Схема пятикратной выпарки с использование экстрапаров
25-04-2017, 17:20
Схема пятикратной, или, как ее чаще называют, пятикорпусной, выпарки под разрежением изображена на рис. 135. Сок II сатурации (или сульфитации), нагретый в подогревателях до температуры кипения в I корпусе, подается насосом в этот корпус. Затем, постепенно сгущаясь, сок переходит из корпуса в корпус; самотек легко осуществляется, так как в последующих корпусах имеется все более и более пониженное давление. Из последнего корпуса сироп выкачивают насосом: самотеком его удалить нельзя, так как последний корпус работает под разрежением.
На схеме указаны примерные температуры сока в каждом из корпусов (118, 110, 102, 87, 60°С). Очевидно, в соковом пространстве III корпуса давление равно приблизительно атмосферному, в I и II корпусах давление больше атмосферного, а в IV и V — меньше атмосферного (разрежение).
Первый корпус обогревается отработавшим паром турбины (температура 138° С) с избыточным давлением 2,5 ат (0,25 Мн/м2), к которому добавляется редуцированный и увлажненный пар из паровых котлов в таком количестве, чтобы давление отработавшего пара не снижалось, а было постоянным.
Конденсатор. Соковый пар из последнего корпуса при давлении 0,18 ат (0,018 Мн/м2), или разрежении 63 см рт. ст. и температуре 57° С направляется в конденсатор 6. Конденсатор (см. рис. 135) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат; в нем устроен ряд горизонтальных перегородок (полки или тарелки); по этим перегородкам течет каскадами охлаждающая вода, навстречу которой поднимается пар. При соприкосновении с каскадами воды пар конденсируется, а из верхней части конденсатора отводится лишь примесь воздуха и других газов (СО2, NH3) через ловушку 8, отделяющую брызги воды, к воздушному насосу, создающему необходимое разрежение (например, 63 см рт. ст.).
Охлаждающая вода нагревается в конденсаторе до 45° С и из нижней конической части его попадает в длинную вертикальную барометрическую трубу. Длина ее не менее 10 м. Нижний конец трубы погружен в воду так называемого барометрического ящика 7, расположенного в нижнем этаже.
Так как в конденсаторе давление весьма мало (разрежение 63 см рт. ст.), то под давлением наружного воздуха вода из барометрического ящика поднимается в барометрическую трубу. Однако уровень в трубе может подняться лишь до определенной высоты. В трубке обычного ртутного барометра над ртутью имеем абсолютную пустоту, и все же давление воздуха поднимает столб ртути лишь па определенную высоту — около 76 см. В барометрической трубе конденсатора имеется не ртуть, а вода, т. е. жидкость, которая легче ртути в 13,6 раза. Поэтому давление воздуха при абсолютной пустоте в конденсаторе могло бы поднять столб воды в 76*13,6 = 1000 см = 10 м, но так как разрежение в конденсаторе не 76 см, а лишь 63 см, то вода может подняться только на 63*13,6 = 860 см = 8.6 м.
Поэтому, несмотря па то что в конденсатор непрерывно подается холодная вода, он не переполняется водой; излишек ее уходит в барометрическую трубу, в которой уровень воды держится автоматически на определенной высоте, а поступающая вода удаляется через нижний конец барометрической трубы в барометрический ящик 7.
Температура на выпарке. Температура кипящего сока в последнем корпусе выпарки, очевидно, зависит от разрежения, создаваемого воздушным насосом. Надо поддерживать возможно большее разрежение и, следовательно, возможно более низкую температуру сока в последнем корпусе, так как это увеличивает все разности температур, т. е. и теплопередачу, и производительность выпарки.
Давление, а следовательно, и температура отработавшего пара турбины (ретура), как уже было сказано, автоматически поддерживаются на определенном уровне путем добавления необходимого количества пара из парового котла, редуцированного в автоматическом редукционном вентиле. Если давление отработавшего пара понизить, отрегулировав соответственно редукционный вентиль, то мощность, развиваемая турбиной, увеличится,, но испарительная способность выпарки снизится. Наоборот, если повысить давление отработавшего пара, то мощность турбины будет ниже, а выпарка будет выпаривать больше, так как увеличатся все разности температур. Однако при этом повысится карамелизация сахара на выпарке, так как повысится температура кипения сока в I корпусе.
Давление и температура в промежуточных корпусах выпарки (II—IV) никак не регулируются и автоматически сами собой устанавливаются на определенном уровне в зависимости от соотношения размеров поверхностей нагрева этих корпусов.
