Внутренняя поверхность фильтра (рис. 9.28) разделена на две части при помощи резиновых уплотнений 25. Одна часть барабана находится под разрежением, а вторая – под атмосферным давлением.
Сахарная промышленность
Фильтр (рис. 9.25) состоит из следующих узлов: привода барабана I фильтра, распределительных головок II и VI, барабана III, промывного устройства VII, мешалки для взмучивания осадка IV и привода мешалки V.
Независимо от того, какое оборудование используют для сгущения осадка сока I сатурации, для удаления из него жидкой фазы применяют вакуум-фильтры.
При конструировании отстойников необходимо обращать особое внимание на ввод сока I сатурации в отдельные секции, способ отвода осветленного сока и сгущенной суспензии.
Производительность отстойников зависит от площади поверхности и скорости осаждения твердых частиц суспензии.
К новым прогрессивным видам отстойников относятся отстойники, в которых осаждение происходит в вертикальном восходящем потоке.
В этих отстойниках усовершенствованный узел отвода сгущенной суспензии; она отводится из каждого яруса. Сок вводится в секции через отверстия трубовала, а осветленный сок отводится через кольцевые трубы, расположенные по периферии в верхней части секций.
В отечественной сахарной промышленности для разделения сока I сатурации на осветленный сок и сгущенный осадок применяют типа Дорра, РЗ-ПОС-1,5, РМЗ Ростовского машиностроительного завода и конструкции Гипросахара.
В отечественной и зарубежной практике широко применяют листовые фильтры.
Разделение сока I сатурации на две фракции – сгущенный осадок и осветленный сок – производится в сгустителях. В качестве сгустителе на сахарных заводах применяют фильтры-сгустители, саморазгружающиеся листовые фильтры Ф и ЛС и многоярусные отстойники.
Патронные фильтры устанавливают на полу второго этажа вблизи стены с таким расчетом, чтобы трубопроводы крепились на стене. Ширина проходов между фильтрами и стеной должна быть не менее 1500 мм. Над батареей фильтров рекомендуется устанавливать монорельс с устройством для снятия крышек и досок с фильтрующих элементов.
Отечественная машиностроительная промышленость выпускает автоматизированные камерные фильтр-прессы с механизированным зажимом плит ФПАКМ для фильтрования тонкодисперсионных суспензий на предприятиях химической промышленности. Поверхность фильтрования составляет 2,5; 5; 10 и 25 м2.
Производительность дисковых фильтров, соответствующая производительности завода (т/сут) определяется по формуле:
При монтаже фильтров необходимо соблюдать определенные требования.
Фильтрующий элемент (рис.9.12) состоит из желобчатого каркаса 5 и трехслойной сетки 4, которая служит опорным основанием для холста 11. В нижней части каркаса вварен штуцер 7, который устанавливают в конусном отверстии втулки 6 трубовала 9.
Дисковые фильтры относятся к фильтрам периодического действия, в которых фильтрование производится под давлением через поверхность фильтрования.
Патронные фильтры имеют значительные недостатки: требуют постоянного давления в период образования шламового (вспомогательного) фильтрующего слоя, применения сжатого воздуха для поддержания осадка в период спуска нефильтрованного сока перед промывкой осадка, подачи воздуха внутрь фильтрующих элементов при удалении осадка.
При расчете фильтров циклического действия определяют: время фильтрования, т.е. продолжительность полного цикла фильтрования, необходимую общую площадь фильтрования и число фильтров для завода определенной производительности.
Машиностроительная промышленность изготовляет фильтры с приборами автоматического управления. На рис. 9.8 представлена схема расположения задвижек в разные периоды работы фильтра ПФ-20.
Патронные фильтры находят широкое применение для контрольного фильтрования I сатурации, фильтрования сока II сатурации, фильтрования сиропа и клеровки и для отделения от рафинадных сиропов нерастворимых примесей.
Все фильтры циклического действия, кроме гравиевых, имеют опорную основу для осадка. По принципу действия они относятся к шламовым. Это означает, что перед началом фильтрования на опорной основе должен быть слой осадка, обеспечивающий получение чистого фильтрата.
На отечественных сахарных заводах наибольшее распространение для сгущения сока получили многоярусные отстойники (рис. 9.2). На некоторых заводах для сгущения сока I сатурации применяют листовые фильтры типа ФиЛС, дисковые сгустители и дисковые фильтры типа ФД
Фильтрованием называется процесс отделения осадка от жидкости при помощи пористых перегородок, задерживающих осадок и пропускающих жидкость. В качестве перегородок применяют хлопчатобумажную ткань или ткани из капронового и нейлонового волокна.
