Современное оборудование и технологии сахарного производства УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Часть 3. Продуктовое отделение, сушка сахара
учебно-методическое пособие

1.                           УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

                                                                Тамбовской области

2.            ТОГБПОУ «Жердевский колледж сахарной промышленности»

Бельков А.П., Евдокимова М.В., Насонова О.С.

Современное оборудование и технологии сахарного производства

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

                             Часть 3. Продуктовое отделение, сушка сахара

2019

ТОГБПОУ  «Жердевский колледж сахарной промышленности»

Бельков А.П., Евдокимова М.В., Насонова О.С.

3. Современное оборудование и технологии сахарного производства

                                (учебное пособие)

                                                   Часть 3 .

                                                     Жердевка

                                                           2019

                   Рецензенты:

Лавренова М.А.- преподаватель спецдисциплин Жердевского колледжа

сахарной промышленности

Крюков В.В.- Директор  ООО «Русагро -Тамбов» филиал «Жердевский»

Прокофьева Е.Ю.- менеджер по производству ООО «Русагро -Тамбов» филиал «Жердевский»

Печатается по решению методического  совета ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности»

Бельков А. П.,  Евдокимова М. В., Насонова О.С.

Современное оборудование и технологии

сахарного производства :  учебно-практическое пособие ,Жердевка, ЖКСП, 2019

 учебно-практическом пособии изложены новые технологии хранения и переработки сахарной свеклы , новое технологическое оборудование ,

используемое на предприятиях .        

Пособие предназначено для студентов и преподавателей 2-4-х курсов

механического и технологического отделений колледжа.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Оборудование для уваривания утфелей.

 1.1Трехкристаллизационнная схема уваривания утфеля.

     1.2.Вакуум- аппараты периодического действия.

     1.3. Вакуум- аппараты непрерывного действия.

 2.Конструкции конденсаторов.

                        3.Оборудование для разделения утфелей.

      3.1.Центрифуги периодического действия.

       3.2.Центрифуги непрерывного действия.

                          4. Сушильные установки для сахара-песка.

   4.1. Назначение и применяемое оборудование

                                                        1. Оборудование для уваривания утфеля.

На сахарных  и рафинадных заводах сиропы поступают на уваривание для дополнительного удаления воды При этом раствор становится пересыщенным и сахар выделяется в виде кристаллов. По лученный после уваривания продукт называется угфелем.

      Сиропы увариют в вакуум-аппаратах периодического дсйствия , работающих с разрежением. За счет рззрежения температура  уваривания понижается до 75-80С. Применение невысоких температур при уваривании утфелей, которые представляют собой довольно густую и вязкую смесь кристаллов и межкрнсталлической Ч жидкости, предохраняет их от интенсивного разложения сахара. Низкие температуры при уваривании интенсифицируют процесс испарения волы н вакуум-аппарате вследсгвие увеличения полезной разности температур между греющим паром и кипящей массой.

Для уваривания утфелей на сахарных заводах применяют двух- или трсхкристттиэашюнныс схемы или их модификации. Днух- кристаллизаиионнам схема более простая Ее применяют на заводах. получающих сироп с чистотой нс более 92 %. В настоящее время практически на всех заводах применяется более сложная трехкристаллизационная схема уваривания.

1.1. Трехкристаллизациомная схема уваривания
и кристаллизации утфеля

По этой схеме (рис. 11.7) из смеси сиропа и клеровки желтых сахаров, поступающих из сборника 1 через коллектор 2 в вакуум-аппарат 3, уваривают угфель I подукта до содержания сухих веществ 92- 92.5% СВ, спускают в мешалку 4 и далее в распределитель 5. Затем в центрифугах 6 он ра зделяется на сахар-песок и два опека первый зеленая патока  и второй — белая патока. Полученные кристаллы сахара промываются в центрифугах горячей артезианской водой.

Промытый сахар-пссок влажностью 0.8 % удаляется из центрифуг на виброконвейер 7 и далее элеватором подается в сушильное  отделение. Оттеки, полученные при центрифугировании утфеля 1продукта , собираются в сборниках 9 и 10.

Рисунок 1.Трехкристаллизационная схема уваривания утфелей.

                                                1,9,10,11,12,23,24,27- сборники,2- коллектор, 3,13,28- вакуум-аппараты, 4,20,36- мешалки, 5 , 31 – распределители,                                        6,17,18,32 – центрифуги,7 – виброконвнейер, 8 – элеватор, 14 – утфелемешалки , 15 ,16 – утфелераспределители, 19 – шнек, 21 – клеровочная мешалка, 22,23, 34- насосы, 29- приемные мешалки,

30- кристаллизаторы, 33- сборники мелассы, 35 – аффинационная мешалка.

     Для уваривания утфеля III в вакуум-аппаратах 23 используют второй и первый опеки утфели II и аффннаиионный оттек. Содержание сухих веществ в готовом утфеле доводят до 94-95 % и спускают его через приемную мешалку 29 в кристаллизаторы 30. Там в результате охлаждения от 63-67 до 35 - 40 ’С происходит дополнительная кристаллизация сахара. С последнего кристаллизатора, в котором утфель подогревается до температуры насыщения межкристального раствора, его спускают в распределитель 31 и далее утфель поступает на центрифуги 32. В центрифугах разделение утфеля ведут без пробеливания желтого сахара и отбирают только один оттек — мелассу, которая из сборника 33 направляется насосом 34 в  обший сборник мелассы.

          Желтый сахар утфеля 3 продукта  направляют в аффинационную мешалку 35., где к нему добавляется нагретый первый оттек  утфеля I продукта ,  разбавленный в мешалке 20 до содержания сухих веществ 72-76 %. В аффнмационной мешалке 35 получается аффинационный утфель с содержанием сухих нешесгв 89 - 90 %. который в течение 20 мин перемешивается в мешалке. При лом часть несахаров из пленки на кристаллах сахара переходит в межкристальный раствор

    Из аффинлцнониоп мешалки утфель поступает в распределигель 15., а затем и центрифугу 18 . Полученный аффимшиимпып оттек напрвляется в мешалку 36, а аффинационный желтый сахар  пробеливается горячей водой и выгружается в мешалку  21 , где вместе с желтым сахаром  2 продукта растворяют в соке 2 сатурации до содержания сухих веществ 65-70%. Клеровку смешивают с сиропом из выпарной установки и направляют в вакуум- аппарат 1 продукта.

                                                                        1.2. Вакуум- аппараты периодического действия.

          Любой вакуум-аппарат,  предназначенный дли уваривания утфеля. состоит из следующих узлов: корпуса определенной

 формы ,греющей  камеры,сепарирующего и спускного устройств, а также из устройства для подвода пара в греющую камеру.

Форма корпуса аппарата зависит от его конструкции и бывает цилиндрической, цилиндрической с расширенной верхней

 частью. сферической или прямоугольной с полукруглой крышкой.

Конструкция греюшей камеры вакуум-аппаратов может быть различной. Наибольшее распространение получили вакуум

- аппараты с подвесными «реющими камерами, верхние и нижние трубные решетки которых имеют разную форму:

коническую, сферическую, двускатную и лр. Пар поступает в межтрубное пространство греющих камер, а увариваемый

 продукт перемещается внугри труб.

Диаметр греюшей камеры в большинстве конструкций вакуум-аппаратов меньше диаметра их корпуса, благодаря этому

 между стенками греющей камеры и корпусом вакуум аппарата образуется кольцевое пространство, по которому циркулирует

 утфель.

Сепарирующие устройства вакуум-аппаратов, так же как и выпарных аппаратов, предназначены для отделения капель

 продукта от вторичного пара. Поскольку в вакуум-аппаратах продукт имеет большую вязкость, используют сепараторы

 только инерционного типа, которые устанавливают нал угфельным пространством в верхней части корпуса аппарата.

К нижней части корпуса аппарата прикреплено днище, на котором устанааливают спускное устройство для утфеля.

Спускные устройства бывают шиберного и клапанного типа с гидравлическим и механическим управлением

 Более эффективны устройства клапанного типа.

