Область наук:

  • Механіка і машинобудування

  • Рік видавництва: 2017


    Журнал

    цукор


    Наукова стаття на тему 'АКТУАЛЬНІ АСПЕКТИ ПРОЕКТУВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОГО ВИРОБНИЦТВА'

    Текст наукової роботи на тему «АКТУАЛЬНІ АСПЕКТИ ПРОЕКТУВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОГО ВИРОБНИЦТВА»

    ?УДК 664.1.033

    Актуальні аспекти проектування енергоефективного виробництва

    Л.А. Верхола, канд. техн. наук, М.І. Ладановській

    ТОВ «Теплоком» (www.teplocom.ua, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

    Більшість цукрових заводів, побудованих раніше в СРСР, можуть підтримати свою конкурентоспроможність тільки при послідовно проведеної комплексної модернізації основних виробничих ділянок. В результаті модернізації споживання енергоресурсів має бути знижено відповідно до жорсткими вимогами ринку.

    Кожен цукровий завод планує заходи щодо підвищення енергоефективності за власним планом, розподіляючи наявні у нього кошти на обладнання і організаційно-технічні заходи, широкий вибір яких надає сучасний ринок обладнання та послуг. Успіх виконаної роботи визначається раціональним вибором шляхів модернізації і послідовності її здійснення.

    Проблема визначення оптимальних шляхів проведення модернізації цукрових заводів широко відображена в науково-технічній літературі [1]. Запропоновано такі способи класифікації енергозберігаючих заходів:

    - за принципом дії: комплексні, що компенсують, що створюють потенціал економії [2];

    - за напрямками: зниження кількості води, що додається, використання теплоти вторинних енергоресурсів, підвищення концентрації сиропу, зниження втрат тепла [3].

    Більшість заходів, які застосовуються при модернізації цукрових заводів, добре відомі, що досягається ефект перевірений, ціна їх реалізації в цілому встановилася. Це дає можливість розробляти в достатній мірі обгрунтовані програми модернізації цукрових заводів.

    Особливе становище в програмах енергозбереження займають заходи по зниженню відбору (відкачування) дифузійного соку, коли відбувається найбільше його розведення.

    Однак їх зміст часто формулюється загальними фразами, наприклад: використання внутрішніх резервів дифузійної установки, рівномірна робота, підвищення якості буряка, стружки і живильної води. Подібні формулювання, хоча і є в принципі правильними, маскують реальні обсяги робіт і послуг, необхідних для гарантованого зниження відбору дифузійного соку.

    Для дифузійних установок не створені єдині алгоритми модернізації, і немає достовірних даних про результати, одержуваних при впровадженні різних заходів. Розроблені теорії описують ідеальний процес екстракції цукру з бурякової стружки, який адаптується до реального за допомогою різних коефіцієнтів: Si - Силіна [4]; ф - використання дифузійної здатності бурякової тканини і I - ефективності роботи

    [5], Ь - массоотдачи [6]. Однак теоретичні розрахунки добре відтворюються лише для дифузійних батарей.

    Результати, які мають практичну цінність, можна отримати тільки при поєднанні математичного моделювання зі статистичною обробкою виробничих даних дифузійних установок різних типів.

    Цілями цієї статті є:

    - вибір критерію оцінки ефективності дифузійних установок;

    - визначення потенційно можливої ​​енергоефективності цукрового заводу при різних типах дифузійних установок;

    - опис методики визначення ключової характеристики дифузійних установок;

    - розгляд можливих шляхів модернізації використовуваних дифузійних установок.

    Основним завданням дифузійної установки є отримання сахарози з бурякової стружки при мінімальному розведенні соку. Відповідно, найбільш просто і логічно використовувати відношення кількості витягнутої сахарози (в% до маси буряка) до рушійну силу процесу - середньої різниці концентрації сахарози в соку і в стружці (ДС,%). Цей параметр називають

    Ср

    числом одиниць перенесення ^ Ті), його використовують для оцінки процесу екстракції цукру з буряка.

    Використання величини NTU дозволяє об'єктивно сопостав-

    28 ЦУКОР № 9 • 2017

    m Щелково kly агрохим

    www.betaren.ru

    лять роботу дифузійних установок, укомплектованих різними дифузійними апаратами і пресами для віджиму жому, при відмінних параметрах: цукристості стружки, відборі дифузійного соку, ступеня пресування жому, вмісті цукру в жомі і т.д.

