安全可靠 便于维护

文 / 刘占利 杨海 吕霞

生产现场

安全可靠 便于维护

文 / 刘占利 杨海 吕霞

全热交换式燃气热水器在乳品行业的应用——乳品行业 CIP 清洗即 CLEAN IN PLACE(原位清洗 )，俗称就地清洗系统。指不用拆开或移动装置，即采用高温、高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净的方法。不分解生产设备，用简单操作方法安全自动地清洗系统，几乎被引进到所有的食品，饮料及制药等工厂。CIP 清洗不仅能清洗设备管道，而且还能控制微生物。

系统参数

乳品行业现有 CIP 和高温杀菌系统，大部分采用蒸汽进行加热，各罐体内的常温水首先经过板式蒸汽换热机组加热后不停的循环，直到每个不同罐体内的水达到所需要的温度，然后再进入CIP 或杀菌工艺系统。

已知相关参数：

● CIP 碱液温度：77 ℃ ；

● CIP 酸液温度：75 ℃ ；

● 杀菌热水温度：95 ℃。

虽然 CIP 和杀菌系统都设有循环，即用过的水符合要求后再回流至各个罐体，但整个 CIP 过程每天消耗的水量：600 ～ 800 t/d，杀菌过程每天消耗的水量：200 t/d。

热水系统设计

全热交换式燃气热水器介绍

阿姆斯壮 Flo-Direct☒是一种高效、紧凑的全不锈钢全热交换式燃气热水器。它具有效率高、安全可靠、设计简单、操作方便的优点。适用于多种热水应用场合。

水从热水器的顶部通过一系列校准的喷嘴进入热水器，冷水沿着热水器内多棱不锈钢填料环的床层（鲍尔环）向下流动，并被不断地打碎为越来越细小的水滴。燃烧器安装在热水器顶部，燃烧器通过位于热水器中央的火焰管向下燃烧。火焰管遇到进入热水器的冷水从而得到冷却，全部燃气都在火焰管中完成燃烧，这种设计允许整个燃烧在干燥、低温的环境中进行并最大限度地减少氮氧化物（NO）和一氧化碳（CO）的产生。

火焰的热量从火焰管底部进入热水器下部的腔体，并沿填料环床层向上缓慢流动。下行的冷水与上升的热气以相反的方向穿过填料环床层，相互接触，进行高效热交换。

图1 全热交换式燃气热水器产品简图

表 全热交换式燃气热水器型号 ：AFD-9000（在 50℃温差最大热水出水量 45 t/h）

产生的热水像雨滴一样落到热水器底部的腔体，并被输送泵传送到储罐中。阿姆斯壮 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器在启动 30 s 内水温就可达到 85℃。通过控制进口冷水的流量来控制水温，保证热水系统的水温恒定。

出口热水的温度可通过控制阀控制进口冷水的流量进行调节。进口冷水流量增大，出口热水的温度降低；反之，进口冷水流量减少，则出口热水的温度升高。燃烧产生的烟气从热水器顶部排出，排烟温度与进水温度相差不了几度。

Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器与蒸汽——水加热系统相比可节约 30%～60% 的燃料费用，比传统的燃气热水器系统节能 15%～40%。标准热水器的加热量在 1×106～16×106BTU/h（292～4685 kW）。客户定制的系统每小时可以供热水热量最高可达25×106BTU（7 335 kW）。

工程主要优势：

● 高热值热效率高达 99.7%，是目前全球效率最高的燃气热水器;

● 不结垢，免除了在运行过程中的烦恼，无需水处理;

● 燃 烧 后 水 质 符 合 CTE 标准；达到 NSF5 饮用水标准，并满足多种全球水质标准；

图2 系统设计方案

● 无内部活动部件；排烟温度低（基本等同进水温度）；

● 水温差可以从 6℃ ～78℃ ；全不锈钢结构；占地面积小；

● 结构保修 5 年。

阿 姆 斯 壮 Flo-Direct☒燃气热水器占地面积小，高热值热 效 率 高 达 99.7% 以 上（ 低热 值 约 为 110%）， 运 行 安 全 可靠，便于维护，可在较差水质下正常运行，是企业实现节能措施（ECM）和降低碳排放的理想选择。阿姆斯壮 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器特点：(美国专利号：5924391)。

系统设计方案

阿 姆 斯 壮 Flo-Direct☒全 热交换式燃气热水器最高出水温度为 85℃，设计常温补水通过 Flo-Direct☒燃气热水器加热至一定的温度（如加热至 70℃）后，经输送泵进入各个需要热水的罐体内（碱罐、酸罐等，若清水罐需要热水，也可来自 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器）。然后 CIP 或杀菌热水再经过蒸汽加热至所需的温度，即整个 CIP 和杀菌系统和现有的保持一致，仅仅在前端增加了 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器作为初始预热及使用过程中的热水补充。