Процесс уваривания протекает в следующей последовательности : заполнение аппарата сиропом  ( загрузка) , сгущение сиропа,

заводка кристаллов , наращивание кристаллов , уваривание утфеля до заданной плотности и спуск утфеля из аппарата

Перед началом уваривания аппарат подключают к линии разряжения и создают и нем вакуум Затем его наполняют

    одным продуктом до тех пор. пока греющая Камера нс покроется полно егью продуктом. При максимально возможном

разряжении полностью открытых паровых вентилях сгущают продукт до тех пор  пока  не будет  достигнута оптимальная

концентрация  для заводки кристаллов. Перед этим температуру повышают на 2-3 градуса перекрывая воздушный вентиль.

 Для заводки   кристаллов применяют сахарную пудру или кристаллическую пасту, которую  вводят  через специальную

 воронку при коэффициенте пресыщения, ко горый зависит от качества увариваемого продукта

  В период  варки требуется наращивать кристаллы без образования  новых, для этого коэффициент пресьпцсния

поддерживают в  пределах 1,05..1,10 . Температура   подкачиваемого сиропа и паток должна быть на 3...5 'С выше температуры утфеля в аппарате . Это  предотвращает образование новых кристаллов и способствует быстрому перемешиванию подкачиваемого раствора со всей массой  утфеля.

В свеклосахарном производстве используют вакуум-аппараты ИВА 400. П У-2А 60 (ВАЦ -60) и ПУ 2А-80 (BAЦ -80) На некоторых заводах установлены аппараты типа ЯВА.

В сахарорафинадном производстве применяют аппараты тина ВАР-150, вместимостью 15 т.

Вакуум-аппарат ПВА-400. Внутри цельносварного корпуса 4  (рис. 2  ) подвешены камера 3 и сепаратор 7. Сепаратор представляет собой ловушку инерционного типа, днище которой выполняет роль отбойного шита. Сепаратор установлен в верхней части аппарата для отделения капель продукта, уносимых вторичным паром. В нижней части аппарата установленоклапанное устройство Iс гидравлическим приводом II для спуска утфеля Греющая камера (рис 3)состоит из двух конических тройных решеток 3  и 8, в которые здвальцованы трубы 5 и приварена циркуляционная труба 4.Пap поступает в греющую камеру черезштуцеры с мембранным устройством, присоединенные к фланцам 2. Аммиачные газы отводятся при помощи оттяжек. Паровой камера в аппарате подвешивается при помощи кронштейнов 6 Между корпусом греюшей камеры и корпусом аппарата образуется кольцевое пространство для циркуляции утфеля В период ремонта греюшую камеру снимают с кронштейнов и при помощи серег подвешивают внутрь аппарата Для безопасности ремонта под камеру устанавливают опоры. В случае удаления камеры из аппарата корпус разрезают по диаметру, а затем сваривают.

Спускное устройство для угфеля  (рис. 3)    состоит из запор иого клапана 13, штока 9 споршнем 2, гидроцшшнлра 1и привода  для клинового стопора  16 .Клапан установлен на штоке при помощи шарообразной пяты 12 и втулки 11. Такое соединение способствует самоустановлению клапана и уплотнением 10. чтобы шток и поршень гидропривода не проворачивались вокруг вертикальной оси при подъеме и опускании клапана, направляющая втулка 7 имеет паз. А к штоку прикреплена шпонка 8.

Рис. 3 греющая камера вакуум-аппарата ПВА-400 : 1- труба для удаления конденсата; 2- фланец; 3 ,8 – трубные решетки ; 4- циркуляционная труба; 5- реющая трубка; 6- кронштейн; 7 – корпус греющей камеры.

Рис. 4 .Спускное устройство кануум-отирата ПВА-400:

1.4 - гидроцилиндры; 2 — поршень. 3 —

  шток 5 — дннше; б — корпус. 7 - направляющая втулка, S — шпонка. 9 — шток, 10 - уплотнение, 11 — втулка. 12— пята, 13— запорный клапан, 14— штуцер; 15— гайка, 16—клиновой стопор.

В период уваривания утфеля в вакуум-аппарате рабочий цилиндр гидропривода не должен находиться под давлением и клапаны необходимо надежно стопорить Для этого на штоке клапана установлена гайка 15 со скосом, под которую заходит вилочный клин 16. Последний при помощи шарнира соединен со штоком 3, который приводится в движение поршнем, установленным в гидроцилнндре 4.Рабочей жидкостью для гидро- цилиндра     служит масло, которое поступает от маслонапорной установки.

В вакуум-аппаратах с подвесными греющими камерами необходимо применять специальное устройство (см рис 2   у зел В) Для подвода пара в грсюшис камеры, которое воспринимает деформации. возникающие от температурных расширений греющей камеры и корпуса аппарата, и обеспечивает их надежную герметичность. Оно состоит из  конического патрубка, который одной стороной соединен с корпусом греющей камеры , а другой- с корпусом аппарата. Между фланцами , установленными на штуцере корпуса аппарата и штуцере подвода пара, помещена мембрана , которая и воспринимает температурные деформации.

Для улучшения циркуляции утфеля в вакуум-аппаратах и ин тенсификации процесса тепло- и массообмсна применяют вдувание газа или пара в нижнюю часть греющей камеры, а также вакуум-аппараты с конфузорами.

Вакуум-аппарат с устройствами для вдувания пара. Для усиления циркуляции утфеля путем вдувания пара в нижней части основной греющей камеры 2 (рис 5.) устанавливают дополнитсльную камеру 5высотой 140 мм. В трубках 7 этой камеры выполнены отверстия 6 диаметром 1 мм, расположенные под углом 30’ к вертикали Общая площадь , сечения отверстии составляет около 1/10 плошали каналов, подводящих пар в основную камеру. В дополнительной камере поддерживают более высокое давление, чем в корпусе вакуум аппарата. Пар из трубок дополнительной камеры с большой скоростью поступает тонкими струями в кипятильные трубки основной камеры, что улучшает циркуляцию утфеля. Этот метод усиления циркуляции называется гидродинамическим.

Рис 5. Устройства для усиления циркуляции:

а — камерного типа: 1 — корпус аппарата, 2 - греющая камера;  3 -штуцер. 4- кипятильная трубка; 5 - дополнительная камера; 6— отверстие.

7  - трубка, б — коллекторного типа:
1-кипятильная трубка, 2 - коллек-
торная трубка; 3 - патрубок. 4 - отвер-
стие; 5 — нижняя трубная решетка

Hа  рис 5, б представлена схема устройства для вдувания пара с коллекторными трубками Между рядами кипятильных трубок 1 под трубной решеткой 5  греюшей камеры проложены коллекторные трубки 2 диаметром 20 мм с патрубками 3

диаметром 10 мм,  установленными по одной против каждой кипятильной трубки.

 В трубках просверлены отверстия 4 диаметром от 0.8- I мм под углом 30 к вертикали. Коллекторы и патрубки расположены так. чтобы нс препятствовать поступлению утфеля в кипятильные  трубки греющей камеры.

Расход пара на вдувание при оптимальном режиме варки угфелей I и III продуктов  составляет 15...20 % к расходу пара на уваривание утфеля. Общий расход пара для аппаратов с усиленной циркуляцией не превышает расхода пара на аппараты без усиления циркуляции . Гидродинамическая интенсификация уваривания угфелей во много раз проще применяемой за рубежом механической циркуляции.Аппарат ПВА-400 с кокфузором. Известно, что наиболее благоприятные условия для уваривания утфеля в вакуум-аппаратах достигаются при скорости его циркуляции примерно 0,5... 1 м/с. В конце процесса уваривания скорость циркуляции  утфеля падает до 0.02...0,03 мс                                         Рис.6 Аппарат ПВА-400 с ковфузором:I — патрубок, 2 — центральный циркуляционный капал. 3 — кольцевой циркуляционнмй канал, 4 — нагревальные трубки; 5 - распоркн. 6 — корпус, 7- ыреэы.  8 — конфузор. 9— спускное устройство.                                          Предложено несколько типов циркуляторов, интенсифицирующих циркуляцию. Все они требуют ввода механических устройств внутрь аппарата, что значительно усложняет его конструкцию.Улучшить организованную циркуляцию утфеля в надтрубном пространстве вакуум-аппаратов позволяют специальные конфузоры (рис 6).В корпусе аппарата над циркуляционным каналом 2 устанавливают конфуэор 8, представляющий собой усеченный конус. Он обеспечивает лучшую организацию циркуляционных потоков в надтрубном пространстве греющей камеры и четкое выделение зоны седиментации кристаллов. Высота конуса соответствует максимальному уровню утфеля в аппарате Нижней частью конус опирается на паровую камеру, а верхняя фиксируется распорками 5.В стенках конфузора выполнены окна, расположенные по винтовой линии, либо сплошные вырезы 7, что обеспечивает циркуляцию утфеля при любом его уровне в аппарате и уменьшает образование застойных зон. Потоки утфеля двигаются в циркуляционном контуре, состоящем из нагревательных трубок 4, вырезов 7 стенки конфузора, центрального 2 и кольцевого 3 циркуляционных каналов. Для уменьшения потерь напора в кон- фузоре угол его раскрытия принят равным 35...40". Для пропаривания поверхности конфузора полается пар.В результате сравнительных опытов уваривания утфеля в аппаратах без конфузоров и с комфузорамн установлено, что при наличии конфузора цикл уваривания утфеля I сокращается на  5-6 %\ содержание кристаллов в утфеле увеличивается на 0,8..1,0% и средний размер кристаллов возрастает на 10...20 %; коэффициент неоднородности кристаллов уменьшается на 7. .8 %; температура кипения утфеля понижается на 2 - 3 С.Необходимо отметить, что конфузор не заменяет механические циркуляторы, интенсифицирующие массообмен в основном в зоне пузырькового кипения (в нагревательных трубках) и у дна вакуум-аппарата Совместное применение конфузора и механических циркуляторов обеспечивает равномерное перемешивание утфеля по всему объему вакуум-аппарата, значительно улучшает технологические показатели утфеля и сокращает цикл его уваривания.

