X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

آب و بخار مصرفی در کارخانه های تولید شکر

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

برای انتقال چغندر از سیلوها به محل فرآیند و همچنین برای شستشوی چغندر اب زیادی مصرف می شود. به عبارت دیگر حدود ۴تا ۸ برابر چغندر مصرفی کارخانه،آب برای انتقال چغندر لازم می باشد وبرای شستشوی چغندر میزان آب مورد لزوم حدود ۱تا۲برابر چغندر مصرفی است.برای تامین این آب زیاد، کارخانه مجبور است که آب مصرف شده در انتقال و شستشوی چغندر را پس از ته نشین سازی ناخالصیها و گل موجود در آن، بازیابی کرده و مجددا\” مورد استفاده قرار دهد، لذا آب مصرفی در قسمت مذکور در طول بهره برداری کارخانه تقریبا\” در مداری بسته در حال گردش و استفاده می باشد

همان طور که بیان شد، پس ار استفاده، آبهای مذکور آلوده را به ذرات گل و مواد آلی می شوند، بنابراین آنها را به حوضچه ها یا دکانتورهای مخصوص انتقال داده و مدتی نگه می دارند تا مواد معلق موجود در آن تا حد ممکن رسوب کرده جداسازی شوند. در برخی موارد ممکن است برای افزایش سرعت ته نشینی ذرات معلق، مقداری آهک به آبهای موجود در حوضچه ها اضافه شود.پس از هر بار استفاده از آبهای مذکور مقداری از آن در اثر عواملی مانند تبخیر و همراه شدن با گل ته نشین شده در حوضچه ها، کاسته میشود که باید به همان میزان آب جدید کمکی وارد سیستم کرد

آب و بخار مصرفی در کارخانه های تولید شکر

 

آب مصرفی در کارخانه های تولید شکر

مصرف آب در کارخانه های تولید شکر زیاد است و آب در مراحل مختلف کاربرد دارد.

آبهای خروجی از کارخانه های تولید شکر اغلب آلوده بوده و در صورتی که کارخانه فاقد تجهیزات مناسب تصفیه فاضلاب باشد، از عوامل عمده آلوده کننده محیط زیست در حساب می آیند.

ا ز جمله آبهای مصرفی در کارخانه های تولید شکر، به موارد زیر می توان اشاره کرد:

۱-آبهای مصرفی در انتقال و شستشوی چغندر

برای انتقال چغندر از سیلوها به محل فرآیند و همچنین برای شستشوی چغندر اب زیادی مصرف می شود. به عبارت دیگر حدود ۴تا ۸ برابر چغندر مصرفی کارخانه،آب برای انتقال چغندر لازم می باشد وبرای شستشوی چغندر میزان آب مورد لزوم حدود ۱تا۲برابر چغندر مصرفی است.برای تامین این آب زیاد، کارخانه مجبور است که آب مصرف شده در انتقال و شستشوی چغندر را پس از ته نشین سازی ناخالصیها و گل موجود در آن، بازیابی کرده و مجددا\” مورد استفاده قرار دهد، لذا آب مصرفی در قسمت مذکور در طول بهره برداری کارخانه تقریبا\” در مداری بسته در حال گردش و استفاده می باشد

همان طور که بیان شد، پس ار استفاده، آبهای مذکور آلوده را به ذرات گل و مواد آلی می شوند، بنابراین آنها را به حوضچه ها یا دکانتورهای مخصوص انتقال داده و مدتی نگه می دارند تا مواد معلق موجود در آن تا حد ممکن رسوب کرده جداسازی شوند. در برخی موارد ممکن است برای افزایش سرعت ته نشینی ذرات معلق، مقداری آهک به آبهای موجود در حوضچه ها اضافه شود.پس از هر بار استفاده از آبهای مذکور مقداری از آن در اثر عواملی مانند تبخیر و همراه شدن با گل ته نشین شده در حوضچه ها، کاسته میشود که باید به همان میزان آب جدید کمکی وارد سیستم کرد