此外，也可于工厂内的洗澡用水系统相连。一部分热水（洗澡用水量：50 t/d）经过水水混合阀（ 温 度 控 制 在 50 ℃ ～ 60 ℃） 后流入生活热水储罐。

热水输送泵设在 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器的出水侧，热水由输送泵从热水器水箱中抽出，通过水泵加压后，经过管网送到各水罐。

通过现场查看，Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器直燃炉（含输送泵）可以安装在紧靠锅炉房的库房内。燃气管道可以直接从锅炉房内的天然气管道接过去，同时由于节省了蒸汽，即节省了蒸汽锅炉的出力（耗气量），这部分燃气量可用于 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器直燃炉，因此也不需要天然气的扩容。还需要冷水管道引入 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器，热水通过输送泵和新增管道接入原有 CIP 系统。

投资效益分析

乳品行业现有 CIP 和杀菌系统全部使用蒸汽加热，而改进后系统使用燃气和蒸汽作为热源。由于 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器的加热效率远远高于蒸汽系统的加热效率，可以节约这一部分热效率差的能量。

● 目前蒸汽系统整体热效率：80%；

● 燃气热值：36 220 kJ/m3；

● 全年运行时间：300 d ；

● 热水使用量：600 t/d（考虑 CIP 和杀菌）；

● 使用燃气的加热温升：70-20 =50℃ ；

● 天然气价格：3.60 元 /m3。

按照蒸汽蒸发潜热 2 200 kJ/ kg，使用 Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器后可节省蒸汽量每天57 t，再考虑 20% 安全系数，至少可节约蒸汽量 45 t/d，这样原蒸汽锅炉应该可停用一台，而使用Flo-Direct☒全热交换式燃气热水器替代。

按照以上参数计算：净节能效益约为 65 万元 /年，设备及安装工程总投资估算约为 125 万元，项目投资回收期 ＜2 年。 ●

接P19很快地就出现了变化。反复的表面质量状况检查检验，通常是在CIP 原位清洁和设备停机之后，常常会在不锈钢容器表面出现局部性的变化，例如划痕、局部变色以及腐蚀，而这些表面质量的变化都必须如实地记录在检测报告之中。企业的质量保证部门必须就这些检验报告中记录的不锈钢容器表面质量变化情况做出决定，可以继续使用或者不得继续使用。

很多情况下要对检测报告中记录的表面质量变化再次进行核查，如果划痕是在维护保养过程中因拆卸容器内的搅拌装置而划伤的，或者是由生产环境引起的腐蚀，则不能在药品生产过程中继续使用了。因此，在这种情况下尽快的采用有效的方法把不锈钢容器的表面修复到符合专业技术规范要求的状态下就非常必要了。

这种现场修复技术解决方案可以是局部的机械修磨和随后的局部阳极（电化学）的清理和完全受控的工艺技术过程、化学过程的再钝化。有经验的表面修复技术人员能够帮助您在很短的时间里修复好受损的划伤表面。这样的表面修复技术能够把生产设备和相互连接系统因不锈钢容器修复而停机的时间缩短到最低程度。在许多情况下，也可以在不中断其他生产过程的情况下完成不锈钢容器表面划痕的现场修复。这也提高了制药设备的生产能力、降低了企业的生产成本。

不锈钢的耐腐蚀性能取决于其在纯金属不锈钢表面形成的、薄薄的氧化铬钝化层。在氧化层、焊接烧蚀变色和往复运动摩擦变色的区域内以及带有铁素体污垢（磨损）的区域内，机械加工的区域内（例如磨削、喷丸等等），都会妨碍形成密致的钝化层或者会影响钝化层的均匀密致性能。只有符合专业技术规范的处理好不锈钢材料的表面、焊缝之后才能保证不锈钢容器的耐腐蚀性能。因此，在完成任何一种不锈钢表面的化学处理或者电化学处理之后、例如在完成了表面酸洗或者电解抛光之后，都建议对不锈钢材料表面进行钝化处理。钝化时的钝化液有助于在不锈钢表面重新生成一层细密的氧化铬层。在钝化处理时，湿式钝化处理技术能够更快的生成细密均匀的氧化铬层。生成氧化铬层之后就完成了不锈钢容器的全部修复，可以继续使用了。划痕或者局部腐蚀的现场修复能够让不锈钢容器用户快速的、可靠的修复受损的不锈钢容器，使它们重新回到原来认证检验时的表面质量，能够让生产过程在符合技术规范要求的设备条件下顺利进行下去。 ●

本文作者供职于阿姆斯壮机械(中国 )有限公司。