II. CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG NẤU – KẾT TINH ĐƯỜNG
10. Bơm hồi dung
- Theo cân bằng vật chất ta có:
Trọng lượng hồi dung: 25,84 (tấn/ngày)
Brix = 60 0Bx, d = 1289,9 (kg/m3)
- Vậy lưu lượng hồi dung là : V = TL hồi dung d = 25,84 1289,9 x 10-3 = 20,03 (m 3 /ngày) = 0,83 (m3/h)
- Chọn bơm có lưu lượng 3,88 m3/h
- Chiều cao cột áp: 20m H2O.
- Công suất: 3,37 kW.
- Số lượng: 1 bơm.
11. BƠM SIRO
- Theo cân bằng vật chất ta có:
Trọng lượng siro: 260,49 (tấn/ngày)
Brix = 55 0Bx, d = 1260,9 (kg/m3)
- Vậy lưu lượng sirô là : V = TL sirô d = 260,49 1260,9 x10-3 = 206,59 (m 3 /ngày) = 8,61 (m3/h)
- Chọn bơm có lưu lượng 12,96 m3/h
- Chiều cao cột áp: 31m H2O.
- Công suất: 6,63 kW.
64
B. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ
I. Thiết bị nấu đường
1. Cấu tạo
Qúa trình nấu đường được thực hiện trong nồi chân không để giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, tránh hiện tượng caramen hóa và thủy phân đường. Thường dùng thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng, bởi vì: thiết bị gia nhiệt ống chùm có tốc độ truyền nhiệt lớn, cấu tạo đơn giản nên dễ dàng vệ sinh và lắp đặt.
Hình 6.1. Cấu tạo của nồi nấu đường
Chú thích:
1. Bộ phân phân ly. 2. Ống dẫn hơi thứ. 3. Ống dẫn nước làm sạch. 4. Ống dẫn dịch thu hồi. 5. Van an toàn 6. Ống dẫn dung dịch vào 7. Buồng đốt
8. Ống tháo nước ngưng 9. Van thủy lực
10.Cửa tháo liệu 11.Ống dẫn giống 12.Ống dẫn khí không ngưng 13.Ống dẫn hơi đốt 14.Kính quan sát 15.Đồng hồ 16.Nón chắn 17.Lá chắn
65
Hình 6.2. Nồi nấu đường
2. Nguyên lý hoạt động
Nồi nấu là một thiết bị kiểu ống chùm có ống tuần hoàn trung tâm, làm việc ở điều kiện áp suất chân không. Mật chè đi vào theo ống dẫn xuống dưới đáy ống tuần hoàn lớn rồi đi lên trong các ống truyền nhiệt, còn hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống truyền nhiệt. Khi làm việc dung dịch trong ống truyền nhiệt tạo thành hỗn hợp hơi - lỏng còn trong ống tuần hoàn: thể tích dung dịch trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ở ống truyền nhiệt. Do đó lượng hơi tạo ra trong hỗn hợp hơi - lỏng ít hơn. Vì vậy khối lượng riêng của hỗn hợp hơi - lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt. Kết quả là xuất hiện sự chuyển động của dung dịch từ trên xuống dưới ở trong ống tuần hoàn còn từ dưới lên trên ống truyền nhiệt. Mặt khác độ Bx trong nồi nấu lớn hơn độ Bx nguyên liệu đi vào dẫn đến tỷ trọng của dung dịch trong nồi nấu lớn hơn tỷ trọng của dung dịch bên ngoài do đó có sự đối lưu tự nhiên giữa ống tuần hoàn và ống truyền nhiệt. Đó là hiện tượng tuần hoàn tự nhiên. Và đó cũng là lý do tại sao người ta bố trí đường ống dẫn dung dịch vào xuống dưới
66
đáy buồng. Qúa trình tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị được tiến hành liên tục cho tới khi nào nồng độ dung dịch đạt yêu cầu thì mở van thủy lực ở đáy để tháo dung dịch ra, đưa xuống thùng trợ tinh.
