книги из ГПНТБ / Михелев, А. А. Печи хлебопекарного и кондитерского производств. (Устройство и эксплуатация)

7. Промышленные печи кондитерского Производства

В настоящее время наибольшее распространение в кондитерской промышленности получили тоннельные печи марок ВКНИИ-2, А2-ШБГ, ШБ-2П, ШПГ и А2-ШПЭ *.

Печь ВКНИИ-2 (Всесоюзного кондитерского научно-исследова­ тельского института) предназначена для выпечки печенья и пряни­ ков. Она представляет собой каркасную конструкцию, обмурован­ ную шамотным и красным кирпичом. Нижний обогрев пекарной ка­ меры осуществляется кирпичными каналами, в которых движутся продукты сгорания топлива, верхний — с помощью дымогарных труб.

Внутри пекарной камеры проходит конвейер из втулочно-ролико­ вых цепей, соединенных между собой трубками. На трубках в два ряда размещаются трафареты с выпекаемыми изделиями. Привод конвейера состоит из электродвигателя, червячного редуктора, ва­ риатора и двух (цепной и ременной) передач.

Уходящие из печи продукты сгорания обогревают водогрей­ ный котелок.

Печь ВКНИИ-2 изготовляется Шебекинским машиностроитель­ ным заводом.

Печь А2-ШБГ (газовая) предназначена для выпечки различных сортов печенья. Печь эта обычно устанавливается в поточно-меха­ низированной линиии ШЛ-1П для производства сахарных сортов печенья. Она представляет собой металлическую блочно-каркасную конструкцию с засыпной термоизоляцией из минеральной ваты.

Печь состоит из следующих основных узлов: пекарной камеры (включающей в себя пять секций), сетчатого конвейерного пода, приводной и натяжной станций, устройств для сжигания газа и создания косвенной тяги (отвода продуктов сгорания). На выходе из пекарной камеры расположена секция для предварительного охлаждения печенья. Печь оборудована системой автоматических защитных устройств.

Каждая секция пекарной камеры состоит из основания, карка­ са, собственно камеры и газохода. В боковых стенках пекарной ка­ меры имеются отверстия для установки газовых горелок и смотровых лючков. Пространство между камерой и обшивкой печи заполнено минеральной ватой. Основания секций соединяются между собой с помощью болтов. К газоходам примыкают патрубки с заслонками для регулирования количества удаляемой из камеры парогазовой

* Технологическое оборудование для предприятий кондитерской промышлен­ ности. М., ЦНИИТЭИЛегпищемаш, 1972.

112

среды. Под печи представляет собой бесконечную стальную конвей­ ерную сетку. Сетка огибает два концевых барабана: приводной, расположенный со стороны выгрузки из печи готовых изделий на приводной станции, и натяжной, расположенный на противополож­ ной стороне печи на станции натяжения. Внутри пекарной камеры установлены чугунные опоры для поддержания рабочей ветви кон­ вейера. Холостая ветвь конвейера поддерживается с помощью роли­ ков, установленных на основании пекарной камеры.

Приводная станция печи состоит из электропривода серии ПМСМ-6 с электромагнитной муфтой скольжения и центробежным регулятором скорости, цилиндрического редуктора, зубчатых и цепных передач.

Печь отапливается природным газом, который сгорает внутри пекарной камеры с помощью беспламенных горелок низкого давле­ ния. В печи установлено 72 таких горелки: 36 — в верхней части пекарной камеры, над конвейером, и 36 — под конвейером.

Секция предварительного охлаждения изделий расположена меж­ ду приводной станцией и выгрузочным отверстием пекарной камеры. Секция состоит из рамы, воздуховода и вентилятора. Воздух выходит через щели воздуховода, расположенного под рабочей ветвью кон­ вейера, обдувает и охлаждает горячее печенье.

На индивидуальном пульте управления печи размещена вся электроаппаратура. На пульт вынесены устройства аварийной сигнализации о недопустимом падении давления газа в газопроводе, недостаточной тяге, останове конвейерного пода.

