Методы интенсификации технологических процессов свеклосахарного производства. Лабораторный практикум. Учебное пособие

сброс около 1 % пара с концентратора на барометрический конденсатор.

Конденсат ретурного пара поступает в I гидравлическую колонку, а через насос возвращается в ТЭЦ. Конденсатом ретурного пара обогреваются теплообменники сока I группы перед выпаркой.

Порядок выполнения работы

Расчет тепловой схемы сахарного завода

Исходные данные для расчета приведены в табл. 16.

Таблица 16

Количество продуктов, теплоемкость, пределы нагревания и теплоноситель технологического пара для отдельных потребителей при тепловой схеме с пятикорпусной ВУ

71

Окончание табл. 16

Определение расхода тепла и пара для технологических потребителей

(Диффузионная установка наклонного типа) Расход тепла на диффузионный аппарат определяется из

теплового баланса

72

Qдиф = (МсtcCc + МжtжCж - МстрtcтрCcтр - МпвtпвCпв - МжпвtжпвCжпв)х1,1

где Мс, Мж, Мстр, Мжпв, Мпв - количество сока, жома, свекловичной стружки, жомопрессовой воды, питательной воды

tс, tж, tстр, tжпв, tпв - температура сока, жома, свекловичной стружки, жомопрессовой воды, питательной воды

Сс, Сж, Сстр, Сжпв, Спв - теплоемкость сока, жома, свекловичной стружки, жомопрессовой воды, питательной воды

х = 1,1 - коэффициент потерь тепла во внешнюю среду

Qдиф = (1200× 0,9 × 30+650× 1,0 ×65 - 1000× 1,0 × 10 - 300,00 × 1,0 × 65 -550,00 × 1,0 ×68)х1,1=7750 ккал/т. св., что в

пересчете на расчетное количество пара составляет:

1 секция Dдиф = (7750,0 /540)/3 = 4,78 кг пара/т свеклы.

2 секция Dдиф = (7750,0 /540)*2/3 = 9,57 кг пара/т свеклы.

Расход тепла в подогревателях сахарных соков

Расход тепла (ккал/т. свеклы) на подогреватели и теплообменники определяется по уравнению:

Q = М×С×(t2 - t1)×х

где М - количество соответствующего продукта, кг/т. свеклы;

С - теплоемкость соответствующего продукта, ккал/кг; t1 - начальная температура продукта, 0С

t2 - конечная температура продукта, 0С

х = 1,03 - коэффициент, учитывающий потери тепла во внешнюю среду.

Расход тепла на нагрев барометрической воды:

Qб.в = 100,00× 1,0 × (65-45)×1,03=2060,00 ккал/т. свеклы А расход пара (кг/т. свеклы) на пароконтактные, барбо-

терные и струйные подогреватели определяется по уравнению:

D = Q/(i - c·t2),

где i - энтальпия греющего пара, ккал/кг;

с - теплоемкость продукта, ккал/кг 0С;

Dб.в =2060,00/(634-1,0х65) =3,62 кг пара/т св.

Расход тепла на нагрев жомопрессовой воды (регенеративный цикл):

Qж.в= 550,00× 1,0 × (68-60)*1,03=4532,00 ккал/т. свеклы

73

что соответствует расходу расчетного пара:

D = Q/r,

где r = 540 - удельная теплота конденсации - количество тепла, отдаваемого одним килограммом пара, при конденсации в греющей камере, ккал/кг пара.

Dж.в = 4532,00/540 = 8,39 кг пара/т свеклы.

Расход тепла на нагрев жомопрессовой воды (пароконтактный нагрев):

Qж.в = 530,00× 1,0 × (85-68) = 9010,00 ккал/т. свеклы что соответствует расходу расчетного пара:

Dж.в = 9010,00/(639-1,0х85) =16,26 кг пара/т св.

На подогрев диффузионного сока в подогревателях 1 группы расходуется тепла:

Q = 1200× 0,9 × (43-30)×1,03=14461,2 ккал/т. свеклы или расчетного утфельного пара:

D = 14461,2 /540=26,78кг пара/т свеклы.

Расход тепла аммиачных конденсатов на подогреватели сока перед преддефекацией 2 группы составит:

Q2 = 1200× 0,9 × (55-43)×1,03 =13348,8 кг пара/т свеклы.