Рис 7. Греющие камеры вакуум- аппаратов :  ПУ 2А-60-70 :1,2,9, 10 - трубные решетки. 3 - труба для подвода продукта, 4 -наружная часть греющей камеры, 5 — внутренняя часть греющей камеры; 6 -  устройство дли спуска утфеля; 7— патрубок для отвода конденсата, 8 - камера для конденсата; 11 — устройство для подвода пара; 12— отверстие ; б— типа ЯВА: 1- устройство для спуска утфеля. 2 — труба для отвода конденсата.; 3 - карман. 4 -штуцер для отвода пара; 5 — надставка; 6 - средняя часть греющей трубы. в- типа ВАР: 1,4 — трубные решетки, 2 – кронштейн , 3 - корпус. 5 - карман. 6 – уплотнение, 7- труба; 8 -устройство для спуска утфеля. 9—unyuep для подводя пара

            Вакуум-аппараты типов ПУ-2А, ЯВА и ВАР.

            Эти аппараты отличаются друг от друга конструкцией греющей камеры и ее размещением (рис .7). Греющая камера аппарата ПУ 2А-60-70 (рис. 7, а) состоит ит двух частей — наружной 4 и внутренней 5. Для подвода пара во внутреннюю часть в корпусе предусмотрены отверстия 12. Форма верхней трубной решетки паровой камеры — плоская двускатная.    Трубная решетка 1 наружной части камеры имеет уклон к корпусу аппарата, а решетка 2 внутренней части — к циркуляционной трубе. Такое  устройство верхней трубной решетки при больших диаметрах аппарата жачитсльно улучшает циркуляцию утфеля при уваривании.  Нижние трубные решетки 9 и 10 обеих частей камер имеют уклон  в одну строну Конденсат из обеих паровых камер собирается в камере 8 и отводится через патрубок 7 .  Устройство для подвода пара в греюшую камеру оборудовано мембраной, воспринимающей температурные расширения. Уcтройство для спуска утфеля из аппарата по конструкции аналогично устройству, применяемому в аппаратах типа ПВА . Оно отличается наличием винтового штурвала для стопорения клапана в закрытом состоянии. Верхняя и нижняя части аппарата поставляются отдельными узлами , их сваривают на месте. К недостаткам аппаратов этого типа относятся сложное изготовленне греюшей камеры и неравномерное распределение пара .  Разрлботаны конструкции аппаратов ЯВА-400 и ЯВА-600. В тре- юшей камере этих аппаратов (рис. 7, б) трубные решетки отсутствуют. Они выполнены из нагревательных трубок, состоящих из трех частей (узел А) — средней 6 и двух надставок 5 приваренных к средней части. Надставки отштампованы в виде шестигранников. Грубы устанавливают ступенчато и грани шестигранников сваривают между собой В результате образуются верхняя и нижняя трубные решетки с некоторым углом наклона к горизонтальной плоскости .Такая конструкция греюшей камеры улучшает поступление утфеля внутрь трубок и несколько увеличивает удельную поверхность нагрева камеры.Греющие камеры этого типа имеют существенные недостатки - они сложны в изготоаленни и ремонте.В сахарорафинадной промышленности применяют вакуум -аппараты типа ВАР двух типорззмеров: ВАР-75 и ВАР-150. Греющая камера аппаратов представлена на рисунке 7,в.

                     Вакуум-аппараты  с циркулятором  ВАВ-60.

Подученные результаты были использованы при разработке опытного образца вакуум-аппарата с механическим лопастным циркулятором ВАВ-60, который по документации, разработанной Смелянским СКБ, изготовил Сме- лянский машиностроительный завод Аппарат был установлен на Яготинском сахарном заводе , где он испытывался в сравнении с типовым вакуум-аппаратом ВАЦ-600 при получении утфелей первой и второй кристаллизации. Техническая характеристика аппаратов приведена ниже:

                                                                                                                          ВАВ-60     ВАЦ-600                    

Емкость аппара по готовому продукту, т -                                  60                 60

Эффективная поверхность нагрева  паровой камеры, м-  300              300

Длина трубок паровой камеры, мм2  -                                            1000          1160-1580

Начальный набор сиропа в аппарат, %             -                          26,9                37,0

Диаметр циркуляционной трубы, мм  -                                         1600              880

Частота вращения циркулятора, мин-1   -                            32 , 43 , 64            -  

мощность электродвигателя, кВт           -                                         50                    -  

Диаметр аппарата , мм               -                                                    4500              4000-4500

высота аппарата, мм -                                                                        10421                9145

Масса , т                             -                                                                       37,297               25,672

           1.3. Вакуум- аппарата непрерывного действия (ВАНД).

При современном уровне техники и технологии все процессы сахарного производства за исключением процесса уваривания утфеля осуществляют и аппаратах непрерывного действия Разработка процесса непрерывного уваривания утфелей — неотложная задача дальнейшего технического прогресса сахарного производства.

По способу получения кристаллического сахара из раствора все предложенные конструкции вакуум-аппаратов непрерывного действия можно отнести к следующим группам:

аппараты, в которых процессы испарения влаги и кристаллы зации сахара осуществляются одновременно при кипении увариваемой массы в одном аппарате;

аппараты, в которых процессы испарения воды и кристаллизацни сахара осуществляются раздельно;

 аппараты и которых нспаренне поды и кристаллизации  сахара происходят одновременно. но влага удаляется путем продувания воздуха,

В большиистве вакуум-аппаратов непрерывною действия (ВАНД) реализуется способ выпаривания, при котором испарение иолы и кристаллизация сахара происходят одновременно при кипении всей утфе льной массы

Варка утфеля и аппарате непрерывною действия должна включать в себя гс же процессы, что и варка в аппаратах нериодичсского действия. Однако в аппаратах периодического действия они протекают не одновременно. Это позволяет регулировать процесс вручную В аппаратах непрерывного действия все процессы протекают одновременно в отдельных секциях аппарата, через  которые проходит увариваемая масса, поэтому наличие определенного числа секций в ВАНД исключает ручную регулировку его работы и требует полной автоматизации.

В нашей стране испытаны ВАНД следующих конструкций: го- риэонталъно-противоточные секционные и колонные. Эксплуатация их показала, что в них можно получить утфель с содержанием сухих веществ 89,4 - 92,0 %. Однако при этом происходит засахаривание внутренней поверхности аппаратов, отложение кристаллов в нижней части секций, наблюдается большая неравномерность кристаллов сахара по размерам и образуется большое количество сахарной пудры.

На основании результатов исследований сформулирован основной принцип конструирования ВАНД любой системы, заключающийся в том. что аппарат должен состоять из следующих структурных элементов концентратора КП, кристаллогенсратора КГ и нескольких камер роста кристаллов КРК.

