1、汽凝水系统

蒸发罐、煮糖罐和加热器的汽凝水必须及时排出，才能保证设备的传热性能良好。它们的汽凝水的温度很高，应当充分回收利用。实践证明，良好的汽凝水系统是实行先进的热方案的必备条件。然而，目前还有不少糖厂的汽凝水系统存在问题，降低了设备的效能，和使后效蒸发罐汁汽难以充分利用。此外，如果汽凝水保持原来的高温，用离心泵输送会产生汽蚀而容易损坏。
　　蒸发罐的汽凝水应当经过逐级降温自蒸发，充分回收其自蒸发汁汽。良好的汽凝水系统有相当大的节能效果。汽凝水自蒸发的热源是它的温度下降，自蒸发的汽量等于高温水降温放出的热量除以蒸发汽的潜热。如水温降低10℃，自蒸发汽量约为水量的2％。

汽凝水系统的设备很重要。国内的设备经历过较大的变化，并有多种的型式。
　　我国在50年代建的糖厂，普遍采用尼斯耐尔式立柱形的套筒式自蒸发器，高6～10m，利用其内部水柱的静压力产生水封作用，平衡两效蒸发罐之间的压力差。在水柱中不含汽泡时，每１米高可平衡的压差约为10kpa。因汽凝水过罐时自蒸发生成大量汽泡，比重降低，所能平衡的压差相应减少。这种自蒸发器利用套筒将经过自蒸发的汽凝水循环到底部与新的汽凝水混合，减少了内筒中汽凝水自蒸发汽泡的比例，可略增大它的比重和水封压力。如果蒸发罐布置在三楼，自蒸发器高度大，能充分起到平衡汽压和水封的作用，效果较好。不过，多数糖厂的蒸发罐布置在二楼，自蒸发器的高度减少，水封压头不足，普遍发生串汽。有些糖厂将它向上加高，或向下加长(为此向下挖地坑)，但未能完全解决问题。这种型式后来就逐渐淘汰。
　　70年代国内一些糖厂的蒸发罐采用串罐排水，将前罐的汽凝水通入后一罐，最后集中到末效罐排出。这种方法设备简单，但蒸发罐之间经常发生串汽(有些糖厂测定其串汽量超过10%)，且后效罐排水负荷增大几倍，管路与设备都不适应，导致汽鼓积水。以后就很少用。
　　糖厂的前效蒸发罐和煮糖罐、加热器，早期较多使用老式的汽水分离器排水，但所用设备有不少问题，内部易产生故障(如浮球损坏或杠杆失灵)，或结构尺寸不适合、排水慢，因而要经常开旁路阀，分水器就失去作用。据美国著名制糖专家周重吉在80年代的报告，美国糖厂的分水器也不少有问题，在改进以前漏汽量约达到10%。
　　有些糖厂采用ｕ形管排水，并将ｕ形管向上升高再下降，希望能平衡较大的压力差。不过要注意，ｕ形管所能平衡的压差只决定于ｕ形管底部入口与最终出口的高度之差，即它的有效水封高度，中间向上伸高再向下弯只是增加了管道阻力，并没有改变有效水封高度，因为向下的管道的虹吸作用所产生的负压将向上伸长的管道的水柱正压抵销。这点从流体力学的基本公式－柏努利方程式可清楚看到。因此，这种做法的水封作用较有限，特别是在出水位置较低、或压差较大、产生较多的自蒸发汽而减低了“水柱”的比重时，更易发生串汽。
　　因此，如何完善汽凝水系统是糖厂普遍关心的问题。
　　我们参考德国bma公司的经验，于1983年为广东清远糖厂(日榨1000吨)设计了一个新的蒸发汽凝水排除系统，使各效汽凝水逐级自蒸发。该系统使用一个卧式圆筒形集水鼓，直径1.4m，长4.6m，内部用三块垂直的隔板分成独立的四个隔室，分别接入第2、３、４、5效蒸发罐的汽凝水(第一效仍用原系统)。各隔室的顶部都有回汽管连接各效汽鼓，使汽压平衡，并将汽凝水自蒸发产生的汁汽排入汽鼓。第一隔室的汽凝水从底部经控制器自动排往第２隔室顶部，经多孔管喷出，因压力、温度下降而产生自蒸发，以后顺序进行，各效汽凝水集中在第４隔室，用泵泵出作生产用热水。各加热器的汽凝水亦流入此水鼓，按抽用汁汽的效数排入其后一隔室。这个水鼓的四格，每一格都是平衡箱，后面的三格亦是自蒸发器，都回收大量的自蒸发汽。该系统共用三个排水控制器，采用新的浮球和杠杆系统控制排水阀的动作和开度，连续排水，排水很畅通，水鼓内各格的水位都很低。这套装置使用十多年的情况一直正常。
　　这个系统没有用电动或气动的自控装置或元件。它的运行很可靠，在开机后完全不用人照管、检查或维修。可称为“自流式排水系统”。
　　随后，广东顺德糖厂和江门甘化厂设计和使用了“等压排水”的汽凝水系统，每个蒸发罐的汽凝水先流入各自的“等压箱”，然后通过气动蝶阀排往后一级。这种方法解决了该厂过去的排水系统的存在问题，效果良好。以后，多个单位和糖厂研究应用了“等压排水”的汽凝水系统，具体做法又有不同的变化。但它们的原理和流程基本相同。它们使用气动或电动装置控制排水阀，在初时用时效果多数较好，但时间较长后部分元件失灵，造成排水不良，要开旁路，造成串汽。这种系统比较复杂，仪表维护工作量较大。