Расход тепла аммиачных конденсатов на подогреватели сока перед дефекацией 1 группы составит:

Q1 = 2214× 0,9 × (66-60)×1,03 =12314,3 кг пара/т свеклы.

Расход тепла на подогреватели сока перед дефекацией 2 группы составит:

Q2 = 2214× 0,9 × (78-66)×1,03 =24628,5кг пара/т свеклы.

или пара 25,03 кг пара/т свеклы.

На подогреватели преддефекованного сока 3 группы расход тепла:

Q3 = 2214× 0,9 × (90-78)×1,03 =24628,5кг пара/т свеклы.

или пара 29,15 кг пара/т свеклы. Подогреватели сока перед II сатурацией:

1 группы Q = 1325× 0,9 × (87-82)×1,03 = 6141,4ккал/т.

свеклы или пара 10,89кг пара/т свеклы.

2 группы Q = 1325× 0,9 × (95-87)×1,03 = 9826,2ккал/т.

свеклы или пара 17,43 кг пара/т свеклы.

74

Подогреватели сока перед выпарной станцией:

1группы Q = 1269× 0,9 × (105-88)×1,03 = 19998,17ккал/т.

свеклы или пара 36,63 кг пара/т свеклы.

2группы Q = 1269× 0,9 × (115-105)×1,03 = 11763,6 ккал/т.

свеклы или пара 21,54 кг пара/т свеклы.

3группы Q = 1269× 0,9 × (126-116)×1,03 = 11763,6 ккал/т.

свеклы или пара 21,54 кг пара/т свеклы.

Определение поверхности нагрева и подбор подогревателей

Подогреватели жомопрессовой воды (регенеративный нагрев):

S = 4532,00*4500/(24*2063,63*21) = 19,61 м2

Кустановке принимаем подогреватель секционный марки А2-ПТС-40 с поверхностью нагрева 40 м2

Подогреватели диффузионного сока I группы: S = 14461,2*4500/(24*1375,75*18,5) = 106,53м2

Кустановке принимаем секционный подогреватель марки А2-ПСП-240 с поверхностью нагрева 240 м2

Подогреватели диффузионного сока II группы: S = 13348,8*4500/(24*1375,75*26) = 69,98 м2

Кустановке принимаем два секционных подогревателя марки А2-ПТС-80 с поверхностью нагрева 80 м2

Подогреватели сока перед основной дефекацией I группы:

S = 12314,3*4500/(24*2063,63*12) = 93,23 м2

Кустановке принимаем подогреватель секционный марки А2-ПТС-120 с поверхностью нагрева 120 м2

Подогреватели сока перед основной дефекацией II группы: S = 24628,5*4500/(24*2063,63*13,63) = 164,17м2

Кустановке принимаем подогреватель секционный марки А2-ПСП-240 с поверхностью нагрева 240 м2

Подогреватели сока перед основной дефекацией III груп-

пы:

S = 24628,5*4500/(24*2063,63*15,22) = 147,02 м2

75

Кустановке принимаем подогреватель секционный марки А2-ПСП-240 с поверхностью нагрева 240 м2

Подогреватель сока перед II сатурацией I группы: S = 6141,4*4500/(24*2063,63*20) = 27,90м2

Кустановке принимаем подогреватель секционный марки А2-ПСП-80 с поверхностью нагрева 60 м2

Подогреватель сока перед II сатурацией II группы:

S = 9826,2*4500/(24*2063,63*20) = 44,64м2

Кустановке принимаем подогреватель секционный марки А2-ПСП-80 с поверхностью нагрева 80 м2

Подогреватели сока перед II сатурацией:

1 группы S = 19998,2*4500/(24*1805,67*16,27*2)= 63,82 м2

2 группы S = 11763,6*4500/(24*1805,67*14,43*2) = 42,33

3 группы S = 11763,6*4500/(24*1805,67*12,86*2) = 47,49

Кустановке на каждой ступени принимаем пластинчатые подогреватели.

Нагревание сиропа и оттеков в сборниках

Подогрев сиропа с клеровкой в сборниках на вакуумаппаратах:

Q = 261× 0,6 × (85-75)×1,1 = 1722,6 ккал/т. свеклы или пара D =1722,6/(643-0,6х85) = 2,91 кг пара/т св.