В сахарной промышленности широко применяют фильтрование или осветление сатурационных соков и сиропов, но свойства фильтруемых суспензий различны, и это определяет разнообразие конструкций используемого оборудования.
Известково-газовое отделение сахарного завода обеспечивает протекание следующих процессов: получения сатурационного газа и обожженной извести в шахтных печах; очистку и охлаждение; гашение извести с целью получения гидроксида кальция Са(ОН)2 и очистку известкового молока от примесей.
Природный газ как топливо представляет большой интерес для обжига известкового камня. При работе печи на газообразном топливе улучшаются условия труда обслуживающего персонала и процесс обжига легко поддается управлению.
Производительность печи для обжига известкового камня (т/сут) определяют исходя из ее вместимости и времени пребывания в ней известкового камня
При разработке конструкции печи типа Ш1-ПШИ-100 (рис. 8.6) ставились следующие задачи: снижение топливно-энергетических затрат; повышение концентрации СО2 в сатурационном газе и эксплуатационной надежности печи; улучшение условий обслуживания и ремонта печи и совершенствование схемы автоматизации процесса обжига известкового камня.
Печь (рис. 8.2) представляет собой шахту, образованную сопряжением большими основаниями двух усеченных конусов. Нижний конус 10, объем которого составляет 25% объема всей печи, называется холодильником, а верхний 9 – горном. Печь опирается на фундамент 12.
По своей конструкции печи, работающие на сахарных заводах нашей страны, можно отнести к следующим группам:
Машинно-аппаратурная схема получения извести (рис. 8.1), известкового молока и сатурационного газа включает следующие этапы работ. Кусковой известковый камень ссыпается из штабелей грейфером 1 в бункер 2 скипового подъемника 3. Подготовленный антрацит подается грейфером в отдельный бункер.
Для удаления из диффузионного сока содержащихся в нем несахаров применяют известковое молоко и сатурационный газ. Известковое молоко [водная суспензия гидроксида кальция СА(ОН)2 или гашеной извести] получают путем гашения обожженного в известковых печах известкового камня. При обжиге одновременно получается и сатцрационный газ, содержащий около 30% диоксида углерода (СО2).
Расчет дефекаторов, сатураторов и сульфитаторов сводится к определению их необходимого полезного объема и потребной мощности для привода распределительных устройств в тех аппаратах, где они установлены.
Дефекаторы, сатураторы и сульфитаторы обычно устанавливают на втором этаже главного корпуса завода. Контрольные ящики сульфитаторов и сатураторов устанавливают на высоте 0,5…0,7 м от пола для удобства обслуживания. Распределительные решетки в сульфитаторах и сатураторах, а также барботеры для распределения газа должны быть установлены строго горизонтально.
На некоторых сахарных заводах применяют сульфитаторы оросительного типа и сульфитацию ведут под разрежением. Для согдания тяги верхнюю часть сульфитатора подключают к вентилятору или паровому эжектору. Такой способ позволяет уменьшить расход серы на сульфитацию и повысить степень очистки сока.
В жидкостно-струйном сульфитаторе сока для завода производительностью по свекле 3000 т/сут (рис. 7.18) в чугунный корпус 13 встроена перегородка 3, которая служит гидрозатвором от непосредственного попадания сультфитационного газа в сливной трубопровод 5.
В сульфитаторе с насадкой (рис. 7.17), которые иначе можно назвать скруббером, на деревянную решетку 3 укладывают восемь рядов насадок 4, которые увеличивают площадь контакта жидкости и диоксида серы.
Сульфитатор (рис. 7.16) рассчитан на производительность завода по свекле 6 тыс. т/сут. Сок после II сатурации поступает в сульфитатор по трубе 5, а затем при помощи распределителя – 4 на решетки 6.
В сульфитаторе (рис. 7.15) сок илии сироп по трубе 2 поступает в трубу, свернутую в кольцо и имеющую три отверстия, при помощи которых он равномерно распределяется по сечению. В сульфитаторах большой производительности устанавливают несколько кольцевых труб для лучшего распределения сока.
Сульфитаторы применяют для обработки сока II сатурации и сиропа после выпаривания сернистым газом для понижения цветности и уменьшения вязкости.
Процесс I сатурации во всех рассмотренных конструкциях аппаратов происходит беспорядочно, недогазованный и перегазованный сок часто смешиваются; щелочность прошедшего сатурацию сока не оптимальна, а лишь суммарна. Процесс сатурации при этом продолжается в среднем 10…20 мин.
