獲得較好的傳熱效果, 通過(guò)多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐, 我認(rèn)為在選擇冷卻器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
　　必須符合工藝要求; 換熱效率要高; 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用可靠, 成本低廉; 安裝、檢修、清洗方便。
    3、酒精廠常用冷卻器的種類(lèi)及應(yīng)用特性
　　以往酒精廠常用的冷卻器主要有三種, 即: 沉浸蛇管式冷卻器、噴淋蛇管式冷卻器和列管式冷卻器。這些冷卻器都不同程度的存在傳熱效率低、易結(jié)垢、不易清洗、體積較大、材料耗量大等缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善, 如螺旋板式冷卻器、板式冷卻器這些傳熱效率高的設(shè)備正逐步應(yīng)用于酒精生產(chǎn)中, 并取得了良好的實(shí)際效果見(jiàn)表一。
　　蛇管冷卻器、噴淋冷卻器、列管式冷卻器已在酒精生產(chǎn)中使用多年, 下面著重談?wù)劚救嗽谠O(shè)計(jì)中對(duì)螺旋板式冷卻器和板式冷卻器的應(yīng)用。
    4、螺旋板式冷卻器的應(yīng)用
　　由于螺旋板式冷卻器具有傳熱效率高,可實(shí)現(xiàn)完全逆流,不易結(jié)垢,特別適用帶有懸浮物、流體物料換熱的突出優(yōu)點(diǎn),而酒精生產(chǎn)中糖化醪和發(fā)酵醪具有固形物含量高的特點(diǎn),因此,在淀粉酒精廠設(shè)計(jì)中,采用螺旋板式冷卻器取代噴淋冷卻器來(lái)冷卻糖化醪,以解決傳熱效率低,易沉淀堵塞等問(wèn)題,取得較好效果。
以3000t/ 年淀粉酒精廠為例:
根據(jù)熱量平衡原理: FK△tm = GC1 ( T2 - T1)
換熱面積　F =GC ( T2 - T1)/K△tm(1)
平均溫度差　△tm =( T2 - t1) - ( T1 - t2)/ln(T2 - t1/T1 - t2)(2)
耗水量　　W =GC1 ( T2 - T1)/C2 (t2 - t1)(3)
　　根據(jù)式(1) 、(2) 、(3) 及工藝物料衡算, 計(jì)算比較了螺旋板式冷卻器與噴淋冷卻器的各使用參數(shù),見(jiàn)表2 。
　　從表2 可以看出, 使用螺旋板式冷卻器不僅可以節(jié)省換熱面積, 節(jié)約投資, 而且可以大大節(jié)約冷卻水, 其用水量?jī)H為噴淋冷卻器的6512 % , 以3000t/年淀粉酒精廠為例, 按年生產(chǎn)300 天計(jì), 每年可以節(jié)約用水量43920t 。同時(shí), 由于螺旋板式冷卻器結(jié)構(gòu)緊湊, 其占地面積僅為噴淋冷卻器的十分之一, 可使車(chē)間設(shè)備布置更加合理緊湊。
　  對(duì)于規(guī)模較大的酒精廠, 采用螺旋板式冷卻器取代發(fā)酵罐內(nèi)冷卻蛇管進(jìn)行罐外循環(huán)冷卻, 不僅可以節(jié)約用水, 而且發(fā)酵罐內(nèi)無(wú)死角, 清洗方便, 同時(shí)增加了發(fā)酵罐的有效容積, 提高了設(shè)備利用率。目前, 由于云南省內(nèi)酒精廠規(guī)模偏小, 尚無(wú)采用發(fā)酵罐外循環(huán)冷卻方法。國(guó)內(nèi)一些規(guī)模較大的酒精廠, 如邯鄲酒廠(發(fā)酵罐容積V = 230m3) 、杜康酒廠(發(fā)酵罐容積V= 500m3) , 安徽宿縣酒精廠等都先后采用了螺旋板式冷卻器對(duì)發(fā)酵醪液進(jìn)行罐外循環(huán)冷卻, 節(jié)約了大量設(shè)備投資和冷卻用水, 為酒精廠提高經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了有利條件。
在使用螺旋板式冷卻器時(shí)應(yīng)注意原料的除雜清選, 以減少通道堵塞和磨損, 提高冷卻效率。在選擇螺旋板式冷卻器時(shí), 最好采用可拆式, 它檢修方便,對(duì)除垢、除砂, 只需打開(kāi)端蓋, 用較簡(jiǎn)單的方法即可處理, 同時(shí)在設(shè)計(jì)管道時(shí), 使物料和水兩個(gè)通道能夠互換使用, 以達(dá)到一定程度的自清洗作用, 使冷卻器保持在高效的傳熱效率下工作。
    5、板式冷卻器的應(yīng)用
　　長(zhǎng)期以來(lái), 酒精生產(chǎn)中一般都采用列管式冷卻器作為酒精蒸餾過(guò)程中的預(yù)熱器、冷凝器、及冷卻器,由于列管式冷卻器換熱效率不高, 且所占空間大, 特別在一些擴(kuò)建工程中, 因規(guī)模擴(kuò)大, 需更換蒸餾塔、冷凝器、冷卻器, 由于老車(chē)間層高過(guò)低, 空間不夠,常需打穿樓板才能放置冷凝器或冷卻器以滿足工藝要求, 這無(wú)疑給設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度, 也給以后的操作、維修帶來(lái)不便。由于板式冷卻器換熱效率比列管式冷卻器高2～4 倍, 特別適用于迅速加熱或冷卻的換熱過(guò)程, 而且可以通過(guò)增減板片達(dá)到所需要的換熱面積, 使用方便, 易于清洗、修理。因此在漫林糖廠酒精車(chē)間(酒精規(guī)模由16000L/ 日擴(kuò)建至45000L/日) 技改中, 采用了板式冷卻器取代列管式冷卻器作為酒精冷卻器, 不僅解決了因車(chē)間層高低需打穿三樓樓面才能放置冷卻器的問(wèn)題, 而且冷卻器面積由50m2 降至20m2 , 大大減少了冷卻面積, 同時(shí)將板式冷卻器放置三樓, 改善了蒸餾間二樓擁擠的狀況, 投產(chǎn)使用后, 效果很好, 這為使用板式冷卻器在酒精生產(chǎn)中的應(yīng)用做了一次有益的嘗試。
    6、結(jié)語(yǔ)
　　螺旋板式冷卻器及板式冷卻器雖然應(yīng)用于酒精生產(chǎn)的時(shí)間不長(zhǎng), 但早已廣泛應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥、冶金、紡織、造紙、食品等行業(yè), 從目前國(guó)內(nèi)外廠家使用的情況看, 無(wú)論從節(jié)約用水, 節(jié)約投資, 操作和效果分析, 都較為合理可行, 因此, 在我國(guó)酒精行業(yè)推廣使用螺旋板式冷卻器及板式冷卻器是十分有必要的, 它可以改善眾多酒精廠耗水量大, 效益低的問(wèn)題�？傊�, 在酒精廠設(shè)計(jì)過(guò)程中, 所采用的工藝流程及設(shè)備選型是否先進(jìn)合理、可靠, 對(duì)酒精廠生產(chǎn)過(guò)程中能源的消耗(水耗、電耗、汽耗) 是一個(gè)十分關(guān)鍵的因素。
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