Экстрапары. Кроме выпарки, на сахарном заводе имеется ряд станций, потребляющих значительное количество пара: пар требуется для обогревания всевозможных подогревателей: (диффузионного сока, сока I и II сатурации, сока перед выпаркой, сиропного подогревателя), вакуум-аппаратов. Для экономии пара эти станции обычно обогревают не отработавшим паром турбины, а соковыми парами из выпарки. Такие соковые пары, отведенные из выпарки для обогрева различных станций, называются экстрапарами (extra — вне).
Допустим, например, что для какого-нибудь подогревателя мы взяли 1 кг сокового пара из III корпуса выпарки. Очевидно,, этот 1 кг пара получен благодаря тому, что в I корпус был направлен 1 кг отработавшего пара, но этот пар произвел уже па выпарке полезную для нас работу: выпарено 3 кг воды (и I, II и III корпусах по 1 кг). Лишь после этого теплота сокового пара III корпуса израсходована нами на обогрев подогревателя, а пар окончательно превратился в конденсат. Таким образом, мы имеем как бы бесплатное выпаривание нескольких килограммов воды.
Очевидно, экономия будет тем больше, чем более далек от I корпуса тот корпус выпарки, из которого отбирается экстрапар. Например, если взять 1 кг экстрапара из II корпуса выпарки, то ему будут соответствовать лишь 2 кг выпаренной воды (в I и во II корпусах). Выгоднее всего было бы обогревать станции парами V и IV корпусов выпарки. Однако температура этих паров слишком низка (57 и 85° С), и это ограничивает их применение. Обычно экстрапары отбирают лишь из I, II и III корпусов, что и изображено на схеме (см. рис. 135), где экстрапары обозначены буквами Е1, Е2, Е3.
Паром из II корпуса обычно обогревают калоризаторы диффузии и подогреватели диффузионного сока. Это вполне возможно, так как максимальная температура нагрева сока на диффузии всего лишь 80° С и для подогревателей диффузионного сока 90° С, тогда как соковый пар III корпуса имеет температуру около 100° С, т. е. достаточно высокую. Но этим паром, конечно, нельзя обогревать подогреватели I и II сатурации, так как в них сок должен нагреваться до 100° С, поэтому греющий пар должен иметь температуру выше 100° С; обычно применяют пар II корпуса выпарки (109° С).
Пар I корпуса применяют для обогрева вакуум-аппарата и подогревателей перед выпаркой (лишь первой группы их, так как для того чтобы довести подаваемый на выпарку сок до температуры кипения в 1 корпусе, приходится, сверх того, во второй группе подогревателей греть сок ретурным паром).
На схеме указаны примерные температуры сока в каждом из корпусов (118, 110, 102, 87, 60°С). Очевидно, в соковом пространстве III корпуса давление равно приблизительно атмосферному, в I и II корпусах давление больше атмосферного, а в IV и V — меньше атмосферного (разрежение).
Первый корпус обогревается отработавшим паром турбины (температура 138° С) с избыточным давлением 2,5 ат (0,25 Мн/м2), к которому добавляется редуцированный и увлажненный пар из паровых котлов в таком количестве, чтобы давление отработавшего пара не снижалось, а было постоянным.
Конденсатор. Соковый пар из последнего корпуса при давлении 0,18 ат (0,018 Мн/м2), или разрежении 63 см рт. ст. и температуре 57° С направляется в конденсатор 6. Конденсатор (см. рис. 135) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат; в нем устроен ряд горизонтальных перегородок (полки или тарелки); по этим перегородкам течет каскадами охлаждающая вода, навстречу которой поднимается пар. При соприкосновении с каскадами воды пар конденсируется, а из верхней части конденсатора отводится лишь примесь воздуха и других газов (СО2, NH3) через ловушку 8, отделяющую брызги воды, к воздушному насосу, создающему необходимое разрежение (например, 63 см рт. ст.).
Охлаждающая вода нагревается в конденсаторе до 45° С и из нижней конической части его попадает в длинную вертикальную барометрическую трубу. Длина ее не менее 10 м. Нижний конец трубы погружен в воду так называемого барометрического ящика 7, расположенного в нижнем этаже.
Так как в конденсаторе давление весьма мало (разрежение 63 см рт. ст.), то под давлением наружного воздуха вода из барометрического ящика поднимается в барометрическую трубу. Однако уровень в трубе может подняться лишь до определенной высоты. В трубке обычного ртутного барометра над ртутью имеем абсолютную пустоту, и все же давление воздуха поднимает столб ртути лишь па определенную высоту — около 76 см. В барометрической трубе конденсатора имеется не ртуть, а вода, т. е. жидкость, которая легче ртути в 13,6 раза. Поэтому давление воздуха при абсолютной пустоте в конденсаторе могло бы поднять столб воды в 76*13,6 = 1000 см = 10 м, но так как разрежение в конденсаторе не 76 см, а лишь 63 см, то вода может подняться только на 63*13,6 = 860 см = 8.6 м.
Поэтому, несмотря па то что в конденсатор непрерывно подается холодная вода, он не переполняется водой; излишек ее уходит в барометрическую трубу, в которой уровень воды держится автоматически на определенной высоте, а поступающая вода удаляется через нижний конец барометрической трубы в барометрический ящик 7.
Температура на выпарке. Температура кипящего сока в последнем корпусе выпарки, очевидно, зависит от разрежения, создаваемого воздушным насосом. Надо поддерживать возможно большее разрежение и, следовательно, возможно более низкую температуру сока в последнем корпусе, так как это увеличивает все разности температур, т. е. и теплопередачу, и производительность выпарки.
Давление, а следовательно, и температура отработавшего пара турбины (ретура), как уже было сказано, автоматически поддерживаются на определенном уровне путем добавления необходимого количества пара из парового котла, редуцированного в автоматическом редукционном вентиле. Если давление отработавшего пара понизить, отрегулировав соответственно редукционный вентиль, то мощность, развиваемая турбиной, увеличится,, но испарительная способность выпарки снизится. Наоборот, если повысить давление отработавшего пара, то мощность турбины будет ниже, а выпарка будет выпаривать больше, так как увеличатся все разности температур. Однако при этом повысится карамелизация сахара на выпарке, так как повысится температура кипения сока в I корпусе.
Давление и температура в промежуточных корпусах выпарки (II—IV) никак не регулируются и автоматически сами собой устанавливаются на определенном уровне в зависимости от соотношения размеров поверхностей нагрева этих корпусов.
Экстрапары. Кроме выпарки, на сахарном заводе имеется ряд станций, потребляющих значительное количество пара: пар требуется для обогревания всевозможных подогревателей: (диффузионного сока, сока I и II сатурации, сока перед выпаркой, сиропного подогревателя), вакуум-аппаратов. Для экономии пара эти станции обычно обогревают не отработавшим паром турбины, а соковыми парами из выпарки. Такие соковые пары, отведенные из выпарки для обогрева различных станций, называются экстрапарами (extra — вне).
Допустим, например, что для какого-нибудь подогревателя мы взяли 1 кг сокового пара из III корпуса выпарки. Очевидно,, этот 1 кг пара получен благодаря тому, что в I корпус был направлен 1 кг отработавшего пара, но этот пар произвел уже па выпарке полезную для нас работу: выпарено 3 кг воды (и I, II и III корпусах по 1 кг). Лишь после этого теплота сокового пара III корпуса израсходована нами на обогрев подогревателя, а пар окончательно превратился в конденсат. Таким образом, мы имеем как бы бесплатное выпаривание нескольких килограммов воды.
Очевидно, экономия будет тем больше, чем более далек от I корпуса тот корпус выпарки, из которого отбирается экстрапар. Например, если взять 1 кг экстрапара из II корпуса выпарки, то ему будут соответствовать лишь 2 кг выпаренной воды (в I и во II корпусах). Выгоднее всего было бы обогревать станции парами V и IV корпусов выпарки. Однако температура этих паров слишком низка (57 и 85° С), и это ограничивает их применение. Обычно экстрапары отбирают лишь из I, II и III корпусов, что и изображено на схеме (см. рис. 135), где экстрапары обозначены буквами Е1, Е2, Е3.
Паром из II корпуса обычно обогревают калоризаторы диффузии и подогреватели диффузионного сока. Это вполне возможно, так как максимальная температура нагрева сока на диффузии всего лишь 80° С и для подогревателей диффузионного сока 90° С, тогда как соковый пар III корпуса имеет температуру около 100° С, т. е. достаточно высокую. Но этим паром, конечно, нельзя обогревать подогреватели I и II сатурации, так как в них сок должен нагреваться до 100° С, поэтому греющий пар должен иметь температуру выше 100° С; обычно применяют пар II корпуса выпарки (109° С).
Пар I корпуса применяют для обогрева вакуум-аппарата и подогревателей перед выпаркой (лишь первой группы их, так как для того чтобы довести подаваемый на выпарку сок до температуры кипения в 1 корпусе, приходится, сверх того, во второй группе подогревателей греть сок ретурным паром).