我们在1996年将在清远糖厂成功应用的自流式排水方法扩大设计，应用于广西贵港甘化集团公司(覃塘)，该厂当时日榨3800吨，用五效蒸发，后四效有五个罐(一个轮洗)。使用了一个卧式圆筒形集水鼓，直径2.2m，长5.6m，内部用四块垂直的隔板分成独立的五个隔室，分别接入后四效五个罐的汽凝水。各隔室的顶部分别接回汽管连通各蒸发罐汽鼓。各隔室之间装排水控制器将前格的汽凝水排入后格。共用４个控制器，也是用浮球和杠杆系统控制连续排水。使用效果良好，开机后不需维修。翌年第一效的两个罐也改用这种方法，汽凝水经过两级自蒸发降温后再泵至锅炉房。
　　1998年广西贵糖集团的蒸发系统也采用了我们设计的这种自流式排水方案。该厂日榨约9000吨，用四效蒸发 (前三效为正压)，每效都有几个罐。第一效为多个长管升膜式蒸发罐，前面还有三个煮水罐，蒸发系统比其它厂复杂，罐数多，车间原有厂房很挤、楼层矮，改造汽凝水系统的技术难度很大。新系统应用了15个新设计的排水控制器，另新制了三个卧式的水鼓，继续使用原有的７个水鼓，调整了个别的汽凝水泵(少用两台)。经过全榨季使用，中间无需任何维修，亦无需拆开检查。该系统至今已使用五年，设备状况和使用效果良好。该厂的酒精废液蒸发浓缩处理，也使用了这种汽凝水回收系统。

蒸发排水系统最好使用卧式多格的水鼓，可减低设备重量和造价，减少设备所占车间面积，减少表面积和散热损失，并便于集中管理。但要注意，这种水鼓各格之间的分隔板的面积很大且有相当的压力差，所受压力很大，在结构上一定要加强刚性。这种水鼓必须由有压力容器设计与制造执照的单位承制。此外，也可以按流程用几个独立(内部不分格)的立式或卧式的水鼓，但数量较多，占地较大。

