WHE废热蒸发技术的研究与应用
刘甲申
中粮生物化学（安徽）股份有限公司
摘
（蚌埠233010）
要：阐述了WHE废热蒸发工艺技术，并就其工艺设计、设备选型进行分析研究。
关键词：WHE蒸发系统；工艺设计；设备选型中图分类号：TS261
文献标识码：B
文章编号：1672－5026（2015）01－039－03
Ｒesearchandapplicationontechnologyofwasteheatevaporation
LiuJiashen
COFCOBiochemical（Anhui）Co．，Ltd．（Bengbu233010）
Abstract：Thetechnologyofwasteheatevaporationtechnologywaselaborated，andtheirprocessdesign，equipmentselectionwereanalyzed．
Keywords：WHEsystem；processdesign；equipmentselection
WHE（WasteHeatEvaporator）废热蒸发是一种非常节能和环保的工艺，能够充分利用生产车间废热作为系统热源，在生化、食品、饮料、制盐、环保等行业均有应用，可以说只要能找到可利用的废热，就可以考虑WHE废热蒸发系统。废热主要来源于管
蒸汽凝水、高温醪液闪蒸汽等，因此束烘干废汽、
WHE废热蒸发系统在氨基酸、酒精生产中都有应用，例如可以管束废汽做热源浓缩塔釜水，生产
DDGS饲料。笔者结合实际生产，就废热蒸发技术的工艺设计、设备选型、运行维护等方面的做深入浅
出的分析，供同行参考。
1
1．1
WHE废热蒸发工艺
二效废汽蒸发浓缩系统
二效废汽蒸发浓缩系统工艺流程见图1。管束
洗涤水使用塔釜水，然废汽首先经过洗涤系统除尘，
后进入一效蒸发器作为热源，管束废汽中含有的大
量空气通过风机直接排空。一效的二次蒸汽作为二二效的二次蒸汽直接进表冷器冷凝，系统效的热源，
通过真空泵来维持真空
。
图1二效废汽蒸发浓缩系统工艺流程
1．2
二效WHE+MVＲ蒸发浓缩系统
二效WHE+MVＲ蒸发浓缩系统工艺流程见图
2。盘式干燥机废汽直接进入废热一效蒸发器作为热源，盘式干燥机中含有的空气即不凝气通过风机直接排空。一效的二次蒸汽直接进表冷器冷凝，系统通过真空泵来维持真空。
收稿日期：2014－09－28
1962年出生，作者简介：刘甲申，男，高级工程师，主要从事
工程项目管理及工程技术开发工作。
39
图2二效WHE+MVＲ蒸发浓缩系统工艺流程
1．3五效废热蒸发浓缩系统
五效废热蒸发浓缩系统工艺流程见图3。一效和二效热源为管束凝水闪蒸汽，三效热源可采用空压机换热水闪蒸汽，四效热源为管束废汽，不凝气通
过风机直接排空。五效热源为前面几效的二次蒸
五效的二次蒸汽直接进表冷器冷凝，系统通过真汽，
空泵来维持真空
。
图3五效废热蒸发浓缩系统工艺流程
2
2．1
WHE废热系统的设计
管束废热热量
W1=4．21×以蒸汽凝水60t/h进行计算，
60000×（105－95）/2270．5=1112．5kg/h，可以看出闪蒸利用节能效果会比较明显，若闪蒸到85℃，闪蒸汽可增加1倍。2．3
WHE系统蒸发量
WHE系统蒸发量的计算如下：
W=
Q/△H+W1
n
1．1
（3）
管束废汽中含有部分粉尘，经过洗涤后使用效果比较好。洗涤后的管束废汽温度在85℃左右，进入WHE系统做热源，这里主要利用的是废汽中所含水蒸汽的汽化热△H。总热值Q的计算如下：
Q=M△H
（1）
