Các thiết bị chính dùng trong khâu hóa chế như: thiết bị gia nhiệt, lị đốt lưu huỳnh, thiết bị sulfit hóa, thiết bị lắng chìm, thiết bị lắng nổi, thiết bị lọc chân không, nồi bốc hơi.
3.3.2.1 Thiết bị gia nhiệt
Mục đích: gia nhiệt cho nước mía và khống chế sự phát triển của vi sinh vật. Cấu tạo:
Hình 6: Cấu tạo thiết bị gia nhiệt
Chú thích:
1. Van kép chè vào và ra 7. Thân thiết bị
2. Hơi 8. Nắp trên thiết bị
3. Ống nước ngưng tụ 9. Nắp dưới thiết bị 4. Ống xả khí khơng ngưng 10. Cần bẩy giữa hai nắp
5. Van thơng gió 11. Mặt sàn gia nhiệt
6. Ống gia nhiệt
Thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm, có dạng hình trụ và bên trong có lắp các ống truyền nhiệt. Phía trên và phía dưới có lắp 2 mặt sàn song song nhau, trên mặt sàn có các lỗ để gắn các ống truyền nhiệt.
Để thiết bị cố định khi làm việc người ta bố trí tai treo ở trên thân thiết bị. Nước mía đi vào và ra ở gần đỉnh thiết bị theo van 2 chiều. Trên van có nắp đậy để đóng, mở đường đi của dung dịch, khi muốn cơ lập nồi khơng làm việc thì ta điều chỉnh van đóng nắp lại khơng cho dung dịch vào nồi.
Phía trên mặt sàn trên và phía dưới mặt sàn dưới đều được chia ngăn bằng những tấm ngăn. Mặt trên được chia làm 9 ngăn (4 ngăn ở giữa và 5 ngăn ở ngoài) và mặt dưới
được chia làm 8 ngăn đều nhau. Mặt sàn trên và dưới được nối với nhau bằng các ống dẫn nhiệt. Sự phân chia này có tác dụng tăng thời gian tiếp xúc của nước mía và ống truyền nhiệt. Tổng cộng có 256 ống truyền nhiệt đối với thiết bị gia nhiệt 1, 3 và 560 ống đối với gia nhiệt 2 được lắp kín vào mặt sàn bằng cách nơng hay hàn. Ở nắp trên có ống thốt khí.
Nắp trên và nắp dưới là hình trịn, kín được nối với thân bằng những bulông. Hơi đốt cung cấp thường đi vào ở phần thân của thiết bị.
Nguyên tắc hoạt động: quá trình truyền nhiệt là gián tiếp, tác nhân truyền nhiệt là hơi nước bão hòa, chất nhận nhiệt là nước mía. Hơi dùng để gia nhiệt là hơi thứ tỏa ra từ các nồi bốc hơi. Hơi thứ của hiệu I đem qua gia nhiệt 3 cấp 1 và gia nhiệt 2 cấp 2, hơi thứ hiệu II đem gia nhiệt 2 cấp 1 và hơi thứ hiệu III đem gia nhiệt 1 cấp 2. Đối với gia nhiệt 3 cấp 2 thì sử dụng hơi sống từ lị hơi đưa qua. Hơi đốt qua ống dẫn hơi đi vào buồng đốt giữa khoảng trống của các ống truyền nhiệt và thành thiết bị. Nước mía nhận nhiệt sẽ tăng nhiệt độ, hơi nước sau khi trao đổi nhiệt sẽ giảm nhiệt độ và ngưng tụ thành nước. Nước ngưng tụ được tháo ra ngoài qua ống tháo nước ngưng đặt ở gần cuối của thân thiết bị.
