Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Декабря 2011 в 15:02, курсовая работа
Целью данной работы является анализ стадии сушки зерновой послеспиртовой барды на предприятии ОАО «Талвис» с последующей ее модернизацией по критерию энергетических и экономических затрат.
Введение 3
Обзор литературы 5
1. Анализ технологической схемы процесса утилизации зерновой
послеспиртовой барды 7
1.1 Анализ состава барды, как побочного продукта производства
спирта 7
1.2 Характеристика готового продукта 9
1.3 Описание технологической схемы сушки барды на ОАО «Талвис» 11
1.4 Материальный баланс стадии сушки барды 15
1.5 Энергетический баланс стадии сушки барды 18
1.6 Постановка задачи по модернизации стадии сушки барды. 19
2. Некоторые теоретические аспекты процесса сушки 20
2.1 Расчет скорости сушки по экспериментальным кривым 21
2.2 Расчет времени сушки барды 25
3. Обзор методов утилизации послеспиртовой зерновой барды 28
3.1 Технология переработки барды с получением сухих
гранулированных кормов DDGS 28
3.1.1 Технология высокоскоростного низкотемпературного
обезвоживания с использованием аппаратов АХИ. 29
3.1.2 Технология с выпарными станциями 30
3.1.2.1 Технология сушки без возврата продукта 30
3.1.2.2 Технология сушки без возврата продукта с последовательной
сушкой 31
4. Обоснование выбора оборудования 32
5. Технологический расчет оборудования 37
5.1 Расчет вальцовой сушилки 37
5.2 Расчет энергопотребления стадии сушки проектного варианта 40
5.3 Материальный баланс проектного варианта стадии сушки барды 41
6. Описание технологической схемы проектного варианта сушки
зерновой послеспиртовой барды 44
7. Сравнение технологий сушки барды базового и проектного вариантов 49
Заключение 51
Список используемой литературы 52
Приложение 53
Эта схема имеет место на некоторых заводах, однако в нашем случае она неприемлема, поскольку необходим демонтаж практически всего старого оборудованная, что с экономической точки зрения не целесообразно (рис.4)
Рисунок 4.
3.1.2. Технология с выпарными станциями
Технология
упаривания жидкой части барды после
удаления взвешенных веществ на выпарных
станциях является самой распространенной
в мире [10]. Это связано, прежде всего, с
простотой технического оформления. Данная
технология используется на предприятии
ОАО «Талвис».
3.1.2.1. Технология сушки без возврата продукта
Возможный вариант этой технологии заключается в следующем: схема функционирования предприятия меняется за счет вывода готового продукта на склад и затем упаковку, т.е. без возврата 600 т/сут барды в смеситель. Тогда влажность продукта поступающего на роторно-трубчатые сушилки составит 70%.
Однако при испытании этой схемы в производстве возникли трудности в работе роторно-трубчатых сушилок. Поскольку продукт поступал с высокой влажностью, то происходило сильное налипание его как на трубки, так и на стенки аппарата, что приводила к ухудшению процесса сушки, увеличению времени процесса. Кроме того, после каждой выгрузки партии барды требовалась остановка сушилок и их очистка. Соответственно эта схема не рациональна с точки зрения технического исполнения. (рис.5)
Рисунок 5.
3.1.2.2 Технология сушки без возврата продукта с последовательной его сушкой
Суть данной технологии с выпарными аппаратами заключается в том, что смесь сиропа и кека поступает сначала на сушилку, где понижается влажность с 70 до 30%, а затем этот частично высушенный продукт поступает на досушку в одну роторно-трубчатую сушилку, где достигается влажность 8-10%. Такой метод исключает возврат сухого продукта в цикл, тем самым, уменьшая время сушки и соответственно экономию энергии. Далее я более детально опишу данную схему сушки зерновой послеспиртовой барды. (рис.6)
Данная технология сушки барды наиболее приемлема для нашего случая в плане экономических затрат и технологического решения, поскольку имеет маленький срок окупаемости и минимальные конструктивные изменения.
4. Обоснование выбора оборудования
Решение по выбору типа сушильного аппарата принимается на основе технико-экономического расчета приведенных затрат, статистических данных по использованию типовых аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности, технологических, гидродинамических, сорбционно-структурных характеристик и кинетики сушки материала с учетом масштаба производства.
Оптимальный тип сушильного аппарата выберем на основе таблицы 8 [3].
Таблица 8 – Показатели предварительного выбора сушильных аппаратов в зависимости от основных свойств продуктов.
| Сушилки | Производства | Агрегатное состояние материалов | ||||||
| Малотоннажные | Среднетоннажные | Крупнотоннажные | Кусковые и зернистые | Порошкообразные | Пастообразные | Жидкие | ||
| Полочные | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 0 |
| Полочные вакуумные | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 |
| Распылительные центробежные | 5 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 3 | 5 |
| Распылительные форсуночные | 5 | 5 | 3 | 0 | 0 | 0 | 5 | 5 |
| Вальцевые | 5 | 3 | 3 | 0 | 0 | 0 | 3 | 5 |
| Барабанные вращающиеся | 0 | 3 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 0 |
| вакуумные | 5 | 5 | 0 | 3 | 5 | 3 | 0 | 0 |
| контактные | 0 | 5 | 3 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Роторные барабанные | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 3 | 0 |
| Роторные барабанные вакуумные | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 3 |
| Роторные камерные | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Ленточные одноярусные | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 |
| Вальцеленточные | 5 | 5 | 3 | 0 | 0 | 0 | 5 | 0 |
| Вибрационные | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Псевдоожижен-ного слоя | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 0 | 0 |
| с инертным носителем | 5 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 5 |
| периодический | 5 | 0 | 0 | 3 | 5 | 5 | 3 | 0 |
| Фонтанирующего слоя | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Вихревого слоя | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Вихревого слоя с измельчением | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Трубные пневматические | 0 | 5 | 5 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Циклонные комбинированные | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Спиральные | 3 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| Струйные | 5 | 3 | 3 | 0 | 3 | 5 | 5 | 0 |
| Со встречными закрученными потоками | 5 | 5 | 5 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 |
Таблица 8 - Продолжение.