Требования, предъявляемые к конструкции ВАНД. Недостаточный опыт оптимизации процессов промышленной кристаллизации в аппаратах ВАНД не позволяет остановитьсн на какой-либо одной конструкции для внедрения ее в производство. Для различных продуктов, различающихся физическими свойствами, требуется несколько самостоятельных решений

Вместе с гем можно определить общие требования, предъявляемые к конструкции ВАНД:

аппарат должен включать секции для сгущения сиропа, завол- ки^кристадлов. роста кристаллов и окончательного сгущения

технологический процесс, осуществляемый в аппаратах, должен обеспечивать получение равномерных по величине кристаллов сахара;

утфель должен равномерно перемешаться по длине аппарата с хорошей циркуляцией. Это способствует быстрому росту крисгаллов, улучшает теплопередачу, а также прспятстяует осаждениюкристаллов и секциях аппарата

Промышленный ВАНД системы КТИПП.

 Развернутая схема промышленного аппарата представлена на рис 8 а. а его конструкния — на рис. 8, 6

В корпусе аппарата устанонпсн концентратор 4, выполненный в виде кольцевого сегмента с трубчатой поверхностью нагрева Он герметично отделен от друг их узлов аппарата. Это позволяет под держивать в нем давление, независимое оглавления в других частях аппарата.

Кристаллогенератор 7 выполнен также в виде кольцевого сегмента с трубчатой поверхностью нагрева Своей верхней открыгой частью он соединен с надутфельным пространством КРК Молодой утфель из КГ удаляется через сливную трубу 8. положение которой по высоте регулируется штурвалом 6 Для полного опорожнения камеры КГн нижней части предусмотрена задвижка.

Камера роста кристаллов КРК выполнена в виде цилиндрической емкости, снабженной трубчатой поверхностью нагрева. При помоши цилиндрической 3 и радиальных 14 перегородок она разделена на четыре секции: /. //. /// и IV Утфель движется поочередно по секциям и из секции 1V удаляется выгрузным устройством 12 .Технологическая схема вакуум аппарата включзет вакуум-конденсационную установку, сборник  исходного  продукта, трубопроводы греюшего пара и регулирующую аппаратуру

В установившемся режиме аппарат работает следующим образом (см. рис.8, а. . Зеленая патока из сборника двумя потоками g1 и g2 поступает в КЦ и КРК. В КЦ благодаря повышенному давлению патока сгущается при температуре, превышающей температуру кристаллообразования на 10... 15 "С. и по трубе поступает  в КГ В камере КГ патока вскипает и вследствие удаления части растворителя и снижения температуры коэффициент пересыщения ее резко возрастает. Благодаря циркуляции в камере происходит интенсивное кристаллообразование Заданное содержание кристаллов  в КГ регулируется  величиной перегрева патоки в КЦ н вдуванием пара в КГ.

Рис. 8. Промышленный образец ВАНД  системы КТИПП:

а - развернутая схема аппарата F. F. F — поверхности нагрева, g? g — потоки зеленой патоки. КЦ кониенгратор; КГ — кристаллогенератор. КРК— камера роста кристаллов с секциями 1 — 1V; б — конструкция аппарата: 1 — отверстие в радиальной перегородке; 2 — камера роста кристаллов; 3— цилиндрическая перегородка. 4 — кониенгратор. 5 — труба. 6 — штурвал; 7 — кристаллогснсротор; 8— сливная труба. 9 — барботер, 10. 11 — устройство для ввода пара в утфедь; 12— выгрузное устройстве!. 13, 14— радиальные перегородки

Молодой утфель, полученный в КГ, непрерывно поступает в 1 секцию КРК, куда также непрерывно поступает по трубе часть второго потока патоки. Утфель перемешается из секции в секцию, уваривается и через вьпрузное устройство непрерывно удаляется из аппарата. Управление работой аппарата осуществляется автоматически.По данной схеме можно переоборудовать типовые вакуум-аппараты периодического действия в ВАНД 11 продукта с нижним расположением  камер КЦ и КГ

                                2.  КОНСТРУКЦИИ КОНДЕНСАТОРОВ.

 2.1. НАЗНАЧЕНИЕ. СХЕМЫ УСТАНОВОК И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ.

Вакуум-конденсационная установка сахарного завода - один из основных элементов тепловой схемы завода. Она предназначена для обеспечения оптимальной полезной разности температур н вакуум-аппаратах и па выпарной установке. Кроме того, в технологической схеме завода конденсаторы используют как источим км горячей воды на технологические нужды.

Пар может конденсироваться в поверхностных конденсаторах или в конденсаторах смешения. В поверхностных конденсаторах пзр конденсируется из охлаждающей поверхности и получается конденсат, который не смешивается с охлаждающей жидкостью. Конденсаторы применяют также в тех случаях, когда необходимо получить чистый конденсат вторичного пара или в конденсате содержатся агрессивные вещества, которые загрязняют промышленную воду.

В конденсаторах смешения вторичный пар конденсируется при смешивании пара и холодной воды. В сахарной промышленности не требуется получение чистого конденсата для технических нужд, поэтому конденсация вторичного пара осуществляется в барометрических конденсаторах смешения, которые проще в конструктивном отношении и значительно дешевле по сравнению с поверхностными конденсаторами.

В паре и охлаждающей воде, поступающих в конденсатор, всегда содержится некоторое количество нскондснсирующнхся газов. Кроме того, в отдельных элементах установки в связи с наличием неплотностей возможны подсосы воздуха Накопление искондсиснруюшихся газов и воздуха в конденсаторе снижает вакуум в нем. Вследствие этого для поддержания заданного разрежения в конденсаторе из него необходимо непрерывно уладить газы н воздух. Для этого применяют поршневые или водокольцевые насосы.

Конденсат вместе с охлаждающей водой можно удалять без насосов через так называемую барометрическую трубу, высота которой достаточна для уравновешивания столбом воды разности давления атмосферного воздуха и давления в конденсаторе. При снижении парциального давления паров и газов в  конденсаторе, в нем увеличивается вакуум. Таким обраюм, увеличение вакуума в конденсаторе можно достичь путем снижения температуры  охлажлающей воды и более полного удаления из  конденсатора неконденсирующихся газов.

В настоящее время в святи с ростом производительности  сахарных заводов к конденсационным установкам предъявляют жесткие требования. Они заключаются в сокращении расхода воды на конденсационные установки, исключении загрязнения окружающей среды и переводе вакуум-аппаратов на обогрев вторичным паром II и ill корпусов выпарной установки с целью экономни топливно-энергетических ресурсов.

Конденсаторы, применяемые в промышленности, не позволяют обеспечить требуемый тепловой и технологический режимы для заводов большой производительности. Все это приводит к поискам новых конструктивных решений при создании конденсаторов и схем конденсационных установок

К конденсационным установкам предъявляют следующие требования малые габариты; простота конструкции, небольшой pасход охлаждающей воды; исключение загрязнения охлаждающей воды, сбрасываемой в водоемы.

На рис.9 представлены различные схемы конденсационных установок. На схеме последовательного соединения двух конденсаторов (рис 9, а) в первый конденсатор (предконденсатор) подается весь пар из последнего корпуса выпарной станции и пар из вакуум-аппаратов В этот же      конденсатор подастся небольшое количество волы для конденсации части  пара ,

 Рис.Рис. 9. Схемы конденсационных установок :

а - с последовательным соединением конденсаторов по пару. 6— с параллельным соединением конденсаторов по пару с удалением воздуха из основного конденсатора ирегулирующим вентилем на соединяющей  паровой коммуникации;М коммуникации. в — с раздельным  подподом пара в каждый конденсатор (I— пар из выпарной станции;.

II — пар из вакуум-аппаратов)

                               поступающего в компенсатор, и получении барометрическом воды с повышенной температурой Оставшийся пар подводят во в торой осиовной конденсатор, в котором он полностью конденсируется ,а вода, уходящая из конденсатора, имеет пониженную температуру.

                                      На рис 9,6 конденсатор выпарной установки и конденсатор вакуум-аппаратов соединены параллельно, причем на паровой коммуникации, соединяющей предконденсатор и основной конденсатор ,  установлен вентиль, при помощи которого давление пара после предкоиденсатора редуцируется до давления пара, уходяшего из вакуум-аппарата, данная схема позволяет получить определенное количество воды, уходящей из предконденсатора с повышеннои температурой. Количество этой воды можно увели- чить. если в конденсатор подавать. не холодную воду, а воду, уходящую из конденсатора вакуум аппаратов

                                       На рис 9 в,  каждый конденсатор подключен к своим вакуум-насосам. В отличие от этого подключение по схеме рис 9. б обеспечивает то. что температура барометрической воды, уходящей из конденсатора выпарной станции, зависит от температур ного режима работы выпарной станции.