Для контроля температуры в отдельных тепловых зонах пекар­ ной камеры (таких зон в печи три) устанавливаются термометры сопротивления с логометрами.

Газовая печь А2-ШБГ так же, как и описанные ниже печи ШБ-2П, ШПГ и А2-ШПЭ, изготовляется Киевским машинострои­ тельным объединением «Киевпродмаш».

Печь ШБ-2П (электрическая) предназначена для выпечки раз­ личных сортов печенья. Она обычно устанавливается в линии ШЛ-1П.

Основные узлы этой печи такие же, как и печи А2-ШБГ. Отли­ чие заключается в способе генерации тепла. Для этой цели в печи ШБ-2П используются трубчатые электрические нагревательные элементы — установлено 72 электронагревателя.

Рабочая камера печи разделена на три тепловые зоны. Регули­ рование температурным режимом в каждой зоне осуществляется с помощью индивидуального логометра. В первой и третьей зонах установлено по 18 нагревателей, во второй — 36. Во всех зонах третья часть нагревателей работает в автоматическом режиме, остальные — включаются и выключаются вручную.

Печь ШПГ (бисквитная газовая) предназначена для выпечки различных сортов печенья. Устанавливается в поточной универ­ сальной линии ШУЛ для производства затяжных и сахарных сор­ тов печенья.

Основные узлы печи следующие: пекарная камера, устройства для сжигания газа и удаления продуктов сгорания, сетчатый кон­

тельного охлаждения изделий, каркас, наружная обшивка и тепло­ вая изоляция.

го, нижнего и двух боковых. Блоки соединяются между собой с по­ мощью болтов.

Устройство для сжигания газа состоит из 34 беспламенных го­ релок низкого давления: 16 горелок установлено в верхней части пекарной камеры и 18 — под сетчатым конвейером. Продукты сго­ рания удаляются из пекарной камеры при помощи системы вытяж­ ных трубопроводов.

Приводная станция печи состоит из электродвигателя мощностью 1,1 кет, цепного вариатора, цилиндрического двухступенчатого редуктора, зубчатой и цепной передач. Предусмотрен ручной при­ вод для разгрузки печи при отсутствии электроэнергии.

После выхода из пекарной камеры изделия попадают в камеру предварительного охлаждения. В качестве хладагента используется воздух.

114

Каркас печи выполнен из гнутых профилей, обшитых стальными листами толщиной 2—3 мм. В качестве теплоизоляционного мате­ риала используется минеральная вата.

Печь А2-ШПЭ (бисквитная электрическая) так же, как и печь ШПГ', предназначена для выпечки различных сортов печенья и уста­ навливается в поточной линии ШУЛ.

жание на заданном уровне температуры в каждой тепловой зоне осуществляется с помощью электроконтактных манометров. При этом часть электронагревателей работает в автоматическом режиме, а часть имеет кнопочное управление.

Техническая характеристика печей кондитерского производства приведена в табл. 11.

8*

ГлаваШ э к с п л у а т а ц и я п е ч е й

ХЛЕБОПЕКАРНОГО И КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВ

Современные печи хлебопекарного и кондитерского производ­ ств представляют собой достаточно сложные агрегаты, к обслужи­ ванию которых могут быть допущены лица, прошедшие специальную подготовку. Вместе с тем, от режима работы печи зависит качество вырабатываемой продукции, удельные технико-экономические пока­ затели, длительность и безопасность эксплуатации печей. Таким об­ разом, к эксплуатации печей следует относиться со всей тщатель­ ностью и постоянно повышать технический уровень эксплуатацион­ ного персонала хлебозаводов и кондитерских фабрик.

1.Подготовка к пуску печи

исистемы ее автоматизации. Пуск и включение печи в работу. Рациональные режимы разогрева печей

Подготовка к пуску современных печей хлебопекарного и кон­ дитерского производств (в частности, тоннельных печей с рецирку­ ляцией продуктов сгорания) производится механиком и электрикомприбористом.