Nước mía được bơm đưa vào một bên của van 2 chiều và đi vào ngăn có 16 ống truyền nhiệt, và đi bên trong ống truyền nhiệt. Khi dung dịch xuống đến đáy thiết bị, do ngăn bên dưới có 70 ống nên nước mía theo 35 ống c cn lại của ngăn đi lên nhờ áp lực của bơm và tiếp tục đi xuống theo 35 ống còn lại của ngăn bên trên. Nước mía được tuần hồn 16 lần bên trong ống và cuối cùng đi ra theo bên cịn lại của van 2 chiều. Mục đích để nước mía tuần hồn là làm cho thời gian tiếp xúc với nhiệt nhiều hơn, khi đó nhiệt độ của nước mía sẽ đạt yêu cầu như mong muốn.
Khi gia nhiệt một thời gian, nồi sẽ bị cặn bám làm giảm khả năng truyền nhiệt do đó chuyển dung dịch sang nồi dự phịng để thơng rửa cặn trong thiết bị.
Thông số kỹ thuật:
Ống truyền nhiệt có chiều cao là 3m, đường kính 42mm, làm bằng inox. Tổng diện tích truyền nhiệt là: 90m2.
Số ống truyền nhiệt: 256 ống (gia nhiệt 1,3), 560 ống (gia nhiệt 2).
3.3.2.2 Lị đốt lưu huỳnh
Mục đích: cung cấp khí SO2 cho tháp xơng lưu huỳnh. Cấu tạo:
Hình 7: Lị đốt lưu huỳnh
Chú thích:
1. Nắp tra lưu huỳnh 5. Thùng chứa
2. Cửa gió 6. Đường khí SO2 ra
3. Cửa lị 7. Đường nước làm mát thân l
4. Thân lò 8. Đường nước làm mát bề mặt lị
Thân lị gồm có 2 lớp bên trong là buồng đốt, bên ngồi lá áo nước làm nguội lị. Buồng đốt có từ 1 khay hoặc 2 khay chứa lưu huỳnh. Bên trên lò là khoang chứa lưu huỳnh bột, có van thơng với buồng đốt để cung cấp bột lưu hùynh xuống khay đốt. Phía trước là cửa lị, trên cửa lị có khe gió có thể điều chỉnh được độ đóng mở để canh chỉnh lượng gió vào buồng đốt.
Khoang thu hồi bụi có gắn một tấm chắn để cản đường đi của khí SO2. Một bên của khoang có cửa để vệ sinh lị. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bộ làm nguội gồm những đường ống được lắp theo kiểu zic-zắc, bên ngồi ống là thùng chứa nước hình chữ nhật, có tác dụng làm nguội khí SO2, khí lưu huỳnh luân chuyển bên trong ống, nước đi bên ngoài ống.
Nguyên tắc hoạt động:
Lưu huỳnh được đốt cháy trên khay, trong quá trình cháy tạo ra khí SO2. Do sự chênh áp giữa lị đốt và thiết bị xơng lưu huỳnh (áp suất ở lị đốt cao hơn) nên khí SO2 sinh ra được thiết bị xông lưu huỳnh rút đi. Lúc này áp suất trong lị đốt so với áp suất khí trời thấp hơn nên khơng khí bên ngồi đi vào lị thơng qua các khe gió ở cửa lị. Khơng khí đi vào mang theo oxy cung cấp tiếp tục cho q trình cháy tạo ra khí SO2. Khí này tiếp
tục bị thiết bị xơng lưu huỳnh hút đi, q trình cứ tiếp tục tiếp diễn như vậy.
Khí SO2 tạo thành trong q trình cháy đi qua khoang thu hồi bụi va đập vào tấm chắn làm giảm động năng, những chất rắn bị cuốn theo sẽ được giữ lại ở khoang thu hồi bụi. Khí lưu huỳnh tiếp tục đi qua bộ làm mát và bộ lọc trước khi đi vào thiết bị xông lưu huỳnh. Ở làm mát khí SO2 được làm nguội và ở bộ lọc lưu huỳnh thăng hoa theo sẽ được giữ lại.
Trong q trình lị hoạt động lượng nước làm nguội lị liên tục đi vào để làm giảm nhiệt độ của lò tránh để hiện tượng thăng hoa xảy ra. Lưu huỳnh hột thì được cấp từng mẻ từ phía trên thân lị.