В цилиндрическом корпусе 2 аппарата (рис. 7.14) расположены сложные устройства для распределения сока и сатурационного газа.
Чтобы использовать теплоту самоиспарения, фильтрованный сок I сатурации поступает в аппарат (рис. 7.13) по трубам 6, расположенным ниже уровня сока.
Корпус аппарата (рис. 7.12) имеет верхнюю расширенную часть 5 и нижнюю часть 10 меньшего диаметра. Вблизи конического днища установлены барботеры 17 для распыления сатурационного газа. Газ поступает в барботеры по трубе 12, сок – по трубе 11, а известковое молоко – по трубе 8.
Аппарат I сатурации (рис. 7.11) имеет развитую барботажную систему для распределения сатурационного сока. Сатурационный газ поступает в аппарат по трубе 10, затем по радиальным трубам 5 подводится в кольцевые барботеры 9, которые равномерно распределяют его по сечению аппарата. Зубчатая кромка нижней части стенок барботеров 9 способствует разделению сатурационного газа на мелкие частицы и значительно увеличивает поверхность контакта газа и сока, благодаря чему полнота утилизации сатурационного газа в аппарате возрастает.
В цилиндрическом корпусе типового аппарата I сатурации 1С-6 (рис. 7.10) установлены распределительные решетки 8 для равномерного распределения газа по сечению аппарата. Для аппаратов небольшой производительности решетки отливают отдельными секциями из чугуна, а для аппаратов большой производительности их изготовляют сварными и закрепляют в специальном каркасе.
Дефекованный сок, поступающий в аппарат I сатурации, образовывается газом, содержащим 28…32% диоксида углерода. При этом происходит указанная выше химическая реакция с образованием мелкозернистого карбоната кальция СаСО3, выпадающего в осадок. Частицы карбоната кальция своей поверхностью адсорбируют некоторые растворенные коллоидные и красящие вещества, присутствующие в соке.
Особенность конструкции дефекатора (рис. 7.9) состоит в том, что для перемешивания сока и известкового молока применены дисковые лопасти 6, установленные под определенным углом, от которого зависит полнота перемешивания. Лопасти позволяют перемещать сок вдоль оси аппарата и частично возвращать его обратно.
Этот дефекатор отличается от аппаратов типа ОД наличием горизонтальных перегородок 7 (рис. 7.8), которые разделяют его объем на пять секций.
Цилиндрический корпус 4 аппарата (рис. 7.7) заканчивается коническим днищем 7. Для перемешивания преддефекованного сока и известкового молока внутри корпуса на валу 12 установлена лопастная мешалка 10, а на внутренней поверхности корпуса смонтированы контрлопасти 5.
К аппаратам основной дефекации предъявляют такие же требования, как и к аппаратам предварительной дефекации. Но поскольку процесс основной дефекации тесно связан с процессом I сатурации, необходимо поддерживать постоянную кислотность дефекованного сока.
Рассмотренные конструкции аппаратов типа ППД и Карташева-Бранделиса, которые нашли наибольшее распространение на сахарных заводах, имеют некоторые недостатки. В аппаратах Бригель-Мюллера и типа ППД осуществляют процесс прогрессивной дефекации, но они занимают большую производственную площадь и требуют дополнительной насосной станции, что усложняет обслуживание и увеличивает эмульгирование обрабатываемого сока.
В преддефекаторах типа ПР и системы Карташева-Бранделиса при применении для очистки диффузионного сока извести или нефильтрованного сока I сатурации наблюдаются местные завышения и занижения количества добавляемой извести, что приводит к недостаточно эффективной обработке коллоидов. В аппаратах системы Бригель-Мюллера это явление исключается.
Цилиндрический корпус 6 преддефекатора производительностью 3000 т/сут (рис. 7.4) для прогрессивной преддефекации разделен перегородками 8 и 10 на шесть зон.
Производительность преддефекатора типа ПР-3, разработанного Гипросахаром (рис. 7.3), составляет 3000 т свеклы в сутки. В него нефильтрованный сок I сатурации подводится не прогрессивным методом, а одноразовым дозированием.
Цель предварительной дефекации – постепенным воздействием извести нейтрализовать кислоты диффузионного сока, скоагулировать большую часть коллоидных веществ и осадить несахара.
