58.1. Пластинчасті теплообмінники в цукровійпромисловості

магниевый скраб beletage

Виробництво цукру з різних видів сировини, у тому числі й збуряка, є досить енергоємним процесом. Економічність виробництвацукру насамперед визначається витратами енергоносіїв і їхньою варті-стю. Більше того, високий ступінь енергозбереження, використаннявторинного тепла багато в чому визначають рентабельність виробниц-тва цукру. Послідовне чергування нагрівання і охолодження на всіхетапах, від первинної переробки буряка до кристалізації, вимагає ши-рокого використання теплообмінників. У цьому зв'язку вибір ефекти-вного теплообмінного устаткування для нагрівання, охолодження йрекуперації має першорядне значення для економічної роботи всьоговиробництва цукру в цілому. Оптимальний вибір теплообмінників дляустановки в технологічній схемі дозволяє збільшити продуктивність іефективність процесу виробництва цукру.

На цукрових заводах за рубежем знайшли широке застосуванняпластинчасті теплообмінники практично всіх типів: традиційні розбі-рні й паяні, ширококанальні, спіральні, компоблоки, а також пластин-часті випарні апарати. На цукрових заводах таких країн, як Швеція,Франція, пластинчасті теплообмінники повністю замінили трубчасті.При цьому здійснюється підігрів і охолодження не тільки двох сере-довищ, але й чотирьох з різними тепловими параметрами.

Технологічний процес безпосереднього одержання цукру з бурякаділиться на 4 етапи: одержання дифузійного соку, або дифузія; очищеннядифузійного соку, або просто очищення соку; випарювання соку й крис-талізація цукру з випареного соку. Розглянемо застосування пластинчас-тих теплообмінних апаратів на кожній із цих стадій виробництва.

Перший етап переробки цукрового буряка - це екстракція цук-рового соку, що виробляється в дифузійних апаратах і ошпарювачахрізної конструкції. На цьому етапі сік повинен бути попередньо нагрі-тий до температури кипіння в апараті. На рис. 58.1 представлена зага-

750

льна схема процесу одержання цукрового дифузійного соку зі струж-ки буряка, підготовленої заздалегідь.

Жом на сушку

Пульпоаповпювач _

ПресЖивильна вода

Підігрівачпресової води

Підігрівавживильної води

На дефекацію

Пйігрівачциркулюючогосоку

Буряковастружка

Ошгіарювач

Ди фузій 1-ИЙапарат

•шм

т

Рис. 58.1. Одержання дифузійного соку.

На цій стадії можлива установка трьох теплообмінних апаратів:підігрівника живильної води, підігрівника жомопресової води й піді-грівника циркуляційного соку. У першому випадку до установки можебути прийнятий звичайний розбірний пластинчастий теплообміннийапарат, підібраний відповідно до технічних умов. Для підігрівниківжомопресової води рекомендується встановлювати ширококанальнийпластинчастий апарат або, у крайньому випадку, традиційний тепло-обмінник з великою висотою гофри.

Як правило, підігрівник жомопресової води двоступінчастий знагріванням від температури 60 до 80 °С і далі до 90 °С. При цьомудля другого ступеня теплоносієм є конденсат або вторинна пара з тре-тього ступеня випарної станції, а для першого ступеня підігрів прово-дять зворотним струмом самої жомопресової води. Обидва ступенірозміщають на одній рамі. Найчастіше підігрів циркуляційного соку йохолодження дифузійного соку також роблять в апаратах такого типу.У більшості випадків як підігрівник циркуляційного соку вико-ристовується спіральний абоширококанальний теплообмін-ний апарат (рис. 52.2). Це пов'я-зане з наявністю в дифузійномусоку волокон, грубих часток,суспензій і різних домішок, якіможуть забивати канали тепло-обміну традиційних пластинча-стих теплообмінників. При ви-користанні для нагрівання ди-фузійного соку вторинної пари звакуумних апаратів (кристаліза-торів) рекомендується застосо-вувати горизонтальні спіральнітеплообмінники з верхньою по-дачею пари, що гріє, і окремимвідводом конденсату на нижній кришці. їхнє застосування виключаєзасмічення осадами, тому що всі відкладення збираються на дні скри-вленого каналу. При цьому забезпечується гарний відвід газів, що неконденсуються, при малих втратах тиску.

Крім основних переваг пластинчастих теплообмінних апаратів,зазначених раніше, є ще одна - тільки в них можливе очищення пове-рхні нагрівання по обидва боки: з боку теплоносія й продукту, що на-грівають. З досвіду експлуатації відомо, що з поверхні нагрівання пла-стинчастого теплообмінника накип видаляють 2%-ним розчиномHNO3 температурою 50 °С і шляхом прокачування його протягом 30хвилин (можна використати й 4%-ний розчин HCl з інгібітором). Тіль-ки у виняткових випадках застосовують механічне очищення.