kg/h；△H为汽化热，式中：M为蒸汽总量，
kJ/kg。
由于管束烘干机非密封结构，管束废汽中除二次蒸汽外，还含有部分空气，空气量按20%～30%体积计。也可以通过烘干机的产量及蒸汽用量来推算管束废汽中的二次蒸汽量。
85℃饱和水蒸汽汽化热以废汽25t/h、
2295．2kJ/kg为例进行计算，Q=25000kg/h×2295．2kJ/kg=5．738×107kJ/h2．2
管束凝水闪蒸汽量
管束凝水闪蒸汽量的计算如下：
Cm1（T1－T2）W1=
△H
t/h；Q为废汽总热值，kJ/h；式中：W为蒸发量，
kJ/kg；W1为凝水闪蒸汽量，t/h；n为△H为汽化热，
系统效数；1．1为吨水的汽耗（设计经验值）。
2．4系统效数
WHE废热系统一般都是两效，主要是由废热的品质和温度决定的，效数多了投资和运行都不经济。2．5系统换热面积
系统换热面积的计算如下：
QZ
S=
K△t
W/（m2·℃）；△t为废热换热温差，℃。
在以废热为蒸发热源的DDS蒸发浓缩过程中，
2
k值较大，实际测算可达到1200W/（m·℃），而以蒸汽为热源的赖氨酸发酵液浓缩K值仅能达到800W/（m2·℃）。
（4）
kJ；K为传热系数，式中：QZ为废热总热值，
（2）
t/h；C为水的式中：W1为管束凝水闪蒸汽量，
kJ/（kg·℃）；m1为凝水质量，kg/h；△H为比热，
kJ/kg；T1为管束蒸汽凝水温度，℃；T2为管汽化热，
℃。束蒸汽凝水闪蒸后温度，40
3
3．1
主要设备选型
风机
1/3的液位，保证闪蒸系统正常运行。
3．4干燥机
利用干燥机排放的废汽需要一定的条件，就其
现代化的干燥机是必须的。按照基本的条件来讲，
传统的观念，蒸发单元和干燥单元，两者之间有着本
质的区别，它们的工艺、设备以及加工物料的性质均不一样。而WHE废热蒸发系统的设计是站在一定的高度来全面考虑问题，蒸发和干燥都是将物料中的水分去掉，既然蒸发单元中产生的二次蒸汽可以
那么干燥单元中干燥机排放的二次蒸汽也可利用，
以考虑如何被再次利用的问题；其次从能量的转换和利用上，使用干燥机废汽作为蒸发单元的热源，实现废热利用，能源的节约就可取得重大的进展。
在饲料行业，干燥机的类型是多种多样的，并不是每种干燥机都可以采用WHE废热蒸发技术。最早用于WHE废热蒸发技术的是20世纪60年代，挪威斯托国际公司开发的一种盘式干燥机，其以蒸汽
密封结构性能好，配套自动进料、出料和自做热源，
它突动湿度控制系统。物料通过列管与蒸汽换热，出的优点是干燥机排出的水蒸气的蒸汽品质比较
高，不凝结气体和空气的含量较低，蒸汽湿度大，可以替代生蒸汽作为WHE废热系统的热源。盘式干燥机相对于管束干燥机的缺点是，没有返料系统，饲色泽较深。料烘干时间长，
废热系统用来抽管束废汽的风机通常选择引风
［1］
“Y”）Y4－73、Y4－68、Y5－48等系列机（符号为
2000～4000Pa之均属此类。风压一般要求不大，
间，风量根据废汽量及系统泄漏量统筹考虑。废汽主要由两部分组成：饲料中的水蒸发产生的二次蒸汽和空气，根据废汽的温度对应的密度ρ和废汽质核算出废汽的体积流量Q。最终风机按量流量M，
废汽体积流量的10%～15%的富裕量选型。3．2
洗涤塔
洗涤塔的大小，根据废汽的体积量来计算，一般设计要求高径比≥1．8。废汽从洗涤塔下部位置进入，内置喷头，水压≥0．3MPa，要求喷淋直径≥洗涤塔直径，保证无死角，达到清洗效果。洗涤水量的选择非常重要，既要达到洗涤效果，又要保证废汽的
洗涤水可使用的是塔釜水滤清液，温度在80温度，