2、排水控制器

排水系统所用的控制器是保证系统正常工作的关键。我们设计的自流式排水控制器用浮球杠杆系统来控制排水阀的开度，自动工作，连续排水，有水即排，无水即关，排水畅通，无积水，不串汽。它的工作可靠，使用方便，不用维修。它的设计吸取了过去使用分水器不成功的教训，在结构上、材料质量和制造安装方面都作了重大的改进。它的关键部件浮球，是用2mm厚的不锈钢板用油压机压制制成，确保牢固耐用。用适当的结构使它沿固定的中心线灵活升降。控制阀的阀体和阀座用高强度的铸磷青铜制造。其他主要的零件都用优质不锈钢制造，确保耐用。杠杆体系的三个形状特殊的关键零件是用不锈钢铸件。所有零件都经过精密加工和安装，确保中心线和尺寸准确。全部零件的设计都取较高的安全系数，使它有较长的工作寿命。控制器的器体用三段无缝钢管焊接制成，整体通过水压试验，确保其安全可靠。这种控制器无气动或电动元件，工作可靠，易于管理。

国内山东蓬莱市自控设备厂设计制造的排水控制器，也是利用浮球杠杆来控制排水阀的动作，在多个糖厂使用，工作可靠，管理容易，效果良好。

3、汽凝水的泵送

蒸发罐的汽凝水通常用离心泵输送，有些糖厂也碰到问题。主要有两类，一是泵叶等零部件损耗快，另一是真空下的汽凝水排出不畅顺。

前一个问题是由于汽蚀现象。水温越高，越容易产生此问题。汽凝水的温度很接近该压力下的沸点。在离心泵和叶轮的进口处，流通面积缩小，流速加快，静压力降低，水的沸点降低，如果低于热水的温度，热水就会自蒸发产生汽泡。在泵叶内由于离心力的作用，静压力升高，这些汽泡又急速地在瞬间凝结而湮灭，在水流内部产生冲击，大量微细汽泡的这种作用就使其附近的金属表面产生点蚀，加速其损耗。

为预防这种现象，可从几方面采取措施：

１、将汽凝水的热量回收(通过自蒸发的方式或换热器)，降低其温度。

２、泵的安装位置低于其前面的水鼓，增大水泵处的静压力，防止热水自蒸发。

３、用一般的冷水泵输送汽凝水易发生上述问题，应选用适当的汽凝水泵。

在实际应用上，由于厂房和设备的安装高度常受到限制，水泵前的水位高度通常不大，应着重上述1、3点。

真空下的汽凝水排除不畅顺是更常发生的问题。吸滤机滤汁泵送也常有困难，它们的原因是一样的，处理方法也一样。

这个问题的原因通常是：

１、泵前的管路或泵的入口端漏真空，漏入空气妨碍了对水或滤汁的抽吸。

２、水温高，约等于该真空度下的沸点,当管路的局部位置或在某一瞬间真空升高时，产生自蒸发形成汽体，就不能吸入液体。

为克服这些问题，在水泵方面要注意如下几点：

1、选用吸入性能高的离心泵，过去的表示方法是要水泵的最大吸入高度较高，新的表示方法是“必需汽蚀余量”npshr 值要较小(水泵的产品规范有此数值)。

２、在泵的入口处装螺旋增压器可帮助入水，一种离心泵－t型泵即有此结构。

３、防止泵轴填料处漏真空，轴颈如磨损严重时要更新(或填焊修复)。

４、泵入口处的承磨环间隙要合标准，不可过大。

在管路系统方面要注意如下几点：

１、由水鼓至泵的管路应尽可能缩短，减少弯曲。

２、该段管路要顺着向下，不可向上，特别不可向上弯曲，以免空气在该处滞留。

３、在泵的出口管上要装止回阀,并在该阀的下方装回流管连接抽汁罐的上部。它可将水泵内的气体(开始泵水时及瞬间抽空而间断后)顺利排出，从而顺利进水。该管可用25～40mm，阀门常开2圈左右。

实践证明，只要处理好上述问题，就可确保汽凝水的顺利泵送。水鼓内液位很低亦可正常工作，即使有时抽空，再来水后亦能迅速正常泵送。

在实际运行时注意检查泵出口处的压力表，正常时压力应较高而稳定。如果压力表指针急剧摆动，就说明泵的轴心处有空气积聚(离心力的作用将液体推向外周，空气则聚于中央)，要停泵将空气排走，才能正常入水。