После внешней проверки правильности сборки механизма при­ вода, натяжного устройства и сетчатого транспортера производится пробный пуск транспортера на малых скоростях. При этом прове­ ряют правильность установки транспортера и отсутствие его пере­ косов во время работы.

При смещении сетчатого транспортера с барабанов (речь идет о печах БН, ПХС и др., в которых сетка не крепится к ведущим цепям) производится его регулировка на станции натяжения (распо­ ложенной со стороны загрузки печи) или на приводной станции. Не­ значительные перекосы устраняются только после длительного на­ блюдения за смещением сетки на барабанах. При пробуксовке (про­

116

скальзывании) сетки на ведущем барабане следует проверить рабо­ ту натяжных устройств.

В тоннельных печах хлебопекарного и кондитерского произ­ водств, в которых сетчатый транспортер крепится к двум ведущим цепям, приводимым во вращение звездочками, закрепленными по краям барабана приводной станции печей ПХК и ПИК, смещение и пробуксовка сетки исключаются. В печах такого типа следует лишь равномерно натянуть обе цепи с помощью натяжных звездочек, закрепленных на натяжном барабане.

После регулировки транспортера, определяя с помощью секун­ домера длительность пребывания в пекарной камере различных предметов, уложенных на сетчатый под, и сверяя полученные резуль­ таты с показаниями прибора, фиксирующего время выпечки, проверя­ ют надежность работы транспортера при различной продолжитель­ ности выпечки и точность показаний прибора, измеряющего время выпечки. Если имеются расхождения между показаниями секундо­ мера и показывающего прибора, проверяется установка нуля прибо­ ра или в его показания вносятся коррективы.

Привод печи должен работать бесшумно, поэтому наличие по­ сторонних шумов свидетельствует о неисправностях, которые сле­ дует немедленно устранять.

Одновременно с наладкой работы привода печи проверяется ра­ бота механизма очистки сетки конвейера (таким механизмом осна­ щаются печи БН и некоторые другие).

При подготовке к работе устройства для подачи пара в зону увлажнения печей хлебопекарного производства следует произвести тщательную продувку паропровода, проверить работу манометров, арматуры и других приборов, установленных на паровой магистрали. Давление пара в магистрали необходимо поддерживать в пределах 0,5—0,2 кГ/см2, непосредственно перед печью — менее 0,1 кГ/см2.

Необходимо также проверить надежность тепловой изоляции па­ ропровода и устройств (конденсатоотводчики) для удаления из него сконденсировавшегося пара и влаги.

При подготовке к работе системы автоматизации печей хлебо­ пекарного и кондитерского производств производят осмотр, наладку и опробование приборов, электродвигателей и других средств автоматизации.

Измерительные цепи осматривают, начиная от первичных чув­ ствительных элементов и до измерительных устройств, а командные цепи — до регулирующих органов. При осмотре проверяют присо­ единение устройств заземления приборов и участков соединительных линий к цеховым контурам заземления или к специальным заземлителям. Затем производят индивидуальное опробование смонтирован­ ных установок, определяют работоспособность приборов автомати­

117

зации и срабатывание схем управления, сигнализации и блокировки а также работу электродвигателей. Опробование производится на незагруженных печах по искусственно создаваемым импульсам, имитирующим действительные импульсы.

Перед пуском печей, в особенности современных конструкций с рециркуляцией продуктов сгорания, оснащенных большим количест­ вом измерительных приборов, необходимо проверить наличие всех элементов автоматизации и соответствие их технической докумен­ тации, настройку всех блокировок и защит. Порядок выполнения работ следующий.

Проверить газовый тракт печи (при работе на газообразном топливе): арматуру, измерительные и регулирующие устройства, работу электродвигателей с учетом направления их вращения, работу электрооборудования, действие сигнализации и защит.

Перед пуском печи, работающей на жидком топливе, следует проверить и подготовить к работе систему подачи топлива: наличие топлива в емкости и его температуру, работу насосов, подающих топливо из емкости для хранения его к форсуночному агрегату на печи, герметичность коммуникации жидкого топлива и установлен­ ной на ней арматуры, а также приборов, установленных на трассе. Надежность работы форсунки жидкого топлива и устройств ее ав­ томатизации проверяется во время пуска.