    Для дифузійних установок, де використовуються віджимання жому та повернення жомопресової води, обидві стадії процесу розглядаються як єдиний процес. Для пресової стадії розроблена методика вираження її ефективності в одиницях перенесення [7]. При цьому NTU диффузионно-пресового процесу є сумою приватних NTU дифузійної і пресової стадії. Це дозволяє моделювати процес при різній комплектації дифузійної установки з різним ступенем пресування жому.

    Для дифузійних апаратів різних типів ми визначили ефективність дифузійної стадії, тобто ту ефективність, яка досягається при роботі без повернення жомопресової води (табл. 1). Для цього ми використовували дані, що гарантуються постачальниками обладнання, і виробничі дані цукрових заводів, які з різних причин можуть показувати ефективність нижче гарантованої. Відношення середнього NTU в виробничих умовах до який гарантується NTU ми називаємо коефіцієнтом ефективності Кд.

    Для цілей цього дослідження було виконано комплексний балансовий розрахунок теплотехноло-ня схеми цукрового заводу з використанням програмного комплексу, що імітує процеси різної природи, що протікають при виробництві цукру. Він розроблений нашою фірмою «Теплоком» і використовується при розробці проектів реконструк-

    ції, а також для проведення науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт. Комплекс базується на теоретичних моделях, відкоригованих за результатами роботи обладнання на цукрових заводах Росії.

    Ми узагальнили власний досвід модернізації цукрових заводів і створили конфігурацію програмного комплексу, що відповідає тепло-технологічної схеми типового вітчизняного цукрового заводу, модернізованого з впровадженням економічно обґрунтованих енергозберігаючих заходів.

    На нашу думку, застосована методика дозволяє, наскільки це можливо, виділити вплив на загальний результат тільки

    параметрів дифузійної установки.

    Розрахунки проводилися при імітації умов, описаних нижче і в табл. 2:

    |для харчування дифузійної установки використовується вся ЖОМО-пресова вода з додаванням конденсатів, гасіння вапна проводиться тільки конденсатом, на преддефекацію повертається тільки суспензія I сатурації, застосовується трёхкрісталлізаціонная схема, електроенергія споживається тільки від власної ТЕЦ;

    |неізменнимі і збалансованими є потоки: буряка, всіх напівпродуктів і додається в них води, включаючи варіанти її підкачки в кристалізаційна відділенні;

    Таблиця 1. Параметри процесу екстракції в дифузійних апаратах

    різних типів

    Тип апарату Двошнекові Колонні Ротаційні

    DC-12 ПДС КД2-А30 Maguin, ВМА RT2 RT5

    Гарантований КТИ (без повернення жомопресової води) 13,6 11,5 11,2 17 14,5 13,5

    Тривалість процесу, хв 87 60 75 109 88 75

    Тривалість одного ступеня, хв 6,39 5,21 6,70 6,41 6,06 5,56

    Довжина одному щаблі, м (секцій) 1,69 1,42 1,125 1,13 2,28 2,67

    Коеффіціентт ефективності Ке, од. 0,64 0,74 0,71 >1,0 0,74 0,82

    Таблиця 2. Умови, при яких проводилися теплотехнологічні розрахунки

    Дані Одиниця виміру Значення

    Розрідження у вакуумній системі МПа 0,0834

    ДТМ дифузний сік - пар на виході з підігрівачів До 3

    Вихід пара на конденсатор% до маси буряка 0,7 ± 0,1

    Питома витрата електроенергії кВтхч / т буряка 30

    ККД парогенераторів, брутто% 91

    № 9 • 2017 ЦУКОР

    29

    |діапазони нагріву для всіх підігрівачів і калориферів незмінні, в тому числі при нагріванні дифузійного соку безпосередньо після дифузійної установки;

    |потокі в випарної установці збалансовані за умови нормативного накипформування в випарних апаратах і подогревателях.

    На практиці неминуче діють обурюють фактори: неритмічність, похибки регулювання, наднормативні втрати тепла, розбавлення соку і т.д. Така розбалансування призводить до підвищення витрат палива. Грунтуючись на досвіді налагодження теплових схем, ми оцінюємо величину допуску для наших розрахунків в 5% в сторону збільшення.