3.3.2.3 Thiết bị sulfit hóa
Đối với nước mía hỗn hợp thì nhiệm vụ của thiết bị xông lưu huỳnh là tạo các kết tủa dạng hạt. Các kết tủa này sẽ kéo theo các chất màu và các chất lơ lửng có trong nước mía trong q trình lắng, giúp cho q trình lắng thuận tiện hơn. Đối với sirơ thì nó có tác dụng tẩy màu.
Thiết bị có dạng hình trụ, đáy hình cơn, phía cơn có lắp 1 ống dài. Thiết bị có 5 phần chính: khoang phun, khoang hút, ống nén (ống hòa trộn), ống khuếch tán tăng áp, ống phản ứng. Giữa khoang phun và khoang hút có lắp 1 mâm, trên mâm các gắn các béc phun. Các béc phun xếp thành dãy có góc nghiêng nhất định sao cho trục của các béc phun hội tụ tại 1 điểm. Đường ống nước mía vào nằm ở khoang phun, đường ống khí SO2 và nằm ở khoang phun hút, trên đường ống phản ứng lắp đường ống đưa sữa vơi vào trung hịa nước mía. Cuối đường ống phản ứng người ta lắp một phễu hình nón có nhiều lỗ nhỏ giúp cho phản ứng xảy ra triệt để hơn.
Nguyên tắc hoạt động:
Nước mía được bơm vào khoang phun, từ khoan phun mía theo các béc phun đi vào khoang hút. Do các béc phun được lắp đặt theo 1 góc nghiêng nhất định nên các tia nước mía sẽ hội tại 1 điểm. Điều này tạo lực đẩy lớn tác dụng lên khối nước mía nằm trong ống nén đi xuống ống khuếch tán tăng áp. Khi khối nước mía đi từ ống nén qua ống khuếch tán có sự thay đổi vận tốc, chính do sự thay đổi vận tốc đột ngột tạo nên độ chân khơng trong khoang hút khí SO2 đi vào thiết bị. Quá trình khuếch tán khí SO2 vào nước mía bắt đầu ở ống tăng áp và kết thúc ở ống phản ứng. Gần cuối ống phản ứng người ta cho sữa vơi vào để trung hịa nước mía. Nhờ trọng lực của khối nước mía và sự va đập vào phễu hình nón mà phản ứng trung hòa xảy ra thuận lợi hơn.
3.3.2.4 Thiết bị lắng chìm
Mục đích: làm cho các vật thể li ti như bụi, bã mía nhuyễn, bùn, các chất khơng đường, các chất keo, … lắng xuống và thu được nước mía trong sau khi trung hịa. Cấu tạo:
Hình 8: Cấu tạo thiết bị lắng chìm
1. Trục khuấy 6. Bộ truyền động
2. Bộ làm kín 7. Thùng lấy nước trong
3. Ống lấy bùn 8. Vòng ống lấy nước trong
4. Thùng bùn tràn 9. Cánh gạt bùn
5. Bệ đỡ bộ truyền động 10. Thân thùng
Đây là thiết bị lắng chìm dạng liên tục. Thiết bị dạng hình trụ, có 4 ngăn, một ống trung tâm ở giữa có thể chuyển động được, đáy hình cơn. Ngăn đầu tiên là ngăn phân phối được gắn chặt vào ống trung tâm bằng một miếng đệm cao su để nước mía khơng bị chảy xuống. Ngăn cuối cùng là ngăn chứa bùn, các ngăn giữa có tác dụng lắng, đáy các ngăn có dạng phểu.
