При этих условиях полностью увязывается паровой баланс с применением обогрева брагоректификационных и брагоперегонных аппаратов вторичным паром из выпарных установок (вместо ретурного) и обогрева выпарной установки ретурным паром от турбины противодавления.

Для сгущения паточной барды при этом требуются незначительные затраты пара. Кроме того, в котельную завода будет возвращаться горячий конденсат (температура выше 100°), тогда как при отсутствии выпарной установки конденсат ретурного пара в котельную не возвращается, т.к. аппараты БРУ обогреваются «открытым» паром.

2- и 4-корпусные выпарные установки для сгущения паточной барды, работающие под давлением, имеют как положительные, так и отрицательные стороны.

К достоинствам выпарных установок для упаривания паточной барды работающих под давлением следует отнести:

1) возможность увязки теплового режима выпарной станции и основной технологической аппаратуры;

2) возможность превращения паточной барды во вторичное сырье или жидкое топливо практически без дополнительного расхода пара;

3) схемы таких выпарных установок просты, т.к. в них отсутствуют конденсатор, вакуумное и другое вспомогательное оборудование;

4) конденсат пара, обогревающего первый корпус выпарки, полностью возвращается в котельную, что может значительно улучшить работу паровых котлов;

5) использование таких выпарных установок дает наименьший расход пара по заводу.

Недостатки выпарных установок, для упаривания паточной барды , работающих под давлением:

1) при установке на заводах, вырабатывающих спирт-ректификат, 2х корпусной выпарки и на заводах, вырабатывающих спирт-сырец - 4х корпусной, работа их будет недостаточно устойчивой. При колебаниях отбора пара, давления ретурного пара, а также загорании поверхности нагрева выпарных аппаратов возможны колебания конечной плотности барды, колебания температурного режима выпарных аппаратов, брагоперегонных и брагоректификационных аппаратов и теплообменников;

2) при использовании указанных схем выпарных установок для упаривания паточной барды должны строго поддерживаться давление и перегрев пара в паровых котлах и противодавление пара на паровых двигателях.

Устойчивая работа выпарных установок для упаривания послеспиртовой паточной барды может быть достигнута путем установки одного дополнительного корпуса-концентратора для установки смешанного типа выпарки, первые корпуса которой должны работать под давлением, а последние — под разрежением. В этом случае можно принять установку 5-корпусных выпарных станций для заводов, вырабатывающих спирт-сырец и спирт-ректификат.

Сравним 2х- и 4х-корпусные выпарные установки для упаривания мелассной паточной барды с 5и-корпусной.

Чтобы приблизить расчет к конкретным условиям заводов, примем следующие исходные данные.

1. Производительность спиртового завода по спирту 1000 дал в сутки.

2. Количество паточной барды 125 кг/дал спирта.

3. Содержание сухих веществ в паточной барде (в %): начальное 7, конечное 75.

4. Расход пара на брагоректификационные аппараты 55 кг/дал спирта.

5. Расход пара на брагоперегонные аппараты 25 кг/дал спирта.

6. Для достижения минимального расхода пара на выпаривание паточной барды выпарная установка должна работать с отбором пара. Отбираемый пар должен направляться на брагоперегонные и брагоректификационные аппараты БРУ и на обогрев теплообменной аппаратуры.

7. При установке 2х и 4х-корпусных выпарных установок все корпуса работают под давлением. Общее количество выпариваемой из после спиртовой маточной э барды воды составит:

W = 125 · 1000 / 1000 ( 1 - 7 / 75) = 113,3 тонны в сутки

При установке смешанной 5и-корпусной выпарки в первых корпусах, работающих под давлением, барда сгущается от 7 до 45% содержания сухих веществ, в последних корпусах, работающих под разряжением, — от 45 до 76%.

Следовательно, в корпусах, работающих под давлением, должно выпариваться воды:

125 · 1000 / 1000 ( 1 - 7 / 45) = 105,6 тонны в сутки

В последних корпусах выпарной установки , работающих под разряжением, соответственно:

(125 - 105,6) · (1 - 45 / 75) = 7,76 тонны в сутки

Для сравнительной оценки различных выпарных установок приняты следующие данные:

1. Полезная разность температур в корпусах выпарных аппаратов не должна быть ниже 7 гр. Цельсия

2. Коэффициенты теплопередачи для паточной барды с достаточной точностью определяются по уравнению:

K = [ 2800 - 402·Бр^0,44- 4,2 (100 - t ) - 10,7 ( 10 - ∆t) ] · φ'

Бр - брикс раствора;

t - температура кипения раствора;

∆t - полезная разность температур;

φ'= 1 + 1 / (Ɛ·Ư·ψ)/R_o - коэффициент использования поверхности нагрева

Ɛ - коэффициент накипеобразования

Ư - весовое напряжение поверхности нагрева

ψ - коэффициент , учитывающий влияние длины трубок на величину К

3. Отбор пара из корпусов выпарки должен распределяться таким образом, чтобы при двух- и четырехкорпусных установках не было потерь пара на конденсатор, а при пятпкорпусной выпарной установке потери были бы минимальными.

4. Давление греющего ретурного пара должно быть не выше 4 ата

5. Температура вторичного пара, отбираемого на брагоперегонные и брагоректификационные аппараты, должна быть не ниже 110 гр. Цельсия.

Можно применить следующие схемы и режим работы выпарных установок (расчеты опущены).

2х-корпусная выпарная установка паточной барды для заводов, вырабатывающих спирт-ректификат (рис. 5)

2х-корпусная выпарная установка паточной барды для заводов, вырабатывающих спирт-ректификат

Рис.5. Схема 2х корпусной выпарной установки вырабатывающих спирт-ректификат.

Выводы

1. На основании анализа различных типов и конструкций выпарных установок для упаривания послеспиртовой барды дано обоснование целесообразности применения для сгущения паточной барды в выпарных аппаратах с выносной поверхностью нагрева (выносными теплообменника ми).

2. Разбор различных конструкций выпарных аппаратов для спаривания маточной барды показал, что ни одна из них не отвечает достаточным условиям сгущения паточной барды

3. Разработана рациональная конструкция выпарной установки для упаривания паточной барды.

4. При разработке конструкции выпарного аппарата для упаривания барды учтены достижения техники упаривания.

5. Разработанная конструкция выпарного аппарата имеет следующие преимущества.

прямоточность движения кипящего раствора после спиртовой барды через два калоризатора;

минимальное время пребывания упариваемого раствора в выпарном аппарате;

возможность получения вторичного пара без примесей упариваемого раствора;

возможность сосредоточения большой поверхности нагрева;

отсутствие ненадежных и быстро портящихся деталей и возможность стандартизации деталей;

удобство чистки, обслуживания и ремонта;

возможно получения высоких коэффициентов теплопередачи и высокой производительности.

6. Показана целесообразность установки на спиртовых заводах, вырабатывающих спирт-ректификат 5и- и 4х корпусных выпарных установок для спаривания барды, и на заводах, вырабатывающих спирт-сырец - 5и корпусных.

7. Рабочие чертежи, предложенного выпарного аппарата упаривания послеспиртовой барды и его изготовление завершены, в ближайшее время будет проведена проверка в производственных условиях.

Последовательность проектирования многоступенчатой выпарной установки

Кузнецова Л.Н., Селянина Л.И., Третьяков С.И. Расчет выпарных установок

Банных О.П., Борисова Е.И., Константинов В.А., Круковский О.Н., Муратов О.В., Фролов В.Ф., Фомин В.В. Проектирование вакуум-выпарной установки

Stillage Evaporation & Concentration System from Veoliawaterst company

Компьютерные программы для расчета Сушилок и Выпарных установок