                                        В зависимости от выбранной схемы вакуум-конденсационной установки, способа регулирования ее работы, а также от режима работы выпарной станции и вакуум-аппаратов температура и количество барометрической воды могут существенно меняться.

  Схема автоматизации работы конденсационной установки изображена на рис. 13.2. Конденсат вместе с охлаждающей  водой из конденсатора 3 по барометрической трубе поступает в барометрический сборник 10, который разделен перегородкой на две части Вместимость правой части сборника должна быть больше вместимости барометрической трубы, заполненной водой при наивысшем возможном вакууме.

Для удалении из конденсатора воздуха и неконденсирующмхся газов установлен ротационный вакуум-насос 12. Воздух и газы, прежде чем попасть в насос, проходят через ловушку 1,  в которой от них отделяются капли воды. Вода из ловушки по трубе направляется в сборник10. Холодная вода поступает н конденсатор из сборника 5 через воздухоотделитель 4. Для поддержания определенного уровня охлажлаюшей воды в сборнике предусмотрена переливная труба 6.

В одинарном конденсаторе процесс конденсации пара завершается полностью, если вода в него поступает в необходимом количестве и барометрическая вода имеет достаточно низкую температуру. В тех случаях, когда необходимо получить часгь барометрической воды с повышенной температурой, устанавливают два конденсатора. В первый конденсатор (предкоиденсатор) вода подается в меньшем количестве, и пар конденсируется час тично при этом получается барометрическая вода с повышенной  температурой. Темперагура горячей барометрической воды  регулируется  количеством охлаждиюшей виды, ноступающей в  предконденсатор.

При обслуживании конденсационной установки особое внимание уделают регулированию работы конденсатора До настоящего  времени большинство промышленных конлснсаторов регулируют вручную, что приводит к колебаниям давления в конденсаторе в значительных пределах, недогреву барометрической воды и значительным изменениям удельного расхода воды на конденсатор

Как уже отмечалось, осноннои параметр, обеспечивающий оптимальный режим работы конденсатора, — степень разрежения, которая определяется количеством и температурой волы, поступающей в конденсатор, и количеством воздуха и неконденсирую- шихся газов, удаляемых из него. Поскольку газы  и воздух из конденсатора всегда удаляются надежно, то разрежение в конденсаторе можно регулировать только подачей в него воды.

     Рис. 10 Схема автоматизации  конденсационной установки: 1-ловушка. 2. 7. 9. I3 - электричсскис термометры сопротивления; 3— конденсатор; 4 воздухоотделитель; 5— сборник холодной волы. 6 - переливная труба; в - поплавковый регулятор прямого действия, 10 - сборник барометрической воды, 11-центробежный насос. 12- вакуум-насос, 14 щиток. 15- вакуумметр .

Практически изменение разрежсння в конденсаторе пропорционольно изменению уровня воды  в барометричсской трубе, поэтому барометрическая труба используется а качестве вакуумметра.  К барометрической трубе присоединяют поплавковый регулятор 8 прямого действия. Его  поплавок связан с рычагами клапанов для подачи воды в воздухоотделитель 4. Таким образом  при отклонении разрежения от заданной величины изменяется количество воды, поступающей в конденсатор

При автоматическом регулировании работы конденсатора  колебания разрежения в нем не должны превышать 1,33 кПа. а ко лебания гемпературы +3 *С. Конденсационная установка должна быть оснащена дистанционными показывающими и регистрирующими котрольно-измерительными приборами указателем уровня холодной волы в сборнике, вакуумметром, термометрами для измерения температуры пара, холодной и баромет- ричсской воды, а также паровоздушной смеси, откачиваемой вакуум-насосом. Вторичные приборы необходимо сгруппировать на щите  в удобном для наблюдения месте.

                              2.2. КОНСТРУКЦИИ КОНДЕНСАТОРОВ

В сахарной промышленности нашли широкое распространение и являются типовыми протнвоточные конденсаторы смешения На некоторых сахарорафинадных заводах применяют поверхностные конденсаторы. Конденсаторы смешения полрагтеляют- ся ПО технологической схеме на прямоточные и противоточ- ные: по внутреннему устройству на полочные, тарельчатые и впрыскивающие.

Поверхностные конденсаторы подразделяются по расположению трубчатой поверхности нагрева на вертикальные и горизонтальные.

В прямоточных конденсаторах смешения потоки пара и воды направлены сверху вниз. Они проше в конструктивном отношении. чем прямоточные, в которых пар и вода двигаются навстречу друг другу. Однако у противоточных конденсаторов лучшие эксплуатационные показатели, которые в большинстве случаев определяют технико-экономическую целесообразность их применения.

Несмотря на широкое распространение в сахарной промышленности конденсаторов смешения, они имеют существенные недостатки значительная толщина водяных завес, недостаточная турбулизация  фаз, плохие условия для охлаждения паровозлуш- нон смеси, большие гидравлические сопротивления Наиболее перспективными являются конструкции пленочио прямоточного конденсатора, ротационного конденсатора смешения, сегментно-полочною конденсатора с двумя параллельными потоками н

 поверхностных конденсаторов.

                    Противоточный полочный конденсатор типа  РЗ-ПКО.

Полочный конденсатор (рис.11) представляет собой цилиндрический корпус 11 с коническим днищем 6, к фланцу которого присоединяется барометрическая труба Для образования плоских струй- завес внутри конденсатора установлены полки 4, снабженные бортами и планками 13, через которые переливается вола. Назначение планок — регулирование толщины водяных завес и изменения их направления Они должны быть установлены таким образом, чтобы их верхняя кромка располагалась в горизонтальной плоскости.

Пар поступает в конденсатор через штуцеры 5 и 7 под нижнюю полку Вода для охлаждения и конденсации пара из сборника направляется в воздухоотделительный и уравнительный сосуд 2 и далее на верхнюю полку конденсатора. Переливаясь с полки на полку, вода образует каскады, сквозь которые движется пар. По мере продвижения вверх пар конденсируется. Барометрическая вода, представляющая собой смесь охлаждающей волы и конденсата пара, по барометрической трубе поступает в сборник Не- сконленснронаншисся газы и воздух, поступившие в конденсатор с охлаждающей водой, паром и вследствие подсосов воздуха, откачиваются вакуум-насосом через ловушку 12. Выделенные в ловушке капли воды отводятся по своей трубе в сборник барометрической воды, либо зту трубу врезают в основную барометрическую трубу. Для обслуживания и ремонта конденсатора предусмотрены люки 3. 9 и 10.

Рис 11. Противоточный конденсатор полочного типа  РЗ-ПКО:

1 — отбойный  щит; 2 — уровнительный  сосуд. 3,9,10- люки 4—полки. 5 , 7 - штуцеры. 6- днище, 8-  лапа опорная. 11—корпус.12-ловушка, 13 —  планка, 14—борт.

                               Тарельчатые конденсаторы полочного смешения

У тарельчатых конденсаторов более развитый по сравнению с полочными конденсаторами  смешения водослив. Он увеличен благодари большему активному периметру отдельных полок, а также  благодаря применению различных устройств, увеличиваю ших поверхность струи н площадь отверстий в полках

Тарельчатый конденсатор отечественного проитполства (рис 13 4) отлмчаетсн от полочного конденсатора устройствами распределения волы, состоящими из верхних и нижних тарелок.

Верхняя тарелка представляет собой конусообра жое кольцо, прикрепленное наружной кромкой к внутренней поверхности корпуса конденсатора Нижняя тарелка может быть выгнутой или плоской и подвешивается к верхней тарелке. Между кромкой га редки и корпусом кон НТК | :<>p.i ихчч-ич круювои «а юр он реле темной ширины На свободных кромках тарелок установлены борта, к которым прикреплены планки. Таким образом, иола с тарелок стекает нс плоскими, а цилиндрическими каскадами, что увеличивает поверхность соприкосновения волы с паром.