Подогреватель оттеков утфеля I продукта:

Q = 97,9× 0,5 × (85-55)×1,1 = 1615,35 ккал/т. свеклы или пара D = 1615,35/(643-0,5х85) = 2,69кг пара/т св.

Подогреватель оттека утфеля II продукта:

Q = 65,9× 0,5 × (85-55)×1,1 = 1087,35ккал/т. свеклы или пара D =1087,35/(643-0,5х85) = 1,87 кг пара/т св.

Расход пара на уваривание утфелей

Вакуум-аппараты I продукта:

На варку поступает сироп и клеровка желтого сахара и II оттек утфеля I кристаллизации. Количество выпариваемой воды на вакуум-аппаратах I продукта:

W1 = 261× (1 - 65/92)+56× (1 - 77/92) = 89,5 кг/т свеклы.

76

Расход греющего пара:

Д1 = 1,1 × W1 = 1,1 × 89,5 = 98,45 кг/т свеклы.

Вакуум-аппараты II продукта:

На варку поступает I оттек утфеля I продукта. Количество выпариваемой воды на вакуум-аппаратах II продукта составит:

W2 = 97,9× (1 - 82/92,5) = 19,58 кг/т свеклы.

Расход греющего пара:

Д2 = 1,1 × W2 = 1,1 × 19,58 = 21,53 кг/т свеклы.

Вакуум-аппараты III продукта:

На варку поступает оттек утфеля II продукта и аффинационный оттек. Количество выпариваемой воды на вакуумаппаратах III продукта составит:

W2 = 65,9 × (1 – 82,7/93,5) = 13,18 кг/т свеклы.

Расход греющего пара:

Д2 = 1,1 × W2 = 1,1 × 10,80 = 14,5кг/т свеклы.

Нормативные расходы пара (кг пара/т свеклы): на клеровку желтого сахара – 3 на пропарку вакуум-аппаратов – 15 на пропарку центрифуг – 3 на сушку сахара – 5

Всего расход нормативного пара составляет 26 кг/т свек-

лы.

Распределение теплопотребителей по корпусам

Распределение теплопотребителей по корпусам выпарной установки представлено в табл. 17.

77

Продолжение табл. 17

78

Окончание табл. 17

Расход пара на первый корпус D1 = E1 + E2 + E3 + E4 + E5, кг/т свеклы,

где E1, E2, E3, E4, E5 - расчетные пароотборы с учетом пара самоиспарения конденсата, определяются как сумма чисел, стоящих в столбцах 3, 4, 5 , 6, 7 соответственно.

D1 = 419,68 кг/т свеклы

Расход пара на технологические нужды:

Dтех = 1,03D1 + Dрет, кг/т свеклы,

где Dрет - расход ретурного пара на потребители в заводе, кг/т свеклы, определяется как сумма чисел стоящих в столбце 2.

Dтех = 1,03*419,68+6,00 = 438,27кг/т свеклы Расход топлива на технологические нужды:

Ттех = Dтех*r/(7000*ηп.г.*ηт.г.),

где ηп.г. - КПД парогенератора (при работе на газообразном топливе = 0,91; на мазуте = 0,87)

ηт.г. - КПД турбогенератора ( = 0,98)

Ттех = 438,27*540/(7000*0,87*0,98) = 39,65кг/т свеклы

79

Фактическое количество выпаренной воды ΣW определяется через расчетные отборы экстра-паров:

ΣW = E1 + 2E2 + 3E3 + 4E4 + 5E5, кг/т свеклы

ΣW = 967,65 кг/т свеклы

Всего для получения сиропа с СВ 70 % из очищенного сока на выпарной станции потребуется испарить воды:

Wтр = Sc × (l – CBн / CBк) = 1261× (1 - 14/62) = 942,97 кг/т

свеклы.

Для нормальной работы выпарной станции должно выполняться равенство ΣW = Wтр. Если это равенство не выполняется, то производится перераспределение теплопотребителей по корпусам, если ΣW > Wтр, в тепловой схеме используется термокомпрессор с отбором вторичного пара ΔW = ΣW - Wтр с первого корпуса и направления его на термокомпрессор.

Оптимальная площадь поверхности нагрева по корпусам:

Szопт = A*Wz/(uz*24),

где Wz - количество воды, выпаренной в данном корпусе, кг/т свеклы, uz - напряжение поверхности нагрева, кг/м2×К.

На заводе устанавливаются выпарные аппараты:

80