В соответствии с типовой схемой очистки диффузионного сока (рис. 7.1) очищенный в пульполовушках диффузионный сок поступает в подогреватель 1 для нагрева до 85..90°С и затем направляется в котел прогрессивной преддефекации 2.
Диффузионный сок необходимо очищать по следующим причинам:
При сравнительной оценке диффузионных аппаратов необходимо учитывать основные технологические показатели их работы: микробиологические процессы, возникающие в ходе диффузии, надежность работы, металлоемкость и расход энергии.
Производительность диффузионных аппаратов непрерывного действия зависит от конструкции транспортирующих устройств для перемещения свекловичной стружки, полезного объема аппарата, количества свекловичной стружки в единице объема аппарата и продолжительности процесса.
Аппарат (рис. 6.23) состоит из горизонтального вращающегося цилиндрического корпуса 7, к внутренней поверхности которого приварена двухзаходная винтовая поверхность 20, образующая отдельные секции.
Ротационные аппараты РДА – 56, РДА – 57, РДА – 59, РДА – 59М производительностью 1500 т свеклы в сутки и РДА – 58 производительностью 2500 т свеклы получили широкое распространение на сахарных заводах нашей страны.
Аппараты С-17 и DdS отличаются от аппаратов ПДС конструкцией отдельных узлов и устройством приводом транспортирующих шнеков.
Корпус аппарата А1-ПДС-60 (рис. 6.17) производительностью 6 тыс. т свеклы в сутки установлен на опорах 16 под углом 8…11° к горизонту. В нижней части аппарата находятся бункер 2 для загрузки свекловичной стружки, а в верхней конечной - шнеки 8 для удаления жома из аппарата. Лучшему удалению жома способствуют лопасти 14.
Аппарат (рис. 6.14) состоит из двух колонн, соединенных в нижней части коленом. Высота первой колонны 9м, второй – 10 м. Обе колонны состоят из отдельных царг.
В этих аппаратах свекловичная стружка транспортируется при помощи прикрепленных к цепи специальных решеток цепь перемещается в направляющих корпуса.
Общий вид колонного диффузионного аппарата КДА-25-59М представлен на рис. 6.2.
Аппаратурно-технологическая схема свеклоперерабатывающего отделения (рис. 6.1) включает с себя: весоизмерительные устройства для свеклы, свеклорезки (на схеме не показаны), ошпариватель для свекловичной стружки, диффузионный аппарат и вспомогательное оборудование.
В зависимости от агрегатного состояния материалов, обрабатываемых в экстракторах, различают экстрагирование из твердых тел и экстракцию в жидкостях. Жидкостную экстракцию осуществляют в центробежных сепараторах или в аппаратах, в которых для разделения суспензий используется сила тяжести.
В период ремонта, а также при монтаже свеклорезок необходимо строго контролировать зазоры между неподвижными и подвижными частями.
Мощность, необходимая для привода свеклорезки, зависит от конструкции, числа ножевых рам, длины режущих кромок ножей, скорости резания, длины и формы стружки и скорости поступления свеклы в свеклорезку.
Производительность свеклорезки зависит от общей длины режущей кромки ножей, установленных в рамах, средней окружной скорости резания, толщины срезаемого слоя свеклы, т.е. толщины свекловичной стружки, плотности свеклы, конструктивного и эксплуатационного коэффициентов свеклорезки.
Для резания свеклы в свекловичную стружку применяют ножи фрезерованные и штампованные, Голлера и кенигсфельдские. Фрезерованные ножи изготавливают из специальных стальных заготовок, а штампованные - из листовой стали.
Принципы действия свеклорезок с нижним и верхним приводами одинаковые. Их корпуса, бункера и диски устроены аналогично. Конструкции различаются только устройством нижнего привода.
На отечественных сахарных заводах используют дисковые свеклорезки с верхним и нижним приводами, поставляемые зарубежными машиностроительными фирмами.
В конструкции центробежной свеклорезки с гидравлическим подъемом улитки последняя поднимается или опускается, таким образом, регулируется производительность свеклорезки при оптимальной скорости резания свеклы.
Типовая центробежная свеклорезка СЦБ-16М (рис.5.2) состоит из цилиндрического корпуса 2, трехлопастной улитки 3, конического редуктора 6, привода, состоящего из редуктора 23 и электродвигателя 24, верхнего кожуха 20, нижнего кожуха 12, загрузочного бункера 1, ножевых рам 21, лебедки 22 и пальчатого гидравлического шибера 25.
