Модернизация стадии сушки зерновой послеспиртовой барды на ОАО «Талвис»

           Несконденсированный в испарителе ВА3 водяной пар проходит снизу вверх через промывную колонку ПК1, которая оснащена распылительными форсунками и структурированной насадкой. В противотоке в колонну подают холодный конденсат пара. Вторичный пар из промывной колонки ПК1 выходит в виде воздуха, насыщенного водяным паром, с температурой 50°С. В трубчатом теплообменнике НВ1 вторичный пар нагревается до температуры 65 С и выводиться в атмосферу.

     Из  ВА3 упариваемая барда поступает  в сепаратор С3,пар из которого идет на обогрев второй ступени выпаривания, а готовый сироп отбирается из циркуляционного контура третьей ступени выпаривания в ёмкость для сиропа Е3. Откуда затем подается в шнековый смеситель Ш2.

     Образующийся  при декантации осадок (кек влажностью 70%) также по шнеку Ш1 подаётся в шнековый смеситель Ш2. Здесь густая масса интенсивно перемешивается с сиропом из установки выпаривания (влажностью 70%).

     Высушивание продукта на сушилках.

     Сушилки Т601 А/В представляют собой аппараты с трубными пучками, с паровым  обогревом, которые благодаря своему конструктивному исполнению обеспечивают оптимальное перемешивание продукта при самом щадящем режиме обработки.

     Сушилка состоит из неподвижного корпуса, внутри которого расположен вращающийся пучок  труб. Пучок труб состоит из двух головных частей, двух трубных плит и развальцованных в них труб. Количество, длина и диаметр труб зависит от нагревательной площади, за счёт которой определяется так же нагревательная мощность сушилки.

     Пучок труб нагревается с помощью пара. Он работает по принципу противотока (поток пара против потока материала). Материал, подлежащий нагреву, соприкасается только с трубами, нагрев которых производиться с помощью пара, но не соприкасается' с самим паром в качестве нагревательной среды.

     На  окружности пучка расположены подъемные и подающие ковши, которые транспортируют материал, подлежащий сушке, от входа к выходу. Во время процесса сушки высушиваемый материал поднимается наверх по жёлобу и затем ссыпается за счёт силы тяжести над нагревательными трубами назад в жёлоб. Такая система обеспечивает очень экономичную сушку материала, так как в этом случае речь идёт о комбинированной контактной и конвективной сушке.

     

     Подача  пара в сушилку производится с  помощью автоматической паровой  уплотнительной головки. Отвод конденсата выполняется с помощью черпаков за счёт ещё одной дополнительной паровой уплотнительнои головки.

     

     Высушенная  барда влажностью не более 10%>, выгружается  в порошкообразном состоянии  с помощью барабанных шлюзовых затворов и с помощью выгружных шнековых транспортёров поступает на общую цепную норию. С помощью шнекового дозатора регулируется количество подаваемой сухой барды обратно в процесс (смеситель Ш2) и количество отгружаемой барды. Отгружаемая барда DDGS направляется по пневмотранспорту, с помощью вентилятора в цех фасовки и хранения барды.

     Вторичный пар из сушилок подвергается очистке  на смонтированных на сушилках фильтрах и после этого используется для  обогрева испарителя с принудительной циркуляцией III ступени выпаривания. Операция очистки фильтров осуществляется через определённые отрезки времени, продувкой сжатым воздухом.

     Процесс сушки должен быть непрерывным с  соблюдением инструкций по эксплуатации сушилки и по технике безопасности.

     По  мере необходимости, но не реже одного раза в 15 дней, производят внешний осмотр сушилки.

     Высушенная  порошкообразная сухая барда  поступает на фасовку, гранулирование и хранение. 

4. Материальный  баланс стадии сушки  барды 

Исходные  данные:

Мощность  по производству спирта условного, тыс.дал/сут.   10,5

Выход барды, м /тыс.дал        120,0

Плотность барды, т/ м          1,02

Массовая  доля сухих веществ в исходной барде, %    7,0

      в т.ч.: нерастворимых        2,3

            растворимых             4,7

Массовая  доля сухих веществ твердой фазы (кек после центрифуги), % 30,0

Массовая  доля сухих веществ сиропа (после  выпарной установки), %       30,0

Влажность сухой барды, %             10,0

Концентрация  сухих веществ смеси твёрдой  фазы, сиропа и сухой барды,

поступающей в сушилку, %             70,0 

Расчет

Количество  исходной барды:

        т/сут

Количество  сухих веществ в барде:

        т/сут

      в т.ч.: - нерастворимых т/сут

            - растворимых  т/сут

Количество  сухой барды:

        т/сут

Общее количество испаренной влаги:

        т/сут

Количество  твердой фазы:

        т/сут

Количество  фильтрата:

        т/сут

Количество  сиропа:

        т/сут

Количество  испаренной влаги на выпарной установке:

        т/сут

Количество  барды, возвращаемой в технологический процесс (определяется из баланса сухих веществ):

      

      

      

      

        т/сут

Количество  продуктов, поступающих в сушилку:

        т/сут

Количество  сухих веществ, поступающих в  сушилку, т/сут:

= 630,0

Количество  сухой барды, выходящей из сушилки:

        т/сут

Количество  испаренной влаги на сушилке:

 т/сут

Количество  сухой барды на реализацию: 700,0-600,0=100,0 т/сут 

Таблица 4 – Сводная таблица продуктов.

