Дипломная работа: Выпарная установка для концентрирования квасного сусла

Насосы и электроприводная арматура должны храниться в закрытых помещениях.

Технический уровень, конкурентоспособность и экономическая эффективность разрабатываемой выпарной установки соответствуют современному уровню и высшей категории качества.

1.6 Описание и обоснование выбранной конструкции

1.6.1 Выбор схемы установки и типа аппарата

Обследование и анализ действующих выпарных установок по упариванию квасного сусла на Киевском экспериментальном заводе солодовых экстрактов и Ростов - Ярославском заводе “Русский квас” показало, что процесс упаривания квасного сусла в настоящее время ведётся периодически в аппаратах неэффективной конструкции, которые часто останавливаются на промывку. Частые промывки аппаратов от накипи требуют большого расхода дорогих химических реагентов, что приводит к образованию значительного количества стоков.

Кроме того, однократное использование греющего пара при концентрировании квасного сусла и его тепловой обработке в отдельно стоящем конверторе путём непосредственного контакта пара с квасным суслом приводит к удорожанию стоимости и повышенным удельным расходам тепла, охлаждающей воды и металла на 1т готового продукта.

Периодичность проведения процесса упаривания не позволяет осуществить комплексную автоматизацию действующих выпарных установок и тем самым высвободить обслуживающий персонал, повысить производительность труда.

Всё это вместе взятое поставило перед исследователями и проектировщиками задачу создания такой выпарной установки, на которой можно было бы получить концентрат квасного сусла с минимальными затратами энергоресурсов и обслуживающего персонала.

При решении этой задачи основное внимание было уделено выбору экономически выгодной технологической схемы. Для этого была проделана большая работа по расчёту различных схем выпарных установок, анализ которых показал, что наиболее приемлемой является схема двухкорпусной выпарной установки с пароструйным компрессором. В таблице приведены данные этих схем в сравнении с базовой выпарной установкой, работающей на Ростов - Ярославском заводе “Русский квас.”

Таблица 1 - Сравнение удельных показателей различных схем на 1т концентрата квасного сусла

Наименование удельных показателей	Размерность	Базовый вариант	2 корпуса выпарной установки	1 корпус выпарной установки
Расход пара	т/т	3,6	1,9	2,4
Расход воды (из системы оборотного водоснабжения)	м/ч	35	35	-
Расход металла	т/т	23	16,6	14
Расход электроэнергии	кВтч/т	120	44	42

Из таблицы видно, что двухкорпусная выпарная установка с пароструйным компрессором по удельным затратам металлоёмкости и электроэнергии несколько уступает однокорпусной выпарной установке с пароструйным компрессором. Однако по удельному расходу пара она является наиболее экономичной. Расчёты показывают, что экономия по пару при сравнении двухкорпусной выпарной установки с пароструйным компрессором с базовой установкой, работающей на Ростов - Ярославском заводе “Русский квас,” составляет около 50 тыс. т/год пара и выпарная установка фактически будет эксплуатироваться с высокими удельными показателями. Таким образом, при проектировании принимается двухкорпусная выпарная установка с термокомпрессором.

Выбор аппаратурного оформления процесса упаривания и подготовки квасного сусла к упариванию был произведён с учётом опыта эксплуатации выпарных установок подобного типа на Киевском экспериментальном заводе солодовых экстрактов и Ростов - Ярославском заводе “Русский квас.”

Работа этих выпарных установок на квасном сусле показала, что через каждые 10 15 суток на греющих трубках выпарного аппарата образуется слой накипи в виде тёмной пористой корки толщиной до 1мм. Это приводит к снижению производительности выпарной установки и остановке аппаратов на очистку. В связи с этим возникала необходимость в оформлении процесса концентрирования так, чтобы выпарная установка длительное время работала без снижения производительности и остановки на чистку, промывку и ремонт.

Для упаривания растворов, обладающих значительной вязкостью и перегрев которых свыше 100 105 С не допускается, наиболее приемлемыми из числа известных выпарных аппаратов являются:

- выпарные аппараты роторные;

- выпарные аппараты с принудительной циркуляцией;

- выпарные аппараты плёночного типа

Выпарные роторные аппараты применяются для термообработки термонестойких и вязких растворов с достижением высоких концентраций, что важно при упаривании таких продуктов, как квасное сусло.

Однако роторные аппараты имеют небольшую производительность по выпаренной влаге и в основном применяются для концентрирования сравнительно небольших потоков раствора при работе выпарной установки в одну стадию, или в качестве аппаратов - концентраторов.

В связи с тем, что заказчик требует создания экономически выгодной выпарной установки с соответствующими удельными показателями по расходу пара и электроэнергии, создать такую выпарную установку с помощью только роторных аппаратов не представляется возможным.

Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией в основном пригодны для упаривания различных типов растворов до достижения вязкости их не более 2010Пас. Из этих аппаратов возможно создание экономичных многокорпусных установок с необходимыми удельными показателями по расходу тепла. Эти аппараты можно было бы использовать на первой стадии упаривания квасного сусла, где вязкость не превышает 810Пас.

Однако аппараты с принудительной циркуляцией имеют ряд недостатков, которые не позволяют их применять для упаривания квасного сусла.

Во-первых, эти аппараты имеют большие растворные объёмы и требуют повышенного расхода электрической мощности для перекачивания большого объёма раствора по контуру аппарата.

Во-вторых, эти аппараты имеют повышенную металлоёмкость.

Учитывая то, что при создании выпарной установки для концентрирования квасного сусла удельные показатели по расходу пара, электроэнергии и охлаждающей воды не должны превышать показателей, приведенных в заявке заказчика, а также специфику работы пищевых производств, в которых исходный раствор является ценным продуктом, не допускающим проливов и длительного хранения в больших объёмах, решено было аппараты с принудительной циркуляцией не применять.

Обследование действующих выпарных установок и анализ работы различных видов аппаратов показывают, что наиболее приемлемыми для упаривания растворов квасного сусла являются аппараты плёночного типа, которые допускают упаривание термонестойких растворов вязкостью (8 10)10Пас и обладают рядом преимуществ.

Аппараты плёночного типа имеют небольшой растворный объём, допускают кратковременное пребывание раствора в аппарате, обладают пониженной энерго- и металлоёмкостью, не требует больших емкостей для приготовления промывных растворов, необходимых для промывки аппаратов, удобны в обслуживании и устойчивы в работе.

Исходя из вышеизложенного при проектировании выпарной установки для концентрирования квасного сусла решено было на первой стадии упаривания принять выпарные трубчатые аппараты плёночного типа, а на второй стадии в качестве концентратора – аппарат роторный плёночный с шарнирными лопатками.

Сведения о необходимости применения дефицитных материалов приводятся в рекомендациях по выбору конструкционных материалов.