    В результаті була отримана узагальнена залежність витрати умовного палива від ефективної-

    ності дифузійної установки (рис. 1), вираженою в №Гі. Додатково по осі абсцис відкладена відповідна величина відбору дифузійного соку при цукристості стружки 18% і втрати цукру в жомі 0,30% до маси буряка. Також для порівняння приведена залежність для типової теплової схеми з п'ятикорпусний випарної установкою.

    Представлена ​​діаграма дозволяє оцінити перспективи зниження витрати палива при застосуванні «звичайних» енергозберігаючих заходів, апробованих на вітчизняних цукрових заводах. Безумовно, в їх число не входять такі високовитратні заходи, як механічна компресія пара, сушка жому перегрітою парою з використанням вторинної пари для випарювання соку і т.д.

    Наші техніко-економічні розрахунки показують, що в сучас-

    сних економічних умовах «конкурентоспроможний» витрата умовного палива складає 3,1- 3,4% до маси буряка. Тому при реконструкції ефективність дифузійної установки повинна бути підвищена до NTU > 20 од. Це відповідає відбору соку <110%. Варіанти з меншою ефективністю можуть розглядатися лише як проміжні на деякий «перехідний» період.

    Дифузійні установки бурякоцукрового виробництва не мають аналогів в інших галузях промисловості. Вони відрізняються високою одиничною продуктивністю, специфікою переробляється рослинної сировини, а також факторами, що вказані нижче.

    А. Між твердою і рідкою фазами відсутня чітко зафіксована межа, через яку відбувається перенос цукру. Питома поверхня бурякової

    Витрата ум. палив. % До м.св.

    5,8 5,6 5,4 5,2 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8

    * ч1.

    В «1 + 01" ГЧ

    * З г § ь см ° • б ч

    а

    > »Е Ті пов |зя |5 2 о г і 5 о с

    ті плов ема '? -корп. щ з

    з ВУ

    П) Підвищений на 5% витрати через недостатню балансування

    До ТАК, ОС, ПДС до 1991 X

    Ч? Удосконалень теплова схема збалансована на 100% я

    ч << ? >> /

    3 у /

    сс 0 Я // V, / '/ /' / '/ / /

    г7 ^ // // // // V,

    7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 збита, од.

    %

    ~ Гп-г 150145140

    1-1-Г

    135 130 125

    120

    ~ Г 115

    112,5

    1-Г

    110 109

    ~ г

    108 107

    ~ Г 106

    105

    104

    тоз

    102,5е

    Мал. 1. Узагальнена розрахункова залежність витрати умовного палива від ефективності дифузійної установки

    30 ЦУКОР № 9 • 2017

    ЯО ЩОЛКОВО ИУ АГРОХІМ ^

    www.betaren.ru

    стружки залежить від параметрів застосовуваних ножів і режимів різання. Пружність і пористість шару стружки залежать від якості буряка, режиму опіку, властивостей живильної води. Сумарна поверхня масообміну залежить від питомої заповнення робочого простору апарату стружкою, яке змінюється в ході регулювання процесу. Відповідно змінюється гідродинамічний режим течії рідини крізь шар стружки, що істотно впливає на ефективність екстракції. Тому питомий наповнення апарату стружкою є найважливішим регулюючим фактором під час добування цукру з бурякової стружки.

    Б. Гідродинамічний режим противоточной екстракції в колонних і двухшнекових апаратах формується в результаті накладення на малоупорядоченное рух і перемішування з-костружечной суміші спрямованого руху рідини від точки її введення до сита. У ротаційних апаратах процес являє собою послідовність з 33-40 циклів, в кожному з яких стружка занурюється на деякий час в сік, потім сік фільтрується, стружка і сік переміщаються в наступні секції.

    В. Екстракція цукру йде двома шляхами - дифузійним і пресовим. Навіть при відсутності пресів для віджиму жому відбувається «внутрішнє отжатие» [4] внаслідок стиснення клітинних оболонок і механічного впливу елементів транспорт-номешательной системи дифузійного апарату і потоків дифузійного соку. У складі дифузійних установок застосовуються все більш потужні преси, що змінює основні закономірності процесу і вимагає нових методів управління.

    Г. Як об'єкт управління диффузионная установка характеризується складними внутрішніми взаємозв'язками і великий інертністю. У виробничих умовах режим екстракції може відхилятися від оптимального під дією збурюючих факторів, що мають різну природу. Багато з них не вимірюються безпосередньо. Фактичні процеси екстракції більшу частину часу протікають в несталому режимі. Досягнутий результат багато в чому залежить від алгоритмів управління, які реалізуються в ручному, напівавтоматичному і автоматичному режимах.