С целью усовершенствования конструкции конденсаторов предложены латки с отверстиями или соплами, через которые вода проходит мелкими струйками Однако вследствие быстрого загорания сопел, сложности их чистки и ремонта конденсаторы с такими полками распространения не получили

Рис 13. тарельчатый конденсатор фирмы «Фив Лиль- Кай»

1. 14 - ловушки. 2, 5-  кольцевые пространства 3,6,7 - цилиндрические и комические части корпуса. 4 — приемник воды. 8 — барометрическая труба.9. 10. II. II 13- тарелки

На некоторых заводях применяют тарельчатые конденсаторы с большим числом

ступеней.  Тарелки таких конденсаторов  крепят на центральном валу и вынимают для чистки. Однако большое число тарелок с одинаковым шагом создает большое гидравлическое сопротивление  конденсатора.

К недостаткам конденсаторов этой конструкции относится трудность обеспечения горизонтального расположения переливных планок бортов , что приводит к неравномерной толщине водяных завес и неравномерному перемещению пара.

Корпус тарельчатого  конденсатора., фирмы Фив. Лиль – Каи- (рис 13)состоит из трех частей : цилиндрической 3,  расширенной цилиндрической6 и конической 7.

К конической части присоединена барометрическая груба 8.

Для получения водяных завес  внутри конденсатора установлены тарелки 9. 10,11, 12,15,свободные концы которых имеют зубчатую форму. Такая форма тарелок позволяет получить водяные завесы  большой поверхности.

Вода черезштуцер поступает в приемник 4. где от нее отделяются воздух н газы, и затем переливается через зубчатый край верхней тарелки, образуя водяную завесу. Подобные водяные завесы получаются при стеканни волы с каждой тарелки.

Пар. подлежащий конденсации, поступает в кольцевое про странство5.Перемещаясь протвоточно по отношению к водяным завесам и пересекая водяные каскады, он конденсируется. Полученная барометрическая вода направляется по трубе 8 в сборник, а неконденсирующиеся газы, воздух и капли воды направляются в ловушку 14 Отсепарированные капли волы по кольцевому пространству 2 поступают на верхнюю тарелку.

Достоинства конденсаторов данной конструкции:развитая поверхность контакта охлаждающей жидкости и конденсируюшсгося пара: установка специальной ловушки способствует хорошему отделению, капель от уходящего из конденсатора воздуха.Недостаток: возможность загорания зубчатой поверхности края тарелок.Производительность конденсатора соответствует производительности сахарною завода (2500 т свеклы в сутки).

                           3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЕЙ

                                                3.1 Назначение и классификация

В утфелях свеклосахарных и сахарорафинадных заводов содержатся 45 - 60 % по объему кристаллов сахара и межкристальный оттек, называемый также маточным раствором. Их разделение заключается в отделении кристаллов сахара от маточного раствора Разделение ныполняют, как правило, на центрифугах.

Различают отстойное и фильтрационное центрифугирование. В сахарной промышленности применяют исключительно фильтрационное центрифугирование. Разделение угфелей осуществляется в результате действия на них центробежной силы, возникающей в перфорированном роторе центрифуги, вращающемся с окружной скоростью 50 - 60 м/с Для лучшего отделения межкристального оттека и удержания кристаллов сахара внутри ротора центрифуги укладывают подкладочные и фильтрующие сита .

Угфель I кристаллизации разделяется на автоматизированных

центрифугах периодического действия.  В настоящее время  центрифуги обеспечивают получение сахара-песка товарного качества.

В связи с недостаточной промывкой кристаллов сахара водой в роторах центрифуг , значительным измельчением кристаллов сахара, а также и связи с тем, что при разделении утфелей пониженного качества возможно попадание в готовый продукт вместе с кристаллами части оттеков, центрифуги непрерывного действия могут быть использованы только для разделения утфелей I крис- таллизации. Наиболее эффективным  оборудованием для разделения промежуточного, аффинационного и последних утфелей являются инерционные центрифуги непрерывного действия с центробежной выгрузкой осадка.

Классификация цемгрифуг, применяемых на свеклосахарных и рафинадных заводах, представлена на рис 14.

                        3.2. ЦЕНТРИФУГИ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Большое распространение в сахарной промышленности получила автоматизированная центрифуга АПН-1250 циклического действия На базе ценгрифуги АПН-1250 выпускаются центрифуги ФПН 1250Л двух типов ФГ1Н-1251Л-2 для первого продукта и ФГ1Н-1251Л-3 для промежуточного и последнего продуктов.

В связи с необходимостью увеличения производительности оборудования без расширения производственных площадей разработана конструкция центрифуги ФПН-1251Л с ротором вместимостью 1000 кг утфеля. Разработана также конструкция цент рифуги ФПН-1251Т-1 для разделения утфелей первого продукта с кольцевым удалением осадка. Вместимость ротора центрифуги 750 кг улфеля. частота вращения ротора 1000 мин .

Кроме отечественных центрифуг на сахарных заводах нашли применение некоторые типы центрифуг, выпускаемые зарубежными фирмами, к которым относятся полностью автоматизированные центрифуги фирм «Зангерхаузен*, «Фив Лиль-Кай* , ВМА , Буккау- Вольф.

Любая подвесная пенгрифуга циклического действия независимо от конструкции состоит их следующих основных узлов: ротора, подвешенного на валу в верхней опоре, привода, механизма среза, кожуха с крышкой, тормоза и опорных стоек.

                                         Автоматическая центрифуга ФПН-1251 Л-2

По своим эксплуатационным и технико-экономическим  показателям  центрифуга не уступает аналогичиым образцам центрифуг ,  выпускаемых передовыми зарубежными фирмами.

Рис. 15. Автоматическая центрифуга ФПН-1251-Л-2:

1 — устройство для промывки, 2- механизм среза; 3- электродвигатель; 4' -тормоз; 5 - подвесная головка; 6- пульт управления. 7- вал: 8- пневмоцилиндр; 9 - датчик зарузки утфсля; 10 -распределительный диск; П – кожух ; 12 – ротор ; 13—станина; 14 - запорный конус;15- труба для подвода воды; 16 -  потрубок для отвода образовавшихся паров. 17 - труба для подвода пара. 18 сегрегатор ;  19 — лоток. 20 пневмоиидмндр заслонки  лотка.

Она состоит (рис 15) из слелуюших узлов : перфорированного  ротора 12. кожуха 11 ротора; лотка 19  загрузки утфеля ; механизма среза 2 удаления сахара , устройства для  промывки'сахара 1,  электродвигателя 3. подвесной головки  5 и станины 13.        

В качестве привода центрифуга  имеет специальный пятискоростной  асинхронный двигатель , обеспечивающий частоту вращения ротора 1э00. 1000,750 , 500 и 100 об/мин.

Электродвигатель  позволяет производить рскуперативное торможение  с 1500 до 300 мин Гс возвратом электрического тока  в сеть и осуществляет противоточное торможение с 300 до 100 об/мин.

Центрифуга имеет автоматическое. полуавтоматическое и ручое управление . Полуавтоматическое н ручное управление используют  при наладочных работах и отработке технологического  режима центрифугирования определенного утфеля.

Центрифуга работает следуюшим обратом. Включают приводной электродвигатель3. При достижении частоты крашенин ротора раинон 230 об/мин открывается шиберная заслонка утфелераспределитсля и утфель по лотку 19 поступает в ротор центрифуги После загрузки ротора до заданного объема датчик 9 затрузки утфеля даст команду на закрытие шиберной заслонки утфсяераспределигеля Затем элемродиитатель набирает максиматьную частоту вращения, при которой происходит фуговка утфеля. Время фуговки угфеля регулируется при помощи реле времени, определяющего общую продолжительность фуговки.

После окончания фуговки через некоторый промежуток времени включается электромагнитный клапан и в устройство 1 поступает вода для промывки слоя сахара. Одновременно сенрегатор 18 переключается на отвод белой патоки.

После промывки и пропарки сахара двигатель переключается на меньшую скорость и центрифуга начинает тормозиться. При частоте вращения 50 мин включается механический тормоз, а электродвигатель выключается.

После остановки ротора электродвигатель переключается на обратное вращение ротора При достижении ротором асинхронной частоты вращения, равной 70- 100 мин !., поднимается запорный конус 14 и к слою сахара при помошн пневмоцилицдра подводится нож. который перемещается по вертикали от электродвигателя. По окоичании вытрузки механизм среза занимает первоначальное положение. опорный конус опускается вниз. Си га промываются водой и начинается следующим цикл работы.