Trong quá trình trao đổi nhiệt, hơi đốt mất nhiệt và ngưng tụ thành nước ngưng được tháo ra ngoài qua ống dẫn nước ngưng ở đáy buồng đốt. Còn khí không ngưng được xả ra ngoài qua ống dẫn khí không ngưng. Đồng thời dung dịch nhận nhiệt làm bốc hơi nước tạo thành hơi thứ qua bộ phận phân ly rồi thoat ra ngoài qua hệ thống ngưng tụ tạo chân không (cột Z). Ngoài ra, trong quá trình nấu người ta còn cho NaHSO3 vào để tẩy trắng đường. Đây là quá trình nấu đường gián đoạn bằng chân không.
II. THIẾT BỊ TRỢ TINH ĐƯỜNG NON
1.Trợ tinh ngang
1.1. Cấu tạo
Là thùng rỗng có dạng hình chữ U. Bên trong có hệ thống cánh khuấy hình elip được nối với trục, một đầu trục được gắn với motor thông qua hộp giảm tốc. Ở phía đáy đầu kia của thùng có cửa tháo liệu.
Hình 6.3. Cấu tạo thiết bị trợ tinh ngang
Chú thích:
1. Cánh khuấy. 2. Trục.
3. Bánh răng
4. Motor
67
Hình 6.4. Thùng trợ tinh ngang
1.2. Nguyên lý hoạt động
Đường non từ nồi nấu qua máng chảy xuống bồn trợ tinh. Đường non trong bồn trợ tinh được làm nguội từ từ bằng không khí thông qua hệ thống cánh khuấy ngoài ra hệ thống cánh khuấy còn dùng để làm cho mẫu dịch trong đường non được trộn đều tránh tình trạng tinh thể có tỷ trọng lớn bị lắng xuống đáy thùng và đóng cứng khó cạy ra và mẫu dịch có tỷ trọng thấp ở bên trên. Đồng thời giữ cho nhiệt độ các nơi trong thùng được đều nhau không xảy ra nhiệt độ hạ thấp cục bộ sinh nguỵ tinh. Đường non sau khi trợ tinh xong được dẫn qua cửa tháo liệu xuống dưới để ly tâm.
68
2. Trợ tinh đứng
2.1. Cấu tạo
Hình 6.5. Cấu tạo thiết bị trợ tinh đứng
Chú thích:
1. Bánh răng 2. Đĩa phân phối 3. Cánh khuấy 4. Ống dẫn nước lạnh vào 5. Ống dẫn nước nóng 6. Thanh quét 7. Ống dẫn nước nóng ra 8. Kính quan sát 9. Van lấy mẫu 10.Trục
11.Ống dẫn nước nóng ra 12.Ống chảy tràn
13.Van lấy mẫu
2.2. Nguyên lí hoạt động
Đường non từ nồi nấu C chảy xuống bồn trợ tinh ngang tự nhiên, sau đó đổ vào trợ tinh đứng từ trên xuống thông qua đĩa phân phối ở trên. Sau khi dung dịch vào bồn trợ tinh thì được làm nguội nhờ hệ thống ống dẫn nước lạnh và cánh khuấy xen kẽ nhau. Khi xuống đáy nhiệt độ của dung dịch được khống chế bằng 3 ống dẫn
69
nước nóng. Dung dịch từ bồn trợ tinh đứng qua ống chảy tràn nhờ cửa thông ở đáy để đưa dung dịch đến máy ly tâm. Nếu dung dịch trong bồn thấp không chảy tràn được vào cuối vụ thì sẽ được bơm đến máy ly tâm thông qua ống ở đáy thùng. Sở dĩ đường non C phải dùng trợ tinh đứng vì các nguyên nhân: nồng độ saccharose của đường non C thấp, độ nhớt của đường non C cao.