    У нашому програмному комплексі розрахунок параметрів дифузійної установки базується на ключовий характеристиці дифузійної установки [8], яка представляє собою залежність ефективності екстракції від коефіцієнта використання потужності. Вид цієї характеристики різний для дифузійних апаратів різних типів (рис. 2).

    Для апаратів з транспортно-мешательной системою (двухшне-кових, колонних) характеристика має максимум, відповідаю-

    щий оптимальної продуктивності. При цьому для апаратів типу ПДС даний оптимум нижче номінальної продуктивності (графік 1), а для апаратів DC - вище (графік 2). Це пояснюється тим, що робочий об'єм апаратів ПДС набагато менше, ніж у апаратів DC рівній продуктивності. При зниженій продуктивності переміщуючий дію транспортно-мешательной системи починає превалювати над спрямованим рухом соку і стружки: протитечія все більше порушується, шари соку з різною концентрацією цукру змішуються, що знижує ефективність екстракції. При підвищенні продуктивності шари стружки ущільнюються, її поверхня блокується і не омивається соком, що також ускладнює екстракцію цукру.

    Для апаратів ротаційного типу характеристика монотонно убуває (графік 3). Зниження ефективності при підвищенні продуктивності відбувається через скорочення тривалості процесу і погіршення сепарації соку і стружки.

    Однак ключові характеристики будуть незмінними лише при

    Мал. 2. Ключові характеристики дифузійних апаратів різних типів

    № 9 • 2017 ЦУКОР

    31

    дотриманні «зразкових» умов експлуатації. На цукрових заводах властивості бурякової стружки різні і значно змінюються протягом сезону переробки.

    Тому ми адаптуємо ключові характеристики до реальних умов заводу, для якого розробляється проект. З цією метою технологічні дані з заводських лабораторних журналів переносять в електронні таблиці. Отриманий масив показників (зазвичай він становить 15-20 тис. Значень) передається в програмний комплекс. Виконується процедура фільтрації даних, в ході якої виключаються інтервали з різкими змінами продуктивності і зі значними відхиленнями від технологічного регламенту. Потім проводиться обробка методами математичної статистики. В результаті ми отримуємо достовірну ключову характеристику, на якій базуються проектні розрахунки для даного заводу.

    Нами створена база ключових характеристик дифузійних апаратів різних марок, які працюють в різних умовах. Встановлено, що характер кривих для апаратів одного і того ж типу однаковий, але максимальна величина КТИ і оптимальна продуктивність відрізняються для кожного заводу. Тому проектні розрахунки ми виконуємо за ключовою характеристикою, розрахованої за даними заводу, для якого розробляється проект.

    З метою досягнення максимального ефекту програма підвищення енергоефективності цукрового заводу обов'язково повинна передбачати заходи, що знижують відбір дифузійного соку. Таким чином, коефіцієнт ефективності Ке (див. Табл. 1) необхідно збільшити, наблизивши його до 1. При цьому враховуються особливості дифузії-

    ційної установки, використовуваної на даному заводі.

    Для апаратів двушнековие типу критичними є якість стружки, ритмічність подачі стружки і відбору соку, ефективність теплопередачі через гріють камери. Тому найбільший ефект дають такі заходи:

    - впровадження автоматизованих ліній відновлення све-клорезних ножів, регенерації ножів в бурякорізками надзвуковими струменями повітря, зміна ножів за графіком (актуально для всіх типів апаратів);

    - монтаж додаткової секції корпусу, що збільшує робочий об'єм апарату і тривалість процесу;

    - застосування алгоритмів управління приводами шнеків, заснованих на динамічної моделі;

    - застосування автоматизованого многоточечного дозування поверхнево-активних речовин в режимах нормалізації і інтенсифікації.

    Особливо виділяється група заходів щодо оснащення двухшне-кових апаратів ошпарівателямі. Пряме ошпаріваніе насиченою парою в сучасних розробках не використовується, так як виключає застосування низькопотенційних теплоносіїв для нагріву дифузійного соку. Підвищення ефективності тепло- і масообміну досягається застосуванням противоточного обшпарити-Ватель [9], в якому проводиться весь процес нагріву стружки. В дифузійний апарат нагріта бурякова стружка подається в складі сокостружечной суміші. Збільшення тривалості процесу на ~ 20% призводить до відповідного збільшення КТИ з 14 до 16-17 од.