Устройство механизированной выгрузки сахара из ротора центрифуги (рис. 16.) состоит из полой колонны 17 к нижней части которой присоединена поворотная втулка 19 с двумя направляюшими пазами, а к верхней части - головка с двухрядным роликовым подшипником 13 К головке подвешен вал 22 с наружной резьбой. который соединен с полым штоком I8 при помощи нарезной втулки, плотно укрепленной внутри верхней части полого  штока. Верхняя часть штока имеет два выступа 11, а к нижней части прикреплен хвостовик 24 , на котором гайкой и контрогайкой закреплен нож 1. К нижней части поворотной втулки прикреплен кронштейн 25, на конце которого укреплен ролик – копир 2.

Р»с. 16. Устройство для среза сахара

1 - нож. 2 - ролик-копир; 3 - опорная площадка; 4 — пневмонмлиндр, 5. 6.15- концевые выключатели

 7- серьга. 8 — рычаг поворошим втулки, 9 — установочный пит. 10 - электродвигатсль, 11 - выступ; 12 клиноремснная передача ,13- роликовый подшипник. 14— корпус подшипника; 16 — втулка с резьбой; 17-колонна . 18 шток, 19—поворотная втулка, . 20- выступ полого штока; 21 – ограничитель,  22 – вал, 23 - обойма. 24 - хвостовик; 25 – кронштейн.

15

Поворотную втулку устанавливают в неподвижной обойме 23, имеющей опорную площадку 3. На опорной площадке для перемещения поворотной втулки установлен пневмоцилиндр двойного действия 4, который при помощи серьги 7 соединен с рычагом 8 поворотной втулки.

Для ограничения верхнего и нижнего положений ножа имеются концевые выключатели 5 и 15 и ограничитель 21 нижнего положения иожа Поворот ножа регулируется концевым выключалем 6.Нож перемешается вверх и вниз электродвигателем 10 мощностью 0,37 kBт . Поворот ножа осуществляется пневмоцилиндром 4.

По окончании подсушки сахара и переключении элсктродвигателя на обратное вращение (при чистоте 50 мин ) автоматически включается устройство для механического удаления сахара . При этом включается четырехполюсная обмотка электродвигателя  выгружающего устройства и нож опускается  в низ ротора, где задерживается на несколько секунд до срабатывания реле времени. Одновременно снимается тормоз выгружающегося устройства Затем при помощи пневмошпннлра нож вводится в слой сахара и происходит его выгрузка После этого нож пневмоиилннлром отводится в исходное нижнее положение. Затем включается двухполюсная обмотка электродвигателя выгрузочного устройства и нож поднимается вверх , занимая положение, которое он имел до начала выгрузки Время выгрузки сахара регулируется установкой реле времени.

В период выгрузки сахара лезвие ножа нельзя подводить близко к ситу. Зазор между фильтрующим ситом и лезвием ножа, реrvлируется  установочным винтом 9, должен быть не менее I мм. Такой зазор устанавливают после того, как сито плотно станет на свое место.

Для сохранения постоянною зазора между ситом и лезвием ножа устанавливают ролик копир 2, который катится по кромке верхнего борта ротора Для выгрузки сахара диаметрально противоположно устанавливают два вытрузных устройс гва . Это исключает биение ротора в период удаления сахара .

Выгружать сахар из ротора центрифуги необходимо на наиболее выгодной частоте вращения ротора Оптимальной является такая частота, при которой сахар при выгрузке попадает в нижнее отверстие ротора, т. е. 25 -50 мин-1.

Центрифуги типа ФПН 1251Л- 1 и ФПН 1251Л-2 аналогичны по конструкции Последняя отличается только гем. что в ней от сутствуег запорный конус.

                 Автоматическая центрифуга фирмы  Буккау-Вольф" (Гериания)

Центрифуги выпускаются нескольких типоразмеров с вместимостью роторов 850 и 1000 , 1200, 1500 кг утфеля Большегрузные центрифуги значительно более жономичны; их автоматические устройства

также более надежны.

Центрифуга (рис. 17.) состоит из тех же умов, что и другие автоматизированные центрифуги, но некоторые ее узлы отличаются ори низальной конструкцией.

Нижняя часть нолужесткой муфты 15. соединяющей злектро- двшлтсль с валом ротора, и ступица 25ротора имеют фрикционные зажимные кольца 7 и 13, которые устанавливают с опрсде ленной предварительной затяжкой, обеспечивающем некоторое проскальзывание между валом ротора и муфтами, что улучшает условия работы электродвигателя в период пуска центрифуги Кольца ииоювлнют из специальной стали ни автоматах или штампуют из листа и подвергают термической обработке.

Тормозной шкив центрифуги также соединяется с валом рото ра при помоши фрикционных зажимных колеи

Конструкция узла опускания конуса 2S. закрывающего отвер- сгис в днище центрифуги н период фуговки и центровки вала в процессе выгрузки осадка, также представляет интерес Когда скребок У удаляет сахар, конус открывается и производится центровка пенфмфути Шюк 1 пнев.мон11лиилра опирается готовкой, вращающейся вокруг своей оси, в гнездо 4 Он воисисгвует на пружину 24 и перемешает конус вниз. После окончания выгрузки шток пневмошминдра устанавливается и первойдч.иьное поло- жение и центрифуга готова к новому циклу Центрифуга приводится в действие от электродвигателя трехфазног© переменного с и мольной частотой вращения 1500 мин

                                                               Центрифуга фирмы -Зангерхауэем» (ФРГ)

Центрифуга (рис 18.) отличается от циклических центрифуг других конструкций наличием центрирующего   устройства  и специального скребка дли удаления сахара. Устройство для выгрутки

сахара  (рис 18) состоит из червячного редуктора 2 и скребка 5. который установлен  на вертикальном валу 4. Скребок представляет  собой полувиток шнека с большим шагом. Червячный вал 1 редуктора врашается от электродвигателя мощностью 0.33 кВт.

        Рис.19. Устройство для механизированной выгрузки сахара

1. червяк, 2- редуктор, 3 – кронштейн, 4- вал, 5- скребок, 6 , 7 – концевые выключатели ,

8- червячное колесо.

  при выгрузке сахара скребок выгружаеля должен сделать один оборот  и занять исходное положение.

для управления работой выгружателя установлены концевые выключатели 6 и 7. при включении в работу скребка одновременно включается  центрирующее устройство , установленное в нижней части центрифуги. оно предохраняет ротор  от биения и обеспечивает полную выгрузку  сахара из ротора.

          3.3  Ц ЕНТРИФУГИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Ценгрифуги циклического действия имеют существенные недостатки. Они исключают или в значительной степени усложняют комплексную автоматизацию технологического процесса сахарного производства; работают с часто повторяющимися для удаления осадка остановками ротора, что приводит к существенно неравномерному потреблению электроэнергии; качество огфугованного сахара в них зависит от квалификации и навыка обслуживающего персонала; сложны в конструктивном отношении и дорого стоят. Непрерывно действующие ценгрифуги позволяют снизить затраты энергии и равномерно ее потреблять, получить сахар стаби льного качества при одном и том же качестве утфеля, устранить тяжелый малопроизводительный ручной груд, значительно сни шгь стоимость машин и средств автоматизации.

Центрифуга с инерционным удалением осадка ФВИ-1000К-1

Эти ценфнфугн лишены каких-либо выгрузных устройств соприкасающихся с сахаром, что является большим их прснмущссг- иом но сравнению с другими конструкциями

Принцип действия этих центрифуг заключается в том, что осадок. находящийся на внутренней поверхности конического филь грукштего ротора, непрерывно перемещается под действием касательной составляющей центробежной силы и сил подпора поступающего утфеля. Патока отделяется от кристаллов в гонком слое. Толщина утфеля подлине образующей ротора величина переменная и изменяется в процессе движения на фильтрующей поверхности ротора от нескольких миллиметров до размеров одного кристалла.

Утфель и отфугованный сахар перемешаются по внутренней поверхности ротора этих центрифуг от узкой к расширенной части под действием тангенциальной составляющей центробежных сил Известно, что центробежная сила инерции, действующая на частицу при ее движении по стенке вращающегося конусного ротора изменяется, а характер ее изменения и время пребывания частицы на стенке вращающегося конуса зависят от угла наклона образующей ротора к вертикали, частоты вращения ротора, коэффициента трения и начальных условии движения частицы Главным фактором, определяющим производительность кони ческих инерционных центрифуг, является угол образующей ротора к вертикали при постоянном качестве обрабатываемого продукта Но качество обрабатываемых угфелей непостоянно, что приводит к изменению коэффициента фения продукта о поверхность ротора, з следовательно, и времени нахождения его в роторе Поскольку при определенном угле наклона образующей рото ра к вертикали время разделения угфелей различного качесгва невозможно регулировать, то и получить определенное количество готового продукта из утфеля I нельзя Этим объясняется применение таких центрифуг для фуговки промежуточных и последних угфелей сахарного производства.