70
III.THIẾT BỊ TRỢ TINH GIỐNG ( TRỢ TINH CHÂN KHÔNG)
1. Cấu tạo
Trợ tinh chân không là một bồn rỗng hình trụ kín đặt nằm ngang, ở giữa thùng là trục có gắn 5 cánh khuấy. Đỉnh thùng có cửa ra vào để vệ sinh. Phía trên đỉnh thùng có ống tạo chân không, 1 ống xả chân không khí tháo dung dịch. Một đầu của trục có gắn với motor thông qua hộp giảm tốc. Phía dưới đáy có ống dẫn dung dịch vào và ra, 1 ống xông hơi.
Hình 6.7. Cấu tạo thiết bị trợ tinh chân không
Chú thích: 1. Ống tạo chân không. 2. Ống xả chân không 3. Motor 4. Trục 5. Cánh khuấy. 6. Cánh khuấy phụ. 7. Bánh răng
8. Cửa tháo liệu
71
2. Nguyên lí hoạt động
Đường non từ các nồi nấu đường dưới tác dụng chân không được rút vào theo ống dẫn ở dưới đáy thùng. Dưới tác dụng của cánh khuấy dung dịch đường được khuấy trộn. Sau khoảng thời gian khuấy trộn, dung dịch bán đường non tiếp tục kết tinh tạo thành giống. Khi đóng van ngắt chân không ở bồn trợ tinh thì giống được rút vào các nồi nấu đường với lưu lượng thích hợp. Thiết bị này chủ yếu để chứa giống để nấu đường B, C. Khi cần giống cho nấu đường thì mở van xả chân không trong thùng chứa để rút giống vào các nồi nấu đường.
IV. THIẾT BỊ LY TÂM
1. Thiết bị ly tâm A (ly tâm gián đoạn)
1.1.Cấu tạo
Máy gồm thùng quay gắn với trục quay, trục quay cùng với thùng nhờ gối đỡ trục được treo tự do so với thùng. Đáy máy được đậy bằng chóp nón nằm trên gờ, khi xả đường được nâng lên. Thùng quay bên trong vỏ cố định. Mật tách ra qua lưới ly tâm chảy vào khoảng giữa của lưới và vỏ rồi chảy vào thùng chứa. Máy ly tâm quay nhờ motor qua khớp nối, dừng máy bằng bố thắng. Thông thường trên máy ly tâm lót 2 lớp lưới đồng có kích thước thích hợp tuỳ theo yêu cầu phân mật của loại đường non. Máy ly tâm quay nhờ motor thông qua khớp động. Dừng máy bằng bố thắng. Ngoài ra trên máy còn có hệ thống ống dẫn hơi và nước để rửa đường.
72 Chú thích: 1. Ống phun nước nóng. 2. Phễu nhập liệu 3. Ống phun nước nóng 4. Ống dẫn mật 5. Thùng chứa mật 6. Máng tháo đường 7. Nón 8. Thùng trong (thùng quay) 9. Thùng ngoài 10.Chân treo 11.Motor
Hình 6.10. Thiết bị ly tâm gián đoạn
1.2. Nguyên lí hoạt động
Đường non xuống từng mẻ. Sau khi tách mật xong xuống đường và bắt đầu thực hiện trở lại một chu trình tiếp theo. Một chu trình bao gồm:
- Khởi động cho đường vào máy. Đầu tiên do máy ly tâm quay từ từ khi tốc độ đạt 200-300 vòng /phút cho đường non vào phân phối đều trong thùng. Thường cho
73
đường non vào đầy thùng để nâng cao năng suất nhưng không nên quá đầy làm văng đường ra.
- Phân mật: sau khi cho đường đầy, tăng tốc độ để nâng cao lực ly tâm làm mật tách ra khỏi dung dịch.
- Rửa nước hoăc hơi rửa lớp mật bám bên ngoài tinh thể nhằm nâng cao tinh độ của đường. Hơi có tác dụng làm khô đường, tăng nhiệt độ giảm độ nhớt nên thường dùng hơi để rửa ở giai đoạn cuối.
- Ngừng máy và xả đường.