    При подачі сокостружечной суміші в двухшнековий апарат потік дифузійного соку, отбі-

    раєм через сита, перевищує номінальний в ~ 3 рази. Установка додаткових сит не компенсує повною мірою зростання потоку. Нами розроблена система отримання опіків з сепаратором, який відокремлює циркуляційний сік до дифузійного апарату [10].

    Для апаратів ротаційного типу ефективні такі заходи:

    - впровадження контролю маси стружки, що надходить в кожну секцію, спільно з контролем рівня сокостружечной суміші в секціях;

    - застосування алгоритмів управління подачею стружки і живильної води, заснованих на динамічної моделі;

    - оснащення ротаційної дифузійної установки протидії точним ошпарівателем, яке збільшує КТИ на 15-20%, що вже апробовано на багатьох цукрових заводах.

    Категорія колонних дифузійних установок виділяється тим, що конструкції апаратів і параметри процесів тепло- і масообміну істотно розрізняються.

    Колонні дифузійні апарати, розроблені в СРСР, і їм подібні випускалися до середини 90-х рр. Їх параметри наступні:

    продуктивність

    номінальна............ < 3000 т / добу;

    діаметр

    корпусу..................... < 6,0 м;

    висота

    активна.................. < 12,6 м;

    тривалість

    екстракції .............. 78-85 хв;

    КТИ среднеексплу-атаціонное .............. 8,0-8,7 од .;

    №ГІ паспортне .... ц, 0 од .; №ГІ після

    модернізації .......... 12,5-13,0 од.

    Можливості модернізації таких колонних апаратів ограни-

    32 ЦУКОР № 9 • 2017

    т Щелково ИУ агрохим

    www.betaren.ru

    чени заміною типу транспортують лопатей, що не приводить до істотного поліпшення екстракції цукру. Дані установки укомплектовані ошпарівателямі з недосконалою рекуперацією тепла дифузійного соку; це не дозволяє використовувати низько потенційного теплоносії для його нагрівання, проте є можливість модернізувати обшпарити-Ватель з підвищенням теплотехнічних показників [11].

    Інші колонні дифузійні установки систем BMA і «Buckau Wolf», що входять в цю категорію, вимагають більш докладного розгляду, так як в світовій бурякоцукрової промисловості саме вони займають лідируючі позиції.

    Для колонних дифузійних апаратів відношення продуктивності до площі поперечного перерізу постійно. При цьому тривалість процесу не є фіксованою і визначається активною висотою, яку розраховують за гарантованою величиною NTU з урахуванням прогнозованого якості буряка і стружки. Аналіз параметрів колонних апаратів, поставлених на цукрові заводи Європи за кілька десятиліть, показує стійку тенденцію збільшення активної висоти колони і,

    відповідно, тривалості процесу (рис. 3). В останні роки було підтверджено на практиці, що тривалість перебування стружки в колоні може бути збільшена до 150 хв [12] без підвищеного переходу несахаров в сік. Це стало можливим завдяки підвищенню якості буряка і застосування концепції контрольованої мікробіологічної діяльності в колоні [13].

    Деякі колонні апарати, випущені в попередні десятиліття, зараз модернізують. При цьому монтують додаткові царги корпусу і трубова-ла, збільшуючи активну висоту колони (максимально до 25 м).

    Найбільша ефективність екстракції в колонній диффузионном апараті досягається при рівномірно-щільному заповненні стружкою всього робочого простору колони. Робочі поверхні лопатей і контрлопастей впливають на масу з-костружечной суміші, і вона піднімається у вигляді суцільної маси без істотного перемішування. У загальній масі стружінкі рухаються синхронно, проміжки між ними мінімальні, але достатні для безперешкодного течії соку. Залежність ефективності екстракції від пліт-

    ності маси стружки має свій оптимум. При щільності менше оптимальної стружка перемішується, принцип протитоку порушується, зменшується тривалість екстракції. При перевищенні оптимальної щільності механічні навантаження на лопаті і контрлопасті зростають, ускладнюється протягом соку крізь колону і відбір його через сита.

    Підтримка оптимального питомої наповнення колони проводиться шляхом варіації наступних параметрів:

    - подачі стружки насосами з-костружечной суміші;

    - швидкості обертання Трубовал колони;

    - рівня рідини в колоні;

    - пружності стружки, що залежить від температури процесу.