| Сушилки | Технологические характеристики материалов | |||||||||
| Термола-бильные | Термостойкие | Склонные к адгезтт | Не склонные к адгезии | Склонные к когезии | Склонные к пылеобразованию | Пожароопасные | Взрывоопасные | Токсичные | ||
| Т < 50 С | Т < 100 С | |||||||||
| Полочные | 3 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 3 | 0 | 0 | 0 |
| Полочные вакуумные | 5 | 5 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Распылительные центробежные | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 |
| Распылительные форсуночные | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 |
| Вальцевые | 3 | 3 | 5 | 3 | 3 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 |
| Барабанные вращающиеся | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 0 |
| вакуумные | 5 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 3 | 5 | 5 | 5 |
| контактные | 0 | 3 | 5 | 0 | 5 | 0 | 5 | 5 | 3 | 3 |
| Роторные барабанные | 0 | 3 | 5 | 0 | 5 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Роторные барабанные вакуумные | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Роторные камерные | 3 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 | 0 | 5 | 5 |
| Ленточные одноярусные | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 3 | 3 | 0 | 3 |
| Вальцеленточные | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 0 | 3 |
| Вибрационные | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 5 | 5 | 0 |
| Псевдоожижен-ного слоя | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| с инертным носителем | 3 | 5 | 5 | 3 | 5 | 0 | 5 | 3 | 5 | 5 |
| периодический | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| Фонтанирующего слоя | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 3 | 5 | 5 | 3 |
| Вихревого слоя | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 |
| Вихревого слоя с измельчением | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 |
| Трубные пневматические | 5 | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 |
| Циклонные комбинированные | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 |
| Спиральные | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 3 | 5 | 5 | 5 |
| Струйные | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Со встречными закрученными потоками | 3 | 5 | 5 | 0 | 5 | 0 | 5 | 5 | 5 | 3 |
Где «5» - оборудование рекомендуется к применению; «3» - Применение оборудования допустимо; «0» - возможность применения оборудования не рассматривается. Таким образом, на основании таблицы 5 наиболее оптимальным вариантом, подходящим по всем параметрам будет вальцовая сушилка.
Вальцовые
сушилки являются сушилками непрерывного
действия и предназначаются для
сушки суспензий и пастообразных материалов.
Рабочий элемент – цилиндрический валец,
обогреваемый паром. Валец устанавливается
на двух опорах (стойках) и имеет многоскоростной
или регулируемый привод. Сушилки имеют,
как правило, открытое исполнение, и испаряемая
влага отводится потоком воздуха. На поверхности
вальцов за период менее одного оборота
происходит высушивание нанесенного тонким
слоем жидкого или пастообразного материала.
Высушенный материал соскабливается с
вальца скребком или специальными ножами.
Процесс передачи теплоты в вальцовой сушилке происходит следующим образом: от конденсирующегося пара теплота передается стенке барабана, а от него в свою очередь высушиваемому продукту. Влага, испаряющаяся на материале, диффундирует в воздух, унося с собой соответствующее количество теплоты.
Рассчитаем количество диффундирующей влаги, и исходя из этого количества, определим коэффициент теплоотдачи [4].
Принимаем коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке барабана ; коэффициент теплопроводности чугуна = 46,4 ; средний коэффициент теплопроводности высушиваемой барды = 0,7 [11].
Эквивалентный коэффициент теплоотдачи при испарении влаги определяется из следующего уравнения:
, (1)
где r – удельная теплота парообразования, Дж/кг; - температура наружной поверхности барды, .
Удельный расход испаряемой влаги G определяется по уравнению:
, (2)
где - скорость продуваемого воздуха, м/с; - разность давлений насыщенного водяного пара из котельной и водяного пара в воздухе, мм.рт.ст.
Подставив уравнение (2) в уравнение (1), определим коэффициент теплоотдачи :
, (3)
Тогда по формуле (3):
= 7676,6
Коэффициент теплопередачи при испарении будет равен:
, (4)
где - толщина стенки чугунного вальца, м; - толщина слоя барды на вальце, м.
Тогда по формуле (4):
Количество влаги, которое необходимо испарить на сушилке:
, (5)
где - количество высушиваемой барды в час, кг/час; - соответственно исходная и конечная влажность барды, %.
Тогда по формуле (5):
= 7142,86 кг/час
Общее количество тепла необходимое для сушки барды находят из теплового баланса:
, (6)
где - количество теплоты необходимое на нагрев барды, кДж, находят по формуле:
, (7)
где, с – теплоемкость исходной барды, . Тогда по формуле (7):
кДж
- количество теплоты
, (8)
где, r – удельная теплота парообразования, кДж/кг. Тогда по формуле (8):
кДж
- потери энергии в окружающую среду, кДж.
= кДж.
Тогда по формуле (6) общее количество тепла составит:
кДж
Поверхность нагрева вальцов находят по основному уравнению теплопередачи:
Информация о работе Модернизация стадии сушки зерновой послеспиртовой барды на ОАО «Талвис»