Сгущение сока выпариванием
По значению выполняемых функций, сложности и стоимости в тепловой схеме центральное место занимает выпарная установка, которая состоит из отдельных аппаратов.
Сок II сатурации должен быть сгущен до сиропа с содержанием сухих веществ до 65-70% при первоначальном значении этой величины 14-16%.
Выпарная установка позволяет расходовать на сгущение сока 40-50% пара к массе всего сока за счет многократного использования парового тепла.
Сок поступает в I корпус, а затем проходит все корпуса установки последовательно и из концентратора удаляется сироп.
Ретурный пар используется только в I корпусе выпарной установки. Последующие корпуса обогреваются вторичными парами предыдущих корпусов. Из последнего корпуса соковый пар поступает на концентратор, а с него на конденсатор.
Число ступеней выпарной установки выбирается на основании технико-экономического расчета, в котором учитывается: капитальные затраты, эксплуатационные расходы. Увеличение числа ступеней выпарной установки (ВУ) приводит, с одной стороны, к уменьшению расхода греющего пара, что влечет за собой уменьшение эксплуатационных расходов, с другой стороны, к увеличению суммарной поверхности нагрева выпарных аппаратов, что приводит к увеличению капитальных затрат.
На выбор числа ступеней существенное влияние оказывает температурный режим ВУ, т.е. условие, что полезная разность температур в каждом корпусе должна быть не менее 6-8оС.
Четырехкорпусная ВУ с концентратором отличается повышенной устойчивостью в эксплуатации и высокой тепловой экономичностью, благодаря большой кратности использования ее вторичных паров. Эта ВУ в настоящее время принята в качестве типовой. Масса воды (W), выпариваемой в ВУ, зависит от содержания сухих веществ в очищенном соке (СВ1) и сиропе (СВ2).
СВ1
W = Q (1 - ДДД ), где
СВ2 Q - масса очищенного сока.
Образующийся в выпарных аппаратах и других теплообменниках конденсат систематически выводится в сборники через конденсатные колонки. Конденсат отработавшего пара используется для питания паровых котлов, а конденсат вторичных паров - для нагрева различных промежуточных продуктов.
Необходимо постоянно отводить некондесирующиеся газы из паровых камер, которые накапливаясь в верхней части греющих камер, препятствуют потоку притекать к поверхности теплообменника. Неконденсирующиеся газы из верхней части греющих камер по трубопроводам выводятся в пространство с давлением пара на одну ступень ниже, чем давление греющего пара. При таких условиях отводимый с газами пар не теряется бесполезно; кроме того, из-за разности давлений создается непрерывное движение газа от I корпуса к кондесатору смешения.
Для создания разрежения в последнем корпусе и концентраторе и удаления неконденсирующихся газов из системы в схему включена вакуум-кондесационная установка, состоящая из двух ступеней: предконденсатора, основного конденсатора, каплеловушек, сборников барометрической воды и вакуум-компрессора.
При выпаривании в соке происходят химические превращения: снижение рН, нарастание цветности, образование осадков. Эти процессы протекают наиболее интенсивно в термолабильном соке, т.е. соке, неустойчивом к температурному воздействию.
Снижение рН обусловлено разложением в соке 0.04-0.06% сахарозы, до 30% редуцирующих веществ и образованием органических кислот. Чтобы поддерживать необходимый рН в ВУ (примерно 7.5-8), в сок перед II сатурацией добавляют тринатрийфосфат.
Цветность сиропа нарастает в результате разложения редуцирующих веществ и их взаимодействиями с аминокислотами, а также карамелизации сахарозы. Интенсивность этих реакций зависит от рН, t, концентрации реагирующих веществ, реагентов, продолжительности выпаривания, наличия ионов железа и прочих факторов.
Результатом образования осадков в сиропе при выпаривании является снижение растворимости солей Са, когда они оказываются в пересыщенном состоянии и их избыток выкристаллизовывается.
Одним из эффективных способов торможения реакции образования красящих веществ в ВУ является достижение достаточного полного разложения редуцирующих сахаров в процессе очистки сока и минимального разложения сахарозы при выпаривании. Немаловажное значение имеют также содержание оптимального уровня в кипятильных трубках и равномерное распределение греющего пара в греющих камерах выпарных аппаратов, что предохраняет поверхности нагрева в _ местах ввода пара от пригорания сахара.
Образование накипи на внутренней поверхности трубок выпарных аппаратов вследствие выделения и осаждения солей минерального происхождения постоянно снижает коэффициент теплопередачи и приводит к понижению производительности станции. Для восстановления нормальной работы выпарной станции применяются механические методы или химические методы очистки поверхности нагрева.
Иногда используют деминерализацию сока перед выпариванием путем пропускания его через ионообменные смолы.
Борьба с накипеобразованием в теплообменной аппаратуре возможна с помощью ультразвуковых колебаний, которые нарушают обычный процесс образования накипи и действуют разрушающе на нее.
Известковое отделение.
Сахарный завод имеет две известково-обжигательные печи ёмкостью 99м3 и 150м3.Загрузка печи происходит при помощи независимых скипов из бункеров известняка и угля. Известняк взвешивается на скипе вместе с углем. Уголь взвешивается отдельно на весах. Откачка газа из печи происходит посредством трубопровода d=500мм. Для откачки газа используют три газовых насоса. Для охлаждения газа перед насосами применяются газопромыватели производства фирмы «Техинсервис». После промывки газ поступает в водоотделитель, откуда по трубопроводу Ду400 подводится в помещение газовых насосов.
Газ поступает в технологические установки по трубопроводу Ду500 через обезвоживающий резервуар и далее через уравнительный резервуар ёмкостью 18м3.На сахарном заводе часть газа после сатурации возвращается на сосание газовых насосов. В технологической установке стабилизируется давление газа.
Известняк, поставляемый на сахарный завод, разгружается на складской площадке при помощи транспортёров. Отсеивается на вибросите. Грануляция известняка очень дифференцирована. Глыбы известняка имеют размеры 150-200мм, поэтому, сначала они дробятся на дробильной установке, а потом просеиваются. Уголь, поставляемый на завод, не подвергается сортировке.
Обжигание известняка. Известняк распадается на оксид кальция и СО2, называемый сатурационным газом, согласно следующей химической реакции:
СаСО3+1,78мДж/кг = СаО+СО2
Скорость обжига известняка зависит от количества поставляемого тепла внутрь глыб известняка.
Получение известкового молока. Печеная (жженая) известь выгружается из печи с помощью выгрузочного устройства в приёмный бункер и оттуда по желобу поступает в известегаситель (барабан Мика), где смешивается с водой или промоями температурой 80…900С, поступающими из сборника. В результате химической реакции оксида кальция с водой выделяется значительное количество теплоты:
СаО+Н2О = Са (ОН)2
Печная известь превращается в рыхлую массу, которая называется гашеной известью.
С водой реагирует только активная известь, и гашение её длится 10…12мин. Затем гашеную известь разбавляют водой или промоями до оптимальной плотности и получают известковое молоко.
Частицы неразгасившейся извести размером 5…10мм удаляют из известкового молока на выходе из известегасителя, а частицы размером 1,2…5мм – фильтрованием на вибросите. Пройдя через вибросито, известковое молоко поступает в приёмную мешалку, откуда следует в дозреватель известкового молока. Затем очищенное известковое молоко идет на сокоочистку (на дефекацию).