В России используют центробежные свеклорезки трех типов: СЦБ-12 – 12-рамнач с нерегулируемым приводом; СЦБ-12А – 12-рамная с регулируемым приводом и СЦБ-16М – 16-рамная с регулируемой частотой вращения ротора.
Машины для нарезания свеклы можно классифицировать исходя из взаимного относительного движения свеклы и режущих устройств.
Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом ее необходимо превратить в стружку. Стружку из свекловичных корней получают на свеклорезках при помощи ножей, установленных в специальные рамы.
Сахар-песок упаковывают в мешки стандартного размера. Подвешивание порожнего мешка к весам, пуск весов в действие и отвод наполненного мешка производят вручную.
Для взвешивания свеклы, измельченной на свеклорезках, и подачи ее в диффузионные аппараты часто применяют конвейерные весы периодического и непрерывного действия.
Весы состоят из рамы, воронки с автоматическим механизмом, рычажной системы ковша, гидродержателя, счетчика с квадрантом, распределительного механизма и привода.
На сахарных заводах весы применяют для взвешивания свеклы, свекловичной стружки, сахара-песка, мелассы, сухого жома и угля.
Свекломойки относятся к основному оборудованию, входящему в цепь тракта гидравлической подачи свеклы на завод. Для ритмичной работы сахарного завода необходимо гибкое регулирование подачи свеклы - задача, которая до настоящего времени не решена.
Производительность свекломоек определяется полезным объемом ее моечного пространства, время пребывания свеклы в моющей части машины и количеством свеклы в единице объёма.
Экспериментальная вибрационная свекломойка (рис. 3.7) состоит из корпуса 9 с двумя приемниками 6 и 13.
Для чистки свеклы комбайновой уборки сахарные заводы оснащают свекломойками с двумя уровнями воды. В этих свекломойках предусмотрено противоточное движение свеклы и воды, автоматическое поддержание ее уровня, надежное удаление легких всплывающих примесей. К ним относятся свекломойки КМЗ-М. СМК-3М, СКД-6 и Ш1-ПМД-2.
К этому типу свекломоек относятся однокорпусные свекломойки, в корпусе которых расположен один или два кулачковых вала, и двухкорпусные свекломойки типа КМЗ-61.
Машины для отмывания свеклы можно классифицировать в зависимости от их принципа действия, числа корпусов и уровня воды в них, а также можно выделить в классификации специальные свекломойки.
При ручной уборке свеклы количество прилипших к ней примесей составляет 1…3 % к массе свеклы, а при поточной механизированной уборке – 10…12%. В примесях содержится определенное количество микроорганизмов, которые могут загрязнять диффузионный сок при дальнейшей переработке свеклы.
При эксплуатации свеклонасосов необходимо соблюдать следующие правила:
Количество смеси (м3/с), поступающей в насос:
Большое распространение на сахарных заводах получили свеклонасосы ЦНС-400, изготовляемые Смелянским машиностроительным заводом (Украина) (рис. 2.19).
Корпус и рабочее колесо насоса (рис. 2.17, а) сварные. Рабочее колесо состоит из двух неполных дисков 3, к внутренней стороне которых приварены лопасти 2. Для облегчения конструкции лопасти изготовляют пустотелыми. Рабочая поверхность лопастей имеет заданный изгиб.
Из гидравлического транспортера свеклу необходимо поднимать в мойку на высоту до 10…15 м, а из мойки – на площадку автоматических весов на высоту около 20 м. кроме того, в случае большого заглубления гидравлического транспортера приходится осуществлять промежуточный подъем свеклы.
Камнеловушки необходимо чистить строго по графику, следить за плотностью закрывания шиберов или клапанов. При их неплотном закрывании уровень воды в камнеловушках понижается, и они плохо улавливают тяжелые примеси.
На сахарных заводах, поставленных французской фирмой «Фив Лиль-Кай», камнесоломоловушки устанавливают как перед свекломойками, так и после них.
Камнесоломоловушка, устанавливаемая перед свекломойкой (рис. 2.15), состоит из двух отделений. Первое предназначено для улавливания камней, второе – для удаления ботвы.
Камнеловушка может быть установлена как на подвесных, так и на заглубленных участках гидравлического транспортера, так как ее опорные поверхности углублены не более чем на 670 мм от днища транспортера.
Камнеловушка, (рис. 2.12) состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим дном 15, к которому прикреплен накопитель 9. Коническое дно ловушки закрывается клапаном 13, который открывается и закрывается при помощи гидроцилиндра 2. Отверстие накопителя открывается и закрывается гидроцилиндром 12 крышки 11 с резиновым уплотнением.