Графическое изображение материальных потоков  см. в приложении 1.

5. Энергетический баланс стадии сушки барды

     Расход  сырья, вспомогательных материалов, пара, электроэнергии зависят от технологической схемы производства, ассортимента перерабатываемого сырья и применяемых осахаривающих материалов, а также от производительности спиртового предприятия.  Затраты электроэнергии и пара предприятия ОАО «Талвис» на всю стадию сушки послеспиртовой барды приведения в таблице 5.

     

     

      Таблица 5 - Энерго- и ресурсо- потребление каждой стадии.

 

      Для возможности сравнения количества энергии потребляемой на каждой стадии необходимо пересчитать все единицы  в киловатты. Для удобства, принимаем  потребление энергии за одни сутки. Тогда:

= 200 кВт/час =4800 кВт;

= 740 кВт/час =17760 кВт;

= 430 кВт/час =10320 кВт.

      Энергия пара будет выделяться при его  охлаждении и конденсации. Тогда, с  учетом, что из котельной поступает  пар с температурой 175 и давлением 9 бар:

 кВт

 кВт;

      Т.о. суммарное количество энергии необходимое  для стадии сушки зерновой послеспиртовой барды на ОАО «Талвис» составляет:

 кВт.

      Сведем  полученные данные в таблицу 6:

Таблица 6 – Энергопотребление каждой стадии.

 

      Как видно из таблицы 3, самой энергоемкой  стадией является стадия сушки барды  в роторно-трубчатых сушилках. Эта  стадия потребляет 64% всех энергии стадии сушки. Данная цифра значительна, вследствие этого, необходимо провести более детальный анализ сектора сушки барды на сушилках и найти возможные пути снижения энергопотребления с помощью модернизации стадии сушки. 

1.6 Постановка задачи  по модернизации стадии сушки барды

      Стадию  сушки барды на ОАО «Талвис» следует  модернизировать. Модернизация необходима по следующим причинам: стадия сушки самая энергоемкая во всем процессе переработки барды (64% энергии от всей стадии процесса утилизации барды), возврат сухой барды в цикл в размере 600 т/сут увеличивает время сушки и энергопотребление стадии.

      Поэтому я считаю, что следует рассмотреть кинетику сушки барды и выяснить причины высокого энергопотребления на предприятии, а также длительности этого процесса. Проанализировать и сравнить возможные варианты технологий сушки и выбрать оптимальный с точки зрения энерго- и ресурсопотребления, длительности сушки и себестоимости готового продукта. 
 

2. Некоторые теоретические аспекты процесса сушки

      Сушкой  называется термический процесс  удаления из твердых материалов или  растворов содержащейся в них  влаги путем ее испарения. Этим сушка отличается от других методов удаления влаги, например, путем поглощения ее химическими реагентами или механического отделения.

      Сушка как технологический процесс  обработки материалов применяется  с древних времен. Как отрасль  науки сушка стала оформляться в последние два столетия. Уже в 1740-1750 гг. в России изучением процессов испарения занимался Г.В. Рихман, соотечественник и друг М.В. Ломоносова, который сделал ряд важных выводов, предопределивших формулу Дальтона об испарении воды со свободной поверхности.

      Механизм  сушки влажных материалов определяется в основном формой связи влаги  с материалом и режимом сушки. В основу классификации формы связи влаги с материалом в настоящее время принята схема, предложенная П.А. Ребиндером. Ее особенностью является то, что при рассмотрении форм связи влаги с материалом определяющим является величина энергии связи, т.е. классификация осуществляется по свободной энергии обезвоживания. Согласно этой схеме различают: а) химическую связь (связь в точных количественных отношениях); б) физико-химическую связь (связь в различных, не строго определенных соотношениях); в) физико-механическую связь (удержание воды в неопределенных соотношениях). Физико-химическая связь делится на: адсорбционную и осмотическую; к последней можно отнести и структурную влагу. Физико-механическая связь может быть разделена на связь в макрокапиллярах (капилляры с радиусом больше 10 см) и связь в микрокапиллярах (капилляры с радиусом меньше 10 см).