При пуске печи необходимо соблюдать все правила техники без­ опасности. Пуск печи современного типа производится квалифици­ рованным оператором (истопником) и состоит из следующих этапов: проверка газовой коммуникации (коммуникации жидкого топлива при работе на жидком топливе), манипулирование шиберами для подготовки печи к продувке (речь идет о разжиге печи с канальным обогревом рабочей камеры), операции на щите (включение цепей питания), продувка каналов и газоходов печи, установка шиберов на рабочий режим, включение горелок и остальных агрегатов печи — вентиляторов отвода испарений из пекарной камеры и других устройств. Привод печи и вентилятор рециркуляции в печах с рецир­ куляцией продуктов сгорания включаются в первую очередь.

Конкретные рекомендации, связанные с пуском и с подготовкой к нему, приводятся ниже при описании конкретных типов печей хлебопекарного и кондитерского производств.

Важное значение, в особенности в условиях сменной работы предприятий, имеет характер разогрева печей из холодного до ра­ бочего (при котором температура в рабочей камере соответствует той, при которой нормально протекает процесс термической обра­ ботки пищевых продуктов) состояний, так как от режима разогрева печи зависит расход топлива, необходимый на доведение ее до рабо­ чего состояния.

118

Длительность разогрева печей хлебопекарного и кондитерского производств от холодного до рабочего состояний достаточно велика. Она изменяется от нескольких суток в печах с кирпичной обмуровкой до нескольких часов в современных печах с изоляционным слоем из минеральной ваты. При этом на разогрев печи расходуется значи­ тельное количество топлива. Поэтому применение необоснованных режимов разогрева печей может быть причиной значительного перерасхода топлива и электроэнергии. Все сказанное, как уже от­ мечалось, приобретает особую важность в условиях сменной работы печей (одно- и двухсменной), когда длительность периодов разо­ грева соизмерима с длительностью работы печи при выработке про­ дукции.

В процессе разогрева печи за счет тепла продуктов сгорания топ­ лива повышается температура ее обмуровки (изоляционного слоя) и металлических конструкций. Этот процесс сопровождается тепло­ выми потерями, которые к моменту окончания разогрева печи дости­ гают своих максимальных значений, т. е. таких, которые затем под­ держиваются на протяжении всего периода нормальной работы печи в процессе ее эксплуатации.

Общее количество тепла, необходимого на разогрев печи, пред­ ставляет собой сумму двух составляющих: тепла, расходуемого на прогрев обмуровки печи; тепловых потерь в рабочей камере: потерь тепла в окружающую среду, вентиляционных и с транспортными приспособлениями. Так как общее количество тепла, расходуемого на прогрев обмуровки, не зависит от режима разогрева и определя­ ется массой, теплоемкостью и средней температурой разогрева ма­ териала обмуровки и металлоконструкций печи, то для определе­ ния оптимального режима разогрева необходимо определить такую длительность прогрева и характера теплоподвода, при которых сум­ марная величина тепловых потерь при разогреве принимала бы ми­ нимальное значение (включая потери с уходящими газами).

Можно показать, что как повышение интенсивности теплоотда­ чи в процессе разогрева, так и сокращение периода разогрева ве­ дут к уменьшению расхода топлива на доведение печи до рабочего состояния. (Впрочем, повышение интенсивности теплоотдачи ведет к сокращению периода разогрева и наоборот, т. е. эти величины взаи­ мосвязаны).

Для процесса разогрева печей важно знать, что лимитирует скорость нагрева обмуровки: внешняя теплоотдача или внутренняя теплопроводность. Для этого необходимо знать величину критерия Био, Bi, для обмуровки.

Толщина обмуровки (изоляционного слоя) в современных печах хлебопекарного и кондитерского производств колеблется в преде­ лах R = 0,3 -4- 0,5 м.