На рис. 58.3 представлена загальна схема процесу очищеннядифузійного соку перед подачею на випарну станцію. На цій стадіїможлива установка декількох груп теплообмінників-підігрівників. Дляпідігріву соку рекомендується застосовувати ширококанальні або спі-ральні теплообмінні апарати. Особливо ефективно використати на цихпозиціях спіральні теплообмінники, які мають ефект самоочищення(рис. 52.4). Для цих апаратів як гарячий теплоносій зазвичай викорис-товують конденсат, а також вторинну пару з третього і четвертогоступенів випарної станції.

ПідігрівачфільтрованогоВакуум-фільтр ^КУ

Рис. 58.4. Спіральний теплообмінник у процесі експлуатації.

Високою ефективністю роботи характеризується установка ши-рококанальних теплообмінників для підігріву соку після першої сату-рації перед фільтруванням і перед другою сатурацією. Причому наостанній позиції допускається установка традиційного пластинчастоготеплообмінника з великою висотою гофри. Також ширококанальнийтеплообмінник доцільно й економічно вигідно використати після кот-ла другої сатурації як підігрівник сатурованого соку. Далі в технологі-чному ланцюжку демінералізації очищеного соку (тонкого соку) мож-на використати звичайний пластинчастий апарат. Як гарячий теплоно-сій для підігріву соку у відділенні очищення дифузійного соку вико-ристовують вторинну пару третього ступеня, іноді - другого.

На рис. 58.5 представлена схема випарної станції цукрового за-воду, у якій сік перед подачею в перший корпус підігрівається вдекількох парових пластинчастих підігрівниках. Для заданихтехнічних умов тут можна з високою ефективністю використати зви-чайні пластинчасті теплообмінні парові апарати. При цьому ре-алізується основна перевага пластинчастих теплообмінних апаратів,що дозволяє нагріти очищений цукровий сік до температури, на 2 °Сближча до температури пари, що неможливо при використанні тепло-обмінників інших типів. Як пара, що гріє, використовується вториннапара з першого і другого ступенів, а також ретурна (турбінна) пара,якщо це передбачено технічними умовами.

Вторинний     DTOpH

як пар  J& пар

Сироп

Підігрівай/Охолоджувач сиропуВторинний

тиріА пар

Г\

С1 I Vfjv

Ж пар

ь

На конденсацію

г

п п

uiиі

Турбінний пар .

Очіщений сік

Після випарної станції встановлюється підігрівник випареногосиропу перед виходом через фільтр або сепаратор на кристалізацію.Для підігріву використовують пару третього ступеня випарної станції.Цей попередній підігрів дозволяє поліпшити фільтрацію й зберегтиенергію.

На випарних станціях використовуються спеціальні пластинчас-ті випарники (рис. 58.6), які можуть встановлюватися як звичайні пла-стинчасті теплообмінні апарати, так і в циліндричній оболонці. Вонивідрізняються високою ефективністю роботи при малих габаритах іметалоємності.

На останній стадії одержання цукру - стадії кристалізації, схемаякої представлена на рис. 58.7, пластинчасті теплообмінники викорис-товуються як підігрівники сиропу на вакуум-апарати. Застосовуютьсяпарові теплообмінні апарати традиційної комплектації. Якщо в техно-логічній схемі передбачена установка сепаратора для очищення сиро-пу, що поступає в збірник першого вакуум-апарата, а не фільтра, топідігрівник сиропу не встановлюється.

Рис. 58.7. Кристалізація.

Пластинчаті теплообмінні апарати з успіхом можна застосову-вати при одержанні побічних продуктів цукрового виробництва й надопоміжних процесах. Наприклад: при розчиненні й афінації, при пе-реробці меляси, знецукренні меляси, підігріві живильних середовищ,охолодженні мастильного й турбінного масел, обробці стічних вод іт.д.

Практика обстеження підприємств цукрової промисловості по-казує, що перший етап модернізації виробництва полягає, насамперед,у наступному:

підвищення комплексної автоматизації виробничого проце-су;

підвищення стабільності режиму роботи (відсутність підви-щеної відкачки очищеного соку);

ліквідація підсмоктувань у вакуум-апаратах;

підвищення ефективності системи збору конденсату.

Однак найбільш вузьким місцем є наявність поверхні теплопе-редачі, яку не використовують, вона може досягати 40 %. Тому най-більш ефективним заходом з погляду мінімізації капітальних і експлу-атаційних витрат є заміна трубчастого теплообмінного устаткуванняпластинчастими апаратами.