Trục trung tâm có dạng rỗng, trên trục ứng với vị trí của từng ngăn có gắn các cánh gạt bùn, trên thanh cào có gắn các cánh gạt bùn, có tác dụng đưa bùn ở mỗi ngăn hướng về ống trung tâm. Trục trung tâm được dẫn động bằng một motor thông qua bộ giảm tốc bánh vít trục vít nên ống trung tâm quay rất chậm 18 phút/vòng để tránh cho bùn trên bề mặt lắng bị xáo trộn lẫn vào nước chè trong. Trên trục trung tâm ứng với vị trí của mỗi ngăn là các lỗ phân phối nước mía hình chữ nhật để khi bùn từ bề mặt lắng của mỗi ngăn xuống ngăn chứa bùn khơng bị lẫn vào nước mía phân phối.
Đầu trên của ống trung tâm được thông với bên ngồi để tản nhiệt của nước mía sau khi gia nhiệt 2 từ 100 – 1040C xuống khoảng 94 – 98oC để quá trình lắng xảy ra được. Phần trên của các ngăn có lắp đường ống có đục lỗ chạy dọc theo chu vi thiết bị để thu nhận nước chè trong. Phía dưới các ngăn lắng có lắp các nón có tác dụng ổn định dịng chảy của nước mía phân phối vào.
Nguyên tắc hoạt động:
Nước mía vào liên tục, nước mía trong được lấy ra liên tục.
Nước mía được đưa vào ngăn phân phối trên cùng để tránh áp lực nước, tốn năng lượng của bơm và đi vào ống phân phối trung tâm. Khi ống trung tâm quay, do lực li tâm, nước mía theo các lỗ phân phối ở mỗi ngăn đi vào các nón phân phối, đi qua các lỗ trên thân nón và vào bên trong ngăn.
Trong quá trình di chuyển của nước mía các chất kết tủa lắng xuống đáy của mỗi ngăn và được cánh gạt bùn đưa về chứa ở các hộc chứa bùn, từ hộc chứa bùn bùn sẽ di chuyển dọc theo bên ngoài ống trung tâm đi xuống đáy thiết bị và tập trung ở ngăn cuối cùng. Sau đó, lấy ra ngồi ở đáy thiết bị. Phần nước mía trong ở mỗi ngăn sẽ đi ra ngồi thơng qua ống thu nhận nước mía trong.
Để tăng hiệu quả quá trình lắng, thường bổ sung chất trợ lắng Talosep A6 XL với nồng độ khoảng 3 – 5ppm. Bùn được lấy ra bằng cách mở van xả đáy, nước bùn sẽ theo ống dẫn bùn đưa qua thiết bị lọc chân khơng.
Các thơng số kỹ thuật: Diện tích lắng: 305m2. Tốc độ trục quay: 18 – 20phút/vịng. Thể tích bồn chứa: 458m3. Motor giảm tốc: P = 11KW, n = 1.450vòng/phút. Vận hành:
Khi có nước mía vào bồn lắng đóng van xơng hơi, lượng nước mía đầu (khoảng 3m3) xả về máy lọc chân khơng sau đó đóng van đáy, mở bơm trợ lắng tiến hành bình thường.
Khi thể tích nước mía ≈ 80m3 cho chạy cánh gạt bùn, mở van đáy, báo bộ phận lọc bắt đầu lọc bùn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi nước mía ≈ 90m3 kiểm tra độ trong, mở nhỏ các van xả chè trong trên cùng các ngăn. Khi nước mía đạt ≈ 120m3 hạ thấp các van chảy tràn các ngăn, lưu lượng xả các ngăn cho hợp lý. Tùy theo công suất ép và mức độ trong của chè mà điều chỉnh mức chảy tràn hợp lý.
Điều chỉnh các van xả dưới nhỏ lại đủ để kiểm tra thường xuyên độ trong.
Thường xuyên kiểm tra độ trong, độ pH, nhiệt độ của nước mía trong lượng nước bùn trong thiết bị. Những ngăn mà nước mía bị đục phải tìm nguyên nhân khắc phục chờ trong mới hạ xuống từ từ.
Thường xuyên kiểm tra hoạt động của các động cơ 1 – 2 lần/ca, bổ sung đầy đủ nhớt, mỡ bôi trơn cho các bộ phận truyền động.