119

В качестве изоляционного материала обычно используется ми­ неральная вата, коэффициент теплопроводности которой при сред­ ней плотности укладки А, « 7 • 10-2 ккал/м ■ч ■°С.

Впроцессе нагрева обмуровки движущимися продуктами сгора­ ния (т. е. в процессе конвективной теплоотдачи от газов к изоля­ ционному слою) в современных печах хлебопекарного и кондитер­ ского производств с рециркуляцией продуктов сгорания коэффи­ циент теплоотдачи а я» 17,5 ккал1мг ■ч • °С.

Вэтом случае величина критерия Био для слоя тепловой изоля­ ции рабочей камеры печей составляет

теплообмена на поверхности, для вторых — теплопроводящие свой­ ства материала.

Из последнего соотношения видно, что величина критерия Био для обмуровки велика, и фактором, лимитирующим скорость ее на­ грева, является внутренняя теплопроводность. Таким образом, период разогрева печи не может быть меньше некоторого времени, которое определяется временем прогрева ее обмуровки. С этой точки зрения важно знать предельную величину тепловых потоков, вос­ принимаемых обмуровкой печи и определяющих длительность ее нагрева из холодного состояния.

Прогрев обмуровки можно представить как одномерную задачу

где а — коэффициент температуропроводности материала обмуров­ ки, мг!сек.

Начальное распределение температуры £ (х , т) в момент т = О в обмуровке равномерное, т. е. не зависит от координаты х. Для современных печей с надежной тепловой изоляцией рабочей камеры можно положить, что на внешней поверхности обмуровки (х = 0) температурный градиент отсутствует, т. е. незначительным тепло­ обменом на внешней стороне изоляции печи пренебрегаем. По­ следнее условие несколько увеличивает искомую величину теплово­ го потока на внутренней, х = R (где R — толщина обмуровки), поверхности обмуровки, по сравнению с тепловым потоком, рас­ считываемым по действительной температуре поверхности. Вычисле­ ния показывают, что это расхождение невелико и им можно пре­

120

небречь. В условиях обогрева печей продуктами сгорания процесс теплообмена газов с обмуровкой представляет собой краевую задачу с граничными условиями третьего рода (т.е. на внутренней поверх­ ности обмуровки имеет место конвективная теплоотдача от движу­ щихся газов к стенкам обмуровки).

Решение дифференциального уравнения (56) при описанных выше условиях имеет вид [17]

°°х — 2 а-с

Из соотношения (57) можно определить (путем дифференцирова­ ния по х) тепловой поток q на внутренней поверхности обмуровки:

Пользуясь последним соотношением, можно определить предель­ ные величины тепловых потоков, воспринимаемых обмуровкой в процессе ее разогрева.

Вычислим, например, пользуясь формулой (58), величину q для значения т = 144 • Ю2 сек (4 ч), т. е. через 4 ч после начала про­ грева печи. Для печей некоторых типов такая длительность прогре­ ва обеспечивает доведение печи до рабочего состояния. Расчет про­ изведем, как и выше, для изоляционного слоя из минеральной ваты при таких значениях величин, входящих в последнюю формулу (величины R и X приняты такими же, как и при вычислении крите­ рия Bi): tTта 300° С — среднее значение температуры греющих газов на входе в рабочее пространство печи в момент времени т = = 144 • 102сек\ величина коэффициента температуропроводности изо­

ляционного материала из минеральной ваты а = 32 • 10-8 м2/сек. Используя эти значения величин X, tr, R и а, получим в резуль­ тате вычислений по формуле (58) q та 165 ккал/м2 • ч. (При опреде­ лении величины q сумму ряда (58) приближенно заменяли суммой первых трех его членов. Это незначительно повлияло на окончатель­ ный результат, так как уже четвертый член ряда на один порядок меньше второго и почти в шесть раз меньше третьего. Начиная с пя­ того, каждый последний член ряда меньше предыдущего на один по­

рядок).

Величина q, определенная в результате аналогичных расчетов, в момент времени т = 18 • 10а сек (0,5 ч), т. е. через 0,5 ч после

121.