یکی از فاکتورهای مهم در تعیین میزان آلودگی ابهای مصرفی در انتقال وشستشوی چغندر اندازه گیری نیاز بیوشیمیایی اکسیژن (BOD=Biochemical Oxygen demand)

در آبهای مذکور است که آلودگی آب را به مواد آلی نشان می دهد. میزان این آلودگی در آبهای مذکور معمولا\” در محدوده ۳۰۰۰تا۷۰۰۰(ppm) است. در صورتی که حجم آب جدید کمکی ورودی به سیستم کم می شود، میزان این آلودگی افزایش می یابد و در صورتی کهبه بیش از ۸۰۰۰(ppm) برسد، دیگر تصفیه مکانیکی آب به صورت ته نشین سازی مواد معلق کافی نبوده و لازم است بر روی آب، تصفیه بیولوژیکی با سیستمهای هوازی و بی هوازی نیز انجام شود تا میزان آلودگی آبهای مذکور کاهش یافته و قابل استفاده در قسمتهای مورد اشاره بخصوص قسمت چغندر شویی باشد.

۲-آبهای مصرفی در دیفیوزر

آب تازه مصرفی در دستگاه دیفیوزر عمدتا\” از آبهای کندانس مربوط به سیستمهای گرم کننده و تبخیر کننده در قسمتهای مختلف کارخانه بخصوص اواپراتور ها تامین می شود.بقیه آب مصرفی در دیفیوزر، آب حاصل از پرس تفاله است که حاوی مواد قندی است و دائما\” به دیفیوزر بازگشت داده می شود،‌آب پرس تفاله در مواردی تا حدود ۴۵ درصد آب لازم در دیفیوزر را تامین می کند. این آب قبل از ورود به دیفیوزر از گرم کنندهای عبور داده می شود تا دمای آن افزایش یافته و بار میکروبی آن کاهش یابد و آماده استفاده در دیفیوزر گردد.

۳-آب کندانسور بارو متریک و سیستم تامین خلأ

بخار متصاعده شده از شربت و در حال تغلیظ در بدنه آخر اواپراتور و بخار حاصل در دیگهای بخار معمولا\” در کندانسور بارومتریک به آب مقطر (آب کندانس) تبدیل می شوند.

با استفاده از پمپ خلأ، کاهش فشار لازم در اواپراتورها و دیگهای پخت برقرار می شوند در نتیجه این کار، بخار حاصل از تبخیر شربت در بدنه آخر اواپراتورها و دیگهای پخت به سمت پمپ خلأ می آید، لذا باید این بخار قبل از رسیدن به پمپ خلأ،‌ کندانس شده و جداسازی شود. بخار مذکور وارد دستگاه کندانسور مخصوصی می شود که اصطلاحآ\” کندانسور بارو متریک گفته می شود. این دستگاه شامل مخزنی استوانه ای،‌ دارای صفحات متعدد و لوله ای طویل تا حدود ۱۰ متر می باشد. پس از ورود بخار، مقدار زیادی آب خنک بر روی بخار پاشیده می شود،‌ صفحات متعدد دستگاه سطح تماس آب و بخار را افزایش می دهند، در نتیجه با کاهش دمای بخار، عمل تقطیر و تبدیل آن به آب کندانس صورت می گیرد. سپس آبهای موجود در مخزن از طریق لوله طویل، در اثر نیروی جاذبه بشدت به سمت پایین کشیده می شوند، این عمل حالت مکش بوجود آورده و به ایجاد خلأ کمک می کند. آب کندانس خروجی از کندانسور حدود ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتیگراد حرارت دارد. آنچه به سمت پمپ خلأ‌ می رود هوا و مقداری گازهای غیر قابل کندانس است. اگر همراه هوا، قطرات آب باشد توسط دستگاه رطوبت گیر (