2. Thiết bị ly tâm B, C (ly tâm liên tục)
2.1.Cấu tạo
Hình 6.11. Cấu tạo thiết bị ly tâm liên tục
Chú thích: 1. Vỏ trong 2. Vỏ ngoài 3. Rổ cùng với vỏ rổ, vòng kẹp và lưới. 4. Bộ phận phân phối 5. Gối đỡ bạc đạn 6. Ống nối với tấm làm kín 7. Gía đỡ vỏ 8. Đệm cao su 9. Ống cấp đường non 10.Hệ thống béc phun 11.Van cấp đường 12.Gía đỡ động cơ 13.Động cơ dẫn động 14.Bộ đai thang
74
Hình 6.12. Thiết bị ly tâm B Hình 6.13. Thiết bị ly tâm C
2.2. Nguyên lí hoạt động
Máy ly tâm liên tục làm việc dựa trên nguyên lý lớp mỏng đơn. Đường non được cho vào lỗ lưới, phân phối khắp mặt rổ và di chuyển trong rổ từ đáy lên tới đỉnh theo đường xoắn ốc, do lớp đường non rất mỏng nên bất kỳ đừng non có độ nhớt nào cũng được tách mật trong máy ly tâm. Lực ly tâm được phân tách thành 2 lực tác dụng là lực song song với mặt lưới và lực tiếp tuyến với mặt lưới. Lực tiếp tuyến với mặt lưới giúp làm sạch (tách) lỗ mật trong khi đó lực song song với mặt lưới giúp đẩy những phần tử đường hướng lên phía trên. Lực ma sát thì ngược chiều với lực này (lực song song với mặt lưới). Những lực có thật này mang những phân tử đường hướng lên cạnh rổ. Ở cạnh rổ lực ma sát bị triệt tiêu, chỉ còn lại lực ly tâm vì thế những phần tử đường được ném văng vào ngăn chứa đường.
75
PHẦN VII. TÍNH ĐIỆN - NƯỚC – XÂY DỰNG
I. TÍNH ĐIỆN
Điện dùng trong phân xưởng nấu – kết tinh đường gồm điện năng dùng cho động lực và điện năng chiếu sáng.
1. Điện dùng chiếu sáng
- Điện năng chiếu sáng được tính theo công thức:
Ptc = Pđ Sp (W)
Trong đó: Ptc : Công suất chiếu sáng tiêu chuẩn (W/m2) Pđ: tổng công suất các đèn (W)
Sp: diện tích chiếu sáng (m2)
- Gọi Ptcđ: công suất tiêu chuẩn của đèn, thì số đèn là:
nđ = Pđ
Ptcđ (cái)
- Cách tính cụ thể như sau:
Chọn độ rọi của đèn, giá trị này phụ thuộc vào yêu cầu của từng phòng làm việc, sau đó dựa vào bảng phụ lục 23 tra giá trị Ptc rồi nhân với diện tích chiếu sáng của từng phòng được giá trị Pđ. Chọn Ptcđ cho từng phòng, từ đó tính được số lượng đèn cần thiết cho từng phòng.
Bảng 7.1. Thông số điện năng chiếu sang
STT Hạng mục Độ rọi Ptc (W/m2) Diện tích (m2) Pđ (W) Ptcđ (W) Số đèn Tính Chọn
1 Khu nấu đường 50 11,3 230 2599 400 6,49 7
2 Phòng sản xuất,
hóa nghiệm
30 8,5 50 425 200 2,12 3
3 Khu trợ tinh 50 11,3 230 2599 400 6,49 7
76
- Tổng công suất chiếu sáng: Pcs = 7,883 (kW) - Tổng phụ tải chiếu sáng: Ptt1 = 1,05 x K1 x Pcs Với K1: hệ số không đồng bộ, K1 = 0,9 1. Chọn K1 = 1. 1,05: hệ số lấy thêm. Vậy Ptt1 = 1,05 x 1 x 7,883 = 8,28 (kW)
2. Điện năng dùng cho động lực
Bảng 7.2. Thông số điện năng động lực
STT Hạng mục Công suất định mức (kW) Số lượng Tổng công suất (kW)
1 Bơm mật chè vào nấu đường 11 2 22
2 Bơm đường hồ (magma B) 5,5 4 22
3 Bơm đường hồi dung C 18,5 2 37
4 Bơm mật A nguyên 5 3 15
5 Bơm mật A loãng 5 3 15
6 Bơm mật B 5 3 15
7 Bơm mật rỉ 5 2 10
8 Bơm cho trợ tinh C 18,5 2 37
9 Bơm nước bốc hơi, nấu đường 11 3 33
10 Cánh khuấy các thùng trợ tinh 5,5 9 49,5
11 Máy ly tâm A 132 2 264
12 Máy ly tâm B, C 45 6 270
- Tổng công suất điện năng cho động lực: Pđl = 789,5 (kW)
- Tổng phụ tải tính toán cho động lực: Ptt2 = Kđl x Pđl
Trong đó: Kđl : hệ số động lực phụ thuộc vào mức độ mang tải của thiết bị và sự làm việc không đồng bộ của thiết bị. Thường lấy Kđl = 0,5 0,6, chọn Kđl = 0,5.
77
=> Ptt2 = 0,5 x 789,5 = 394,75 (kW)
Vậy tổng điện năng tiêu thụ của phân xưởng nấu – kết tinh đường là: Ptt = Ptt1 + Ptt2 = 8,28 + 394,75 = 403,03 (kW).
3. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm
3.1. Điện năng chiếu sáng
Acs = Pcs x T (kW) Trong đó:
- Pcs: công suất cho chiếu sáng.
Đối với phần sản xuất thì công suất chiếu sáng Pcs1 = 63 kW
Đối với các bộ phận khác thì công suất chiếu sáng Pcs2 = 50,07 kW
- T: thời gian chiếu sáng tối đa. T = k1 xk2 x k3. (h)
k1: thời gian thắp sáng trong một ngày.
Đối với bộ phận sản xuất thì k1 = 24h
Đối với các bộ phận khác thì k1 = 12h
k2: số ngày làm việc trong 1 tháng
k3: số tháng làm việc trong 1 năm: 6 tháng sản xuất, 2 tháng sửa chữa. =>Đối với bộ phận sản xuất, T1 = 24 x 26 x 8 = 4992 (h)
Đối với các bộ phận khác, T2 = 12 x 26 x 8 = 2496 (h) Vậy điện năng chiếu sáng trong 1 năm là:
Acs = 63 x 4992 + 50,07 x 2496 = 439470,72 (kW)
3.2. Điện năng tiêu thụ cho động lực
Ađl = K x Ptt2 x T
Với T: thời gian hoạt động trong năm (h), T = 24 x 30 x 6 = 4320 (h) Vậy điện năng tiêu thụ động lực là:
Ađl = 394,75 x 4320 = 1705320 (kW)
3.3. Điện năng tiêu thụ hàng năm
A = Acs +Ađl + Att (kW.h)
Att: điện năng tổn thất trên đường dây, lấy Att = 5% (Acs + Ađl) => A= 1,05 x ( 439470,72 + 1705320) = 2252030,26 (kW.h)
78
II. TÍNH NƯỚC
Nước cung cấp cho nhà máy đường rất lớn, tùy theo tính chất mỗi công đoạn chế biến mà yêu cầu cấp và chất lượng nước khác nhau.
1. Nước lọc trong
- Nước sau khi lắng trong đem đi lọc ở tháp lọc để thu được nước lọc trong. Nước lọc còn lại một lượng tạp chất, chủ yếu ở dạng hòa tan.
- Yêu cầu nước lọc trong:
Độ cứng: 20. Hàm lượng SO4 2- : dưới 50 mg/l Hàm lượng Na2CO3, N2O5: dưới 200 mg/l Hàm lượng NH3: không có.
Độ axit dưới 2,5 ml, NaOH chuẩn độ cho 1 lít nước.
- Nước lọc trong dùng cho phân xưởng cô đặc, nấu và kết tinh đường được thể