Центрифуга ФВИ-1000К-1 (рис.20) состоит из следующих основных узлов ротора 6, опорного узла 10 с диском 9, электродвигателя 14, маслоснстемм и питателя 2. Для гашения вибрации при пуске ротора центрифуги и компенсации некоторой динамической неуравновешенности в период ее работы установлен диск с амортизаторами

Рис.20. Центрифуга с инерционным удалением осади ФВИ-1000К-1

1 — приемник утфеля, 2 — питатель утфеля; 3, устройство для промывки и пропарки; 4 — крыши; 5 — кожух; 6 — ротор. 7,8— паточные камеры. 9 — 10 — опорный узел; II — диск с амортизаторами; 12 — отвод патоки; 13 — шнек; 14 — электродвигатель; 15 — кольцевая камера для удаления сахара; 16 – воронка.

Наружный кожух 5 сварен из листовой стали и служит наруж ной стенкой камеры для удаления сахара На опорной конструкции  наружного кожуха имеются ребра, на которых жестко остановлены опорное кольцо внутреннего кожуха и кронштейн для  установки привода. В крышке 4 кожуха предусмотрены отверстие над ротором, которое закрывается решеткой, и смотровые люки.

Внутренний кожух образует паточные камеры 7 и 8 из которых через специальные отверствия отводится патока. Для уменьшения эмульгирования патоки на роторе установлен разделительный кожух.

                  Пусковая  аппаратура  электродвигателя  ротора центрифуги сблокирована с  электродвигателем  насоса  смазки опорного узла                ротора таким образом ,  что  пуск электродвигателя  ротора невозможен без включения привода масляного насоса.  без включения привала масляного насоса.

Работа иенгрнфугн заключается и следующем. Утфель через воронку 16  непрерывно поступает  в нижнюю часть ротора, который направляет его на фильтрующее сито. На роторе создаётся  равновесие между силой трения  сахара по ситу и касательной составляющей  центробежной силы, стремящейся переместить сахар  в  направлении выгрузки. Перемещение сахара но ротору осуществляется за счет напора утфеля, поступающего в распределитель, и некоторой неуравновешенности указанных выше сил. Для получения определенной цветности сахара он промывается в верхней части ротора. Отфугованный сахар выбрасывается через верхний край ротора в кольцевую камеру 15 и затем поступает на транспортер. Заданный расход сахара достигается путем регулирования подачи утфеля, промывки и пропарки выходящего из центрифуги продукта.

                                                 Рисунок 21.

Конструкции ротора и опорного узла

Выпускаемый фирмой БМА ротор центрифуги К 750 (рис.21) трехступенчатый. Его нижняя часть представляет собой цилиндрическую обечайку, а средняя и верхняя комические обечайки с одинаковым углом наклона образующих ступеней к вертикали. Такое устройство преследует цель обеспечить определенную скорость перемещения продукта по длине ротора в процессе фуговки. Известно, что физические свойства продукта, и. в частности, коэффициент трепня его о поверхность фильтрующих си: являются переменными величинами, гавнеишими от дтины ротора В нижней его части коэффициент трения продукта о сита минимален, а в верхней достигает максимальных значений.

Ротор центрифуги выполняют литым или сварным из высококачественной с; ни. В нем протачивают канавки 10. Выступы 9 ме*ду канавками служат опорной поверхностью для фильтрующих сит Вместо выступов могут быть приварены колыи. В обоих случаях в роторе просверливают отверстия 8для удаления патоки. Ротор центрифуги после изготовления подвергают динамической балансировке.

Опорный узел снабжен амортизаторами 6. которые воспринимают колебания, возникающие в периоды пуска и установившей ся раболты вседствие небольшой динамической неуравновешен ности ротора

Для подогревания утфеля, поступающего в центрифугу, в пижме и части рекорд уааноилен кольцевой барботер с шестыо форсунками. н который через специальную трубу поступает пар. Промывка водой, поступающей на диск, который установлен в верхней части распределителя, улучшает качество утфсля. Диск равномерно распределяет волу н направляет ее на слой продукта.

4.СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

 4.1 Назначение и применяемое оборудование.

В свеклосахарном производстве высушивают сахар – песок  и отжатый свекловичный жом. а в сахарорафинадном - сахар-ра финал. Процесс сушки заключается в удалении влаги из высуши ваемых материалов для улучшения их сохранности или с целью придания им транспортабельности.

После центрифугирования температура сахара-песка составляет 60...70 С. влажность около 0,5 % при работе центрифуг с пропаркой и примерно 1.7 % при работе только с пробелкой сахара водой. Особенности сушки сахара-песка заключаются в том. что сахар после сушки необходимо охлажлать до температуры  хранения на складе, равном 20...25 'С. Влажность при хранении в мешках должна составлять 0,14...0,10 % и 0,03...0,05 % при бестарном хранении. Для сушки сахара-песка применяют сушилки непрерывного действия с конвективным способом передачи теплоты

В качестве теплоносителя используют подогретый воздух, перемещающийся по отношению к высушиваемому сахару протнво точно или перекрестным по током.

По конструктивному признаку сушилки подразделяются на одно- или  двухбарабанные с различными распределительными насадками, а также на шахтные с пересыпными полками.

Известны способы сушки сахара в псевдоожиженном слое. Поскольку влага в сахаре-песке находится на поверхности кристаллов, процесс сушки в «кипящем слое, связанный с внешним тепло- и  массообменом , значительно интенсифицируется.

Сушка жома представляет собой более сложный процесс по сравнению с сушкой сахара-песка, так как в нем влагу необходимо переместить из внутренних слоев к наружным, а затем удалить с поверхности материала.

Для улучшения сушки жома его предварительно отжимают на прессах до содержания сухих вешеств 17...25 %. Дальнейший отжим на прессах существующих конструкций невыгоден, гак ни при этом значительно увеличивается потеря сухих веществ с прессованной водой. Чтобы сухой жом хорошо и долго сохранялся , содержание влаги в нем не должно превышать12… 13%      по отношению  к массе высушенного жома.

Жом  сушат в установках непрерывного действия барабанного или  башенного типа. В качестве сушильного агента используют топочные газы, полученные в отдельной топке, или отходящие газы из  котельных установок.  В барабанных сушилках газы перемещаются  п рямоточно  по отношению к высушиваемому жому, а в башенных  противоточно.

Сушка сахара-рафинада отличается от сушки других  пищевых продуктов . Особенность сушки сахара-рафинада обусловлена закономерностями испарения воды из межкристального сахарного раствора и кристаллизации, сопровождающей это испарение. Свойства рафинада, к которым относятся крепость и длительность  растворенным в воде, приобретаются в  процессе его сушки и охлаждения.

Сырой сахар-рафинад представляет собой массу, легко рассыпающуюся на отдельные кристаллы.  Задача сушки заключается в цементировании отдельных кристаллов высыхающим и кристал лизирующимся межкристальным раствором  Несмотря на капиллярно-пористую структуру и незначительное первоначальное содержание влаги в рафинадной кашке (около 1,5...3,0 % к массе кашки), рафинад высушивается до конечной влажности 0,2 ..0,3 % в течение 4...6 ч.

Прессованный сахар-рафинад высушивают по одному из трех способов, в потоке нагретого воздуха; путем нагревания в подогреваемых камерах с последующим применением в них разрежения.  чередования   подогрева и сушки в одних и тех же вакуум-су шилках без перемещения  рафинада из подогревателей в сушилку.

В конструктивном отношении различают сушилки: камерные с прямотоком, противотоком и поперечным током сушильного агента; вакуум -сушилки и сушилки-автоматы, входящие в состав линии для получения прессованного рафинада.

Продолжительность сушки рафинада может быть значительно снижена при высушивании в поле токов высокой частоты, но ряд причин пока препятствует применению этою способа в промышленности. К ним относятся: большой расход энергии, высокая стоимость установки и возможность высушивания рафинада с начальной влажностью не более 1,2 %.