3.3.2.5 Thiết bị lọc chân khơng
Mục đích: lọc nước bùn từ thiết bị lắng chìm chuyển đến nhằm tận thu lượng đường cịn lại trong nước bùn.
Cấu tạo:
Hình 9: Thiết bị lọc chân không
Loại trống lọc chân không thùng quay kiểu lưới lọc. Thiết bị gồm 1 trống lọc rỗng đặt nằm ngang. Trống được làm bằng thép, trên bề mặt trống có những lỗ nhỏ.
Trống quay được nhờ một bộ motor giảm tốc bánh vít trục vít. Một bộ phận nữa của thiết bị là thùng chứa nước bùn hình chữ U. Trong thùng chứa bùn lỏng có lắp cánh khuấy để không cho bùn lắng xuống đáy.
Dọc theo chu vi của trống quay được chia thành những khu vực khác nhau, những khu vực này được nối với hệ thống chân không bằng những ống nhỏ, một đầu ống nối với các lỗ trên thân trống quay, đầu kia nối đến đầu phân phối ở 2 đầu trục của trống. Đầu phân phối gồm 2 phần ghép sát nhau, một phần cố định được chia thành những vùng khác nhau như: vùng chân khơng thấp, vùng chân khơng cao, vùng khơng có chân khơng, ứng với mỗi khu vực này là những quá trình lọc, sấy, gạt bùn. Phần quay theo trống được gắn với các ống nhỏ nói trên.
Ngồi ra, cịn có dao gạt bùn nằm dọc theo chiều dài của trống. Nguyên tắc hoạt động:
Trong quá trình hoạt động phần bên dưới trống lọc ngập trong dung dịch nước bùn ở thùng chứa nước bùn. Cánh khuấy bùn hoạt động liên tục để không cho bùn lắng ở đáy thiết bị. Một chu kỳ hoạt động của trống quay gồm: Vùng lọc, sấy (vùng làm khô), vùng tách bùn.
Khi trống lọc đi vào nước bùn một lúc thì quá trình lọc bắt đầu, lúc đầu khu vực này của trống được nối với vùng chân không thấp, nước mía đi qua lớp lưới lọc theo các ống nhỏ gắn trên các lỗ nhỏ trên thân trống đến đầu phân phối và đi ra ngồi, cịn lớp bùn được giữ lại trên mặt lưới lọc. Khi trống lọc ra khỏi mặt nước bùn, phần này của trống lọc vẫn tiếp tục nối với vùng chân không. Phần bùn bám trên lưới lọc được nước nóng phun dưới dạng phun sương, để phần đường hòa tan đi vào các ống nhỏ đến đầu phân phối đi ra ngoài. Trống quay vẫn tiếp tục chuyển động, lúc này trống nằm trong vùng chân khơng cao, q trình này được gọi là sấy. Trống tiếp tục quay đến phần gạt bùn, phần này nối với khu vực không chân không. Lớp bùn trên lưới lọc dễ dàng bung ra khi tiếp xúc với dao gạt bùn.
3.3.2.6 Hệ thống bốc hơi
Mục đích:
Loại bớt nước trong nước mía để tạo thành sirơ giúp cho q trình nấu đường thuận lợi hơn.
Hình 10: Hệ thống bốc hơi 5 hiệu Nguyên lý cơ bản về hệ thống bốc hơi đa hệ:
Nhà máy sử dụng hệ bốc hơi nhiều hiệu (5 hiệu) để cơ đặc nước mía, sử dụng hơi thứ hiệu trước làm hơi đốt cho hiệu sau, sử dụng phương pháp bốc hơi áp lực – chân không. Hai hiệu đầu làm việc ở điều kiện áp lực, hiệu III bằng 0 và 2 hiệu cuối làm việc trong điều kiện chân không thấp và cao. Hơi đốt cung cấp cho hiệu I được lấy từ turbine, hơi ra từ hiệu I được dùng làm hơi đốt cho hiệu II, hơi ra từ hiệu II được dùng