℃以上，洗涤效果和温度都达到了保证。洗涤塔、废汽及洗涤水管道都需要进行保温，尽量减少热量损失。洗涤塔废汽进出口设置远传温度计，便于监控及操作调节。3．3闪蒸罐
废热系统经常用到管束烘干机或者精馏系统的高温蒸汽凝水闪蒸汽，闪蒸罐也是废热系统经常需要用到的一个设备。
一般闪蒸罐设计的高径比要求≥2，需要闪蒸的高温物料或水从罐侧面中部进入，物料从闪蒸罐底部泵出，气体从闪蒸罐上部靠真空设备抽出，闪蒸罐的体积大小根据处理量及闪蒸汽量来核算，闪蒸罐有一半的体积是用来做闪蒸气体缓冲的，在设计的时候要综合考虑闪蒸汽的缓冲空间及缓冲时间。为了保证闪蒸效果，闪蒸罐在设计的时候安装远传液位系统，温度检测系统，集中控制，闪蒸罐始终维持
4结论
WHE废热蒸发浓缩系统，除受热源影响传热系
数稍微低外，具有更多自身的优点，例如：能够很好
的利用生产装置各种废热，运行成本低，节能环保；低温蒸发，适合热敏性物料（如DDS），一定程度上保证了最终成品饲料的品质；系统采用全自动控制，劳动强度低，运行稳定，并配套预警系统，无安全隐患等。
檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹（上接第38页）许多不足之处，脱酸流量变化对酸值的影响没有进行系统的单因素试验，只是在小范围内调整了一下流量。另外，因为生产规模较小，数据并不具有大规模生产的代表性，大规模精炼生产植物绝缘油的工艺和参数还有待进一步探讨和完善。
参考文献
［1］胡
婷，吴义华，周竹君，等．植物绝缘油碱炼工艺的优J］．绝缘材料，2012，45（4）：60－63．化［
［2］孟群辉，王维霞，毛玲玲，等．三种主要杂质对变压器油
．广东化工，2013，14绝缘性能的影响及控制措施［J］（40）：97－98．
41
WHE废热蒸发技术的研究与应用
刘甲申
中粮生物化学（安徽）股份有限公司
摘
（蚌埠233010）
要：阐述了WHE废热蒸发工艺技术，并就其工艺设计、设备选型进行分析研究。
关键词：WHE蒸发系统；工艺设计；设备选型中图分类号：TS261
文献标识码：B
文章编号：1672－5026（2015）01－039－03
Ｒesearchandapplicationontechnologyofwasteheatevaporation
LiuJiashen
COFCOBiochemical（Anhui）Co．，Ltd．（Bengbu233010）
Abstract：Thetechnologyofwasteheatevaporationtechnologywaselaborated，andtheirprocessdesign，equipmentselectionwereanalyzed．
Keywords：WHEsystem；processdesign；equipmentselection
WHE（WasteHeatEvaporator）废热蒸发是一种非常节能和环保的工艺，能够充分利用生产车间废热作为系统热源，在生化、食品、饮料、制盐、环保等行业均有应用，可以说只要能找到可利用的废热，就可以考虑WHE废热蒸发系统。废热主要来源于管
蒸汽凝水、高温醪液闪蒸汽等，因此束烘干废汽、
WHE废热蒸发系统在氨基酸、酒精生产中都有应用，例如可以管束废汽做热源浓缩塔釜水，生产
DDGS饲料。笔者结合实际生产，就废热蒸发技术的工艺设计、设备选型、运行维护等方面的做深入浅
出的分析，供同行参考。
1
1．1
WHE废热蒸发工艺
二效废汽蒸发浓缩系统
二效废汽蒸发浓缩系统工艺流程见图1。管束
洗涤水使用塔釜水，然废汽首先经过洗涤系统除尘，
后进入一效蒸发器作为热源，管束废汽中含有的大
量空气通过风机直接排空。一效的二次蒸汽作为二二效的二次蒸汽直接进表冷器冷凝，系统效的热源，
通过真空泵来维持真空
。
图1二效废汽蒸发浓缩系统工艺流程
1．2
二效WHE+MVＲ蒸发浓缩系统
二效WHE+MVＲ蒸发浓缩系统工艺流程见图
2。盘式干燥机废汽直接进入废热一效蒸发器作为热源，盘式干燥机中含有的空气即不凝气通过风机直接排空。一效的二次蒸汽直接进表冷器冷凝，系统通过真空泵来维持真空。
收稿日期：2014－09－28
1962年出生，作者简介：刘甲申，男，高级工程师，主要从事
工程项目管理及工程技术开发工作。
39
图2二效WHE+MVＲ蒸发浓缩系统工艺流程
1．3五效废热蒸发浓缩系统
五效废热蒸发浓缩系统工艺流程见图3。一效和二效热源为管束凝水闪蒸汽，三效热源可采用空压机换热水闪蒸汽，四效热源为管束废汽，不凝气通
过风机直接排空。五效热源为前面几效的二次蒸
五效的二次蒸汽直接进表冷器冷凝，系统通过真汽，
空泵来维持真空
。
图3五效废热蒸发浓缩系统工艺流程
2
2．1
WHE废热系统的设计
管束废热热量
W1=4．21×以蒸汽凝水60t/h进行计算，
60000×（105－95）/2270．5=1112．5kg/h，可以看出闪蒸利用节能效果会比较明显，若闪蒸到85℃，闪蒸汽可增加1倍。2．3
WHE系统蒸发量
WHE系统蒸发量的计算如下：
W=
Q/△H+W1
n
1．1
（3）
管束废汽中含有部分粉尘，经过洗涤后使用效果比较好。洗涤后的管束废汽温度在85℃左右，进入WHE系统做热源，这里主要利用的是废汽中所含水蒸汽的汽化热△H。总热值Q的计算如下：
Q=M△H
（1）
kg/h；△H为汽化热，式中：M为蒸汽总量，
kJ/kg。
由于管束烘干机非密封结构，管束废汽中除二次蒸汽外，还含有部分空气，空气量按20%～30%体积计。也可以通过烘干机的产量及蒸汽用量来推算管束废汽中的二次蒸汽量。
85℃饱和水蒸汽汽化热以废汽25t/h、
2295．2kJ/kg为例进行计算，Q=25000kg/h×2295．2kJ/kg=5．738×107kJ/h2．2
管束凝水闪蒸汽量
管束凝水闪蒸汽量的计算如下：
Cm1（T1－T2）W1=
△H
t/h；Q为废汽总热值，kJ/h；式中：W为蒸发量，
kJ/kg；W1为凝水闪蒸汽量，t/h；n为△H为汽化热，
系统效数；1．1为吨水的汽耗（设计经验值）。
2．4系统效数
WHE废热系统一般都是两效，主要是由废热的品质和温度决定的，效数多了投资和运行都不经济。2．5系统换热面积
系统换热面积的计算如下：
QZ
S=
K△t
W/（m2·℃）；△t为废热换热温差，℃。
在以废热为蒸发热源的DDS蒸发浓缩过程中，
2
k值较大，实际测算可达到1200W/（m·℃），而以蒸汽为热源的赖氨酸发酵液浓缩K值仅能达到800W/（m2·℃）。
（4）
kJ；K为传热系数，式中：QZ为废热总热值，
（2）
t/h；C为水的式中：W1为管束凝水闪蒸汽量，
kJ/（kg·℃）；m1为凝水质量，kg/h；△H为比热，
kJ/kg；T1为管束蒸汽凝水温度，℃；T2为管汽化热，
℃。束蒸汽凝水闪蒸后温度，40
3
3．1
主要设备选型
风机
1/3的液位，保证闪蒸系统正常运行。
3．4干燥机
利用干燥机排放的废汽需要一定的条件，就其
现代化的干燥机是必须的。按照基本的条件来讲，
传统的观念，蒸发单元和干燥单元，两者之间有着本
质的区别，它们的工艺、设备以及加工物料的性质均不一样。而WHE废热蒸发系统的设计是站在一定的高度来全面考虑问题，蒸发和干燥都是将物料中的水分去掉，既然蒸发单元中产生的二次蒸汽可以
那么干燥单元中干燥机排放的二次蒸汽也可利用，
以考虑如何被再次利用的问题；其次从能量的转换和利用上，使用干燥机废汽作为蒸发单元的热源，实现废热利用，能源的节约就可取得重大的进展。
在饲料行业，干燥机的类型是多种多样的，并不是每种干燥机都可以采用WHE废热蒸发技术。最早用于WHE废热蒸发技术的是20世纪60年代，挪威斯托国际公司开发的一种盘式干燥机，其以蒸汽
密封结构性能好，配套自动进料、出料和自做热源，
它突动湿度控制系统。物料通过列管与蒸汽换热，出的优点是干燥机排出的水蒸气的蒸汽品质比较
高，不凝结气体和空气的含量较低，蒸汽湿度大，可以替代生蒸汽作为WHE废热系统的热源。盘式干燥机相对于管束干燥机的缺点是，没有返料系统，饲色泽较深。料烘干时间长，
废热系统用来抽管束废汽的风机通常选择引风
［1］
“Y”）Y4－73、Y4－68、Y5－48等系列机（符号为
2000～4000Pa之均属此类。风压一般要求不大，
间，风量根据废汽量及系统泄漏量统筹考虑。废汽主要由两部分组成：饲料中的水蒸发产生的二次蒸汽和空气，根据废汽的温度对应的密度ρ和废汽质核算出废汽的体积流量Q。最终风机按量流量M，
废汽体积流量的10%～15%的富裕量选型。3．2
洗涤塔
洗涤塔的大小，根据废汽的体积量来计算，一般设计要求高径比≥1．8。废汽从洗涤塔下部位置进入，内置喷头，水压≥0．3MPa，要求喷淋直径≥洗涤塔直径，保证无死角，达到清洗效果。洗涤水量的选择非常重要，既要达到洗涤效果，又要保证废汽的
洗涤水可使用的是塔釜水滤清液，温度在80温度，
℃以上，洗涤效果和温度都达到了保证。洗涤塔、废汽及洗涤水管道都需要进行保温，尽量减少热量损失。洗涤塔废汽进出口设置远传温度计，便于监控及操作调节。3．3闪蒸罐
废热系统经常用到管束烘干机或者精馏系统的高温蒸汽凝水闪蒸汽，闪蒸罐也是废热系统经常需要用到的一个设备。
一般闪蒸罐设计的高径比要求≥2，需要闪蒸的高温物料或水从罐侧面中部进入，物料从闪蒸罐底部泵出，气体从闪蒸罐上部靠真空设备抽出，闪蒸罐的体积大小根据处理量及闪蒸汽量来核算，闪蒸罐有一半的体积是用来做闪蒸气体缓冲的，在设计的时候要综合考虑闪蒸汽的缓冲空间及缓冲时间。为了保证闪蒸效果，闪蒸罐在设计的时候安装远传液位系统，温度检测系统，集中控制，闪蒸罐始终维持
4结论
WHE废热蒸发浓缩系统，除受热源影响传热系
数稍微低外，具有更多自身的优点，例如：能够很好
的利用生产装置各种废热，运行成本低，节能环保；低温蒸发，适合热敏性物料（如DDS），一定程度上保证了最终成品饲料的品质；系统采用全自动控制，劳动强度低，运行稳定，并配套预警系统，无安全隐患等。
檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹（上接第38页）许多不足之处，脱酸流量变化对酸值的影响没有进行系统的单因素试验，只是在小范围内调整了一下流量。另外，因为生产规模较小，数据并不具有大规模生产的代表性，大规模精炼生产植物绝缘油的工艺和参数还有待进一步探讨和完善。
参考文献
［1］胡
婷，吴义华，周竹君，等．植物绝缘油碱炼工艺的优J］．绝缘材料，2012，45（4）：60－63．化［
［2］孟群辉，王维霞，毛玲玲，等．三种主要杂质对变压器油
．广东化工，2013，14绝缘性能的影响及控制措施［J］（40）：97－98．
41