Описание тепловой схемы сахарного завода

Тепловой схемой сахарного завода называется комплекс теплового (подогреватели, выпарные аппараты, сборники - самоиспарители конденсатов, вакуум - конденсационная установка) и технологического (диффузионный аппарат, вакуум-аппараты, сушилка сахара, центрифуги) оборудования, обеспечивающий поддержание необходимых температурных параметров технологических процессов по станциям и выпаривание необходимого количества воды с целью получения конечного продукта в кристаллическом виде. Спецификации к тепловой схеме приведены в приложении.

Тепловые схемы состоят из следующих основных узлов:

      - коллектор 2 технологического пара из ТЭЦ с охладительной установкой 1 предназначенной для регулирования температуры технологического пара перед I корпусом многокорпусной выпарной установки (МВУ) и регулирования интенсивности выпаривания в условиях накипеобразования;

      - многокорпусная выпарная установка (МВУ) 21 – 25, являющаяся технологическим парогенератором и обеспечивающая все технологические потребители вторичными парами;

      - теплопотребители вторичных паров, включая диффузионный аппарат 8, пароконтактные подогреватели барометрической и жомопрессовой воды 4 и 6, подогреватели соков 9 – 20, подогреватель сиропа с клеровкой 26, вакуум - аппараты 34, 35, 36, сборники жидких продуктов перед вакуум-аппаратами 33, 37, 42, сушилка сахара 38, центрифуги 40 со сборником воды для пробеливания 39, клеровочная мешалка 41. Все теплопотребители соединены с соответствующим корпусом МВУ паропроводами по которым подается вторичный пар, получаемый при выпаривании сока, при этом распределение вторичный паров по теплопотребителям соответствует результатам расчета выпарной установки;

      - отдельным комплексом, обеспечивающим работу выпарной установки, вакуум-аппаратов является вакуум - конденсационная установка (ВКУ), состоящая из предварительного конденсатора 29, основного конденсатора 30, гидрозатворов и сборников барометрической воды 54;

      Следующим комплексом тепловой схемы являются сборники - самоиспарители чистых конденсатов 43, 45 и аммиачных конденсатов 47 – 50 с насосами чистых конденсатов 44, 46 и насосом аммиачного конденсата 51.

Источником тепловой энергии в тепловой схеме является отработанный (ретурный) пар турбины и редуцированный пар, поступающий в коллектор 2. От 95 % до 100 % ретурного и редуцированного пара должно использоваться в первом корпусе 21 МВУ. Все предварительное сгущение сока от 15 – 16 % до 70 % проводится при движении его от первого корпуса к последнему. При этом теплоноситель из ТЭЦ поступает только в первый корпус, а остальные корпуса МВУ работают в режиме самообогрева, т. е. второй корпус обогревается первым, третий – вторым и т. д. за счет работы ВКУ.

Тепловые схемы различаются по типу выпарных установок, используемых при их создании.

Отечественные сахарные заводы проектировались с использованием
4-корпусной выпарной установки в качестве базовой. На сахарных заводах Евросоюза с 1950 года используются более экономичные 5 - корпусные выпарные установки.

При выполнении курсового проекта рассчитывается пятикорпусная выпарная установка.

При одинаковой выпарной установке тепловые схемы заводов различаются распределением вторичных паров по теплопотребителям. Существует оптимальное распределение паров, соответствующее типу выпарной установки, которое в дальнейшем будем называть базовым. Реальное распределение вторичных паров на заводе может отличаться от базового.

Эффективность тепловой схемы определяется величиной расхода пара на первый корпус. Чем ниже расход пара на первый корпус, тем ниже расход топлива по заводу. При этом расход пара D₁ на первый корпус равен суммарному расходу паров в теплопотребителях, присоединенных к корпусам МВУ:

,

где D_тп1 – расход пара в теплопотребителях, присоединенных к I корпусу МВУ;

D_тп2 – расход пара в теплопотребителях, присоединенных к II корпусу МВУ;

D_тп3 – расход пара в теплопотребителях, присоединенных к III корпусу МВУ;

D_тп4 – расход пара в теплопотребителях, присоединенных к IV корпусу МВУ;

D_тп5 – расход пара в теплопотребителях, присоединенных к V корпусу МВУ.

Расход пара D_тп на каждом потребителе зависит от эффективности технологии, используемой на конкретной технологической станции. Отсюда расход пара в тепловой схеме в первую очередь зависит от уровня энергосбережения технологий, используемых на станциях завода. Для уменьшения D₁ часть теплопотребителей целесообразно обогревать тепловыми отходами - утфельным паром, конденсатами. Чем полнее используются в схеме тепловые отходы, тем ниже расход пара из ТЭЦ. Трудность использования тепловых отходов состоит в том, что их температура невысока. Поэтому они могут применяться только для нагревания холодных продуктов с температурой ниже 70 ^оС (диффузионный сок, преддефекованный сок).

В данной тепловой схеме утфельным паром подогревается диффузионный сок в теплообменнике 31 от 30 до 43 ^оС. Окончательно диффузионный сок перед преддефекатором догревается аммиачным конденсатом в теплообменнике 11. Аммиачным конденсатом также нагревается преддефекованный сок в теплообменнике 10 от 60 ^оС до 70 ^оС перед горячей дефекацией. Дальнейшее нагревание преддефекованного сока до температуры 90 ^оС проводится в подогревателях 12 и 13 паром V и IV корпусов. Сок I сатурации подогревается в теплообменнике 14 паром III корпуса фильтрованный сок I сатурации перед II сатурацией подогревается в подогревателях 15 и 16 паром IV и III корпуса.

Контрольная фильтрация сока II сатурации может проводиться после подогрева в резервном подогревателе 9. Перед выпарной установкой сок подогревается в теплообменниках 17 – 20 соответственно парами III, II, I корпусов и ретурным паром. В зависимости от результатов расчета выпарной установки количество групп подогрева сока перед МВУ может быть уменьшено до трех. Вакуум-аппараты I, II, III продукта обогреваются паром III корпуса, для пропарки аппаратов к ним также подведен пар II корпуса. Пары I, II, III, IV корпусов имеют избыточное давление, V корпус 25 работает под вакуумом. Чтобы подать пар V корпуса к соответствующим теплопотребителям они соединяются вакуумной линией с барометрическими конденсаторами.

Расход пара на I корпус зависит от типа выпарной установки, используемой в схеме. Поэтому первой задачей при разработке тепловой схемы является обоснование и выбор выпарной установки.