    Величина питомої наповнення колони визначається побічно за такими параметрами:

    - крутний момент на приводі колони;

    - перепад тиску на ситах колони;

    - характер коливань рівня рідини в колоні;

    - безпосередня візуальна оцінка стану сокостружеч-ної суміші через оглядові вікна.

    При ручному управлінні можливостей оператора недостатньо для ретельної обробки (контроль і коригування кожні 300 с) необхідного обсягу інформації. На дії колонний апарат реагує з великим запізненням, цикли регулювання при цьому можуть переходити на наступну робочу зміну. Оператор, побоюючись перевантаження приводу, зазвичай веде процес при питомій наповненні колони свідомо меншому оптимального. Тому коефіцієнт ефективності >1,0 в колонних апаратах стійко досягається тільки при автоматичному регулюванні

    х, хв

    • 1 • • 1 •

    '* * - L. 1 ____

    1 • 1 • I • -1 Л? 1 •

    •• I • | < 1 >** '• 1

    | |

    • • •

    1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Рік

    Мал. 3. Номінальна тривалість процесу екстракції в колонних дифузійних апаратах BMA і «Buckau Wolf» по роках випуску

    № 9 • 2017 ЦУКОР

    33

    Таблиця 3. Порівняння способів використання мезги жомопресової води

    Спосіб використання мезги Недоліки Переваги

    У Жомові яму Підвищення втрат цукру на 0,3-0,4% до маси буряка Не потрібно додаткового обладнання

    У пресований жом на сушку Підвищення втрат цукру на 0,3-0,4% до маси буряка. Випаровування води в жомосушке необхідно збільшити на 35% Не потрібно додаткового обладнання

    В сирий жом перед пресами Збільшення навантаження на преси, зниження СВ пресованого жому, підвищення ризику забивання пресів Не потрібно додаткового обладнання

    В окремий прес для мезги Витрати на прес для мезги Втрати цукру не збільшуються

    питомої наповнення колони стружкою.

    У складі колонних дифузійних установок застосовуються горизонтальні протиточні ошпа-рівателі. Такі ж ошпарівателі можуть бути використані для оснащення ротаційних і двухшне-кових дифузійних апаратів. При автоматичному управлінні ошпарівателем заданий параметр - крутний момент на валу ошпарівателя, а регулює - швидкість обертання Трубовал. Оцінюють ефективність про-тівоточного теплообміну по температурі соку, відібраного з ош-парівателя (рис. 4). Перевищення її над температурою стружки, що надходить в ошпаріватель, має бути ДТ<10-15 К °.

    Таким чином, стійко ефективною буде робота тільки тієї колоною дифузійної установки, яка оснащена АСУТП з функціями підтримки оптимального питомої наповнення стружкою ошпарівателя і колони.

    Однаковою для сучасних дифузійних установок всіх

    типів є необхідність застосування пресової стадії процесу екстракції. Найбільш поширеними зараз є горизонтальні двухшне-кові преси. При схожою конструкції відношення параметрів найбільшого і найменшого типорозмірів пресів складають: продуктивність - 10: 1, діаметр шнеків - 2,5: 1, маса - 12: 1, встановлена ​​потужність - 8: 1.

    Параметри режиму пресування можуть регулюватися зміною швидкості обертання шнеків. Відношення максимальної швидкості до мінімальної становить 2,5- 4,0. Збільшення швидкості підвищує продуктивність преса, але знижує ступінь віджиму. Діапазон зміни продуктивності становить 50-120% від номінальної, зміна СВ пресованого жому - від 22 до 35%.

    Таким чином, витрати на покупку пресів і результат пресування чітко взаємопов'язані. Наприклад, при обробці всього жому використання двох однакових пресів забезпечує 25% СВ, трьох - 29,5% СВ, чотирьох - 32% СВ.

    Процес пресування відбувається при тиску до 10 МПа протягом 10-15 хв. Кількість віджатої з жому води становить 50-70% до маси буряка. Вона фільтрується, нагрівається і спрямовується в дифузійний апарат. У процесі пресування ~ 25% жому проходить крізь сита і утворює мезгу жомопресової води, велика частина якої відокремлюється на мезголовушке. Її необхідно використовувати, застосувавши один із способів, наведених у таблиці 3.

    Мал. 4. Діаграма параметрів ошпарівателя при автоматичному регулюванні питомої наповнення

    34 ЦУКОР № 9 • 2017

    ЯО ЩОЛКОВО ИУ АГРОХІМ ^

    www.betaren.ru

    Значною мірою результат пресування залежить від стану надходить жому. Властивості жому як об'єкта пресування визначаються в першу чергу параметрами надходить в переробку буряка: змістом м'якоті, Одеревіння клітинних стінок, гідролізом пектинів і т.д.

    Істотна зміна властивостей бурякової тканини відбувається при переробці в залежності від наступних параметрів: режиму різання (заточка ножів, товщина стружки), подрібнення в дифузійному апараті, тривалості і температури процесу екс -тракціі, величини рН в дифузійному апараті, іонообміну між м'якоттю стружки і соком і т.д. Хороші результати пресування забезпечуються при обмеженні гідролізу пектинів бурякової м'якоті і підвищенні пружності бурякової тканини. Для цього застосовуються такі технологічні прийоми: підкислення живильної води SO2 або Н ^ 04, додавання солей, які при дисоціації утворюють катіони з валентністю 2 і більше, обмеження температури ошпарювання і процесу екстракції. Приладів для безпосереднього вимірювання властивостей бурякової тканини на заводі немає, тому налагодження технологічного режиму пресування жому проводиться в значній мірі емпірично. Різниця у властивостях жому призводить до зміни результатів пресування, при значному размягчении жому можливе перевантаження і поломка преса.

    Для розрахунку масових і теплових балансів необхідно визначити вплив результатів пресування на сумарну ефективність диффузионно-пресової установки.

    В якості основної характеристики процесу пресування використовується зміст СВ,% в

    пресованому жомі, так як ця величина визначається безпосередньо при лабораторних аналізах. Для розрахунку масового балансу процесу екстракції необхідні дані про зміст м'якоті в буряці, вмісті цукру і несахаров в клітинному соку жому.

    Оснащення існуючого дифузійного апарату пресами для глибокого віджиму жому призводить до підвищення сумарної ефективності дифузійно-пресового процесу. За допомогою нашого програмного комплексу було проведено моделювання роботи диффузионно-пресової установки при різних варіантах комплектації (рис. 5). «Конкурентоспроможними» є дифузійні установки з №ГІ>20. Ця область виділена зеленим кольором.

    Діапазон СВ пресованого жому до 20% відповідає пресів попереднього покоління ( «старим») - GH-2, SP-1000, ^ -1000,

    WL-145, А4-ПВЖ; діапазон СВ 20-35% відповідає сучасним двухшнековие пресів великої потужності: «Babbini», «Stord», «Mercier» і ін. При ретельному виконанні технологічного регламенту, включаючи необхідні хімічні добавки, стійко забезпечується пресування до СВ > 30%.

    Для моделювання були прийняті наступні значення ефективності дифузійної стадії процесу:

    - NTU = 8 відповідає середньо-експлуатаційними показниками «старих» апаратів, якими вітчизняна промисловість забезпечувалася до середини 90-х рр .: DC, ПДС, КДА, КД2-А, ЕКА;

    - NTU = 11 відповідає гарантованою постачальником ефективності згаданих раніше апаратів, вона досягається при ретельній налагодження;

    - NTU = 14 відповідає ефективності ротаційних апаратів

    № 9 • 2017 ЦУКОР

    35

    RT4, RT5 і двухшнекових DC, укомплектованих протівоточ-ними ошпарівателямі;

    - NTU = 17 гарантовано досягається сучасними колонними дифузійними апаратами.

    Результати проведеного дослідження дають підстави для наступних висновків:

    - з метою техніко-економічної оцінки диффузионно-пресових установок запропоновано використовувати число одиниць перенесення

    (Ці);

    - визначено, що «конкурентоспроможними» по витраті палива можуть стати ті заводи, на яких буде забезпечена ефективність екстракції №Гі>20;

    - пресування жому навіть до СВ<20% дає значне підвищення ефективності, тому навіть для «старих» пресів доцільно виконати відновлювальний ремонт, змонтувати схему повернення жомопресової води і експлуатувати її з дотриманням технологічного регламенту;

    - для «старих» дифузійних апаратів, що працюють з відхиленнями від технологічного регламенту, навіть максимальні витрати на установку потужних пресів (СВ = 35%) забезпечать ефективність лише на рівні такого ж апарату, що працює при виконанні всіх вимог регламенту, тобто той же економічний ефект може бути досягнутий з набагато меншими витратами;

    - навіть для бездоганно працюють «старих» дифузійних апаратів закупівля найбільш потужних пресів (СВ = 35%) не збільшить сумарну ефективність до «конкурентоспроможною» величини NTU>20;

    - ротаційні дифузійні апарати можуть досягати «кін-

    ності »величини NTU-20 при роботі з продуктивністю, що не перевищує номінальну, виконанні всіх вимог регламенту, пресуванні жому до СВ = 30-35% і комплектації протитечійним ошпа-рівателем;

    - колишні у вживанні колонні дифузійні апарати системи BMA і «Buckau Wolf», розроблені в 1960-1980 рр., В більшості випадків необхідно модернізувати шляхом збільшення висоти (це питання вирішується для кожного конкретного апарату), також обов'язковим є автоматичне регулювання питомої наповнення;

    - нові колонні дифузійні апарати проектуються з урахуванням умов конкретного заводу, при цьому тривалість екстракції може становити 150-160 хвилин, а ефективність екстракції досягає 35-37 одиниць.

    Список літератури

    1. Василенко, С.М. Енергоеко-номiчнi фактори тдвіщення енергоефектівносп Цукрове! промісловосп /С.М. Василенко [та ін.] // Цукор Укра! Ні. - 2013.

    - № 5. - С. 13-16.

    2. Штангеєв, К.О. Віпарт установки та тепловi схеми цукрових завод1в. - К.: ЮН1ДО, 2015. -66 з.

    3. Філоненко, В.М. Раціональна послідовність енергозберігаючих технічних рішень для цукрового заводу /В.Н. Філоненко, Д.Н. Циганков, А.А. Швецов // Цукор. - 2016. - № 9.

    - С. 24-31.

    4. Даіши, М.І. Теоретичні основи технології цукру. Ч. 1. Технологія отримання дифузійного соку (сучасний стан і перспективи розвитку). -Краснодар, 1997. - 70 с.

    5. Коваль, Е.Т. Новий метод порівняльної оцінки дифузійних апаратів різних систем / Е.Т. Коваль, А.Я. За-Горулько, А.А. Липец // Праці ЦІНСа. - Київ, 1960. - Вип. VII.

    - С. 171-175.

    6. Лисянський, В.М. Процес екстракції цукру з буряка. Теорія і розрахунок / В.М. Лисянський. - М.: Харчова промисловість, 1973.

    - 224 с.

    7. Верхола, Л.А. Екстракція цукру з буряка: можливості наявного устаткування / Л.А. Верхола, М.М. Пушанко // Цукор Укра! Ні. - 2011. - № 11 (71). -З. 33-41.

    8. Верхола, Л.А. Удосконалення методики проектування дифузійних відділень / Л.А Верхола, М.І. Ладановській // Цукор. - 2014. - № 10. - С. 41-46.

    9. Sobczynski, J. Ocena eksploatacji instalacji ekstraktora korytowego wspolpracuj ^ cego z zaparzalnikiem w Cukrowni Miejska Gorka / J. Sobczynski // Gazeta Cukrownicza. - 2010. - № 4. -S. 103-105.

    10. Верхола, Л.А. Сучасні системи опіку бурякової стружки / Л.А. Верхола // Цукор. - 2015. - № 10. - С. 26-28.

    11. Верхола, Л.А. Модершзащя системи ошпарювання колон-но! діфузшно! установки Шамра! вського цукрового заводу / Л.А. Верхола // Цукор Укра! Ні. -2011. - № 1 (61) - С. 46-50.

    12. Schulze, T. A look at technological and technical tower extraction trends SUGAR INDUSTRY / Т. Schulze [and oth.] // Zuckerindustrie 140 (2015). - No. 12. Р. 748-752.

    13. Прати, Е. Шляхи поліпшення експлуатаційних показників пресування жому / Е. Прати, Ф. Маніскалко // Вюнік цукровікв Украши. - 2013. - № 7 (86). - С. 21-24.

    36 ЦУКОР № 9 • 2017

    7-я спільна конференція Міжнародної організації по цукру

    - і та і

    і Євразійської цукрової асоціації

    Ринок цукру країн СНД

    А

    15 березня 2018 років Москва,

    Редіссон Слов'янська

    www.sugarconference.ru

    організатори

    З питань участі звертайтесь:

    +7 (495) 695 37 42 Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити