螺纹管对糖蜜酒精废液传热过程强化的实验与数值模拟研究*

闫显辉，陈 砺，李志斌，邱舜国，严宗诚，林 海，钟 平

(1 华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510640；2 湛江粤海机器有限公司，广东 湛江 524500)

甘蔗是一种在我国南方大面积种植的重要经济作物，是生产蔗糖的主要原料。在甘蔗制糖过程中，糖液经浓缩析出结晶糖后，会产生一种黏稠、黑褐色、呈半流动的残留液，这种残留液被称为废糖蜜，是甘蔗糖业中最大的副产物[1]。将废糖蜜用于生产酒精，既可以解决废糖蜜的处理问题，又为酒精的生产提供了优质原料，是可再生生物质资源循环利用的成功范例[2]。以废糖蜜为原料生产酒精的过程会产生大量高COD、高色度、高黏度、高Brix废液，其处理难度大，已成为限制该工艺生存与发展的关键因素。

针对糖蜜酒精废液处理的难题，国内外的研究者经过不断的探索，总结出农田灌溉法、生化处理法、浓缩法、催化氧化法等处理方法。其中，浓缩焚烧法采用多效蒸发技术对废液进行浓缩，当其热值达到某一数值后送入专用的焚烧炉焚烧，所产生的热能可供蒸发浓缩过程使用，灰分可用作肥料[3]。与其他方法相比，浓缩焚烧法能够有效地处理糖蜜酒精废液，实现废液的近零排放，是业界比较推崇的治理方法。但是，糖蜜酒精废液的高黏度物性直接影响其在换热元件表面的流体力学和传热性能，导致蒸发浓缩过程较大的传热阻力和较低的传热效率，形成制约该技术大范围应用的瓶颈[4]。

本文针对糖蜜酒精废液的特性，提出采用螺纹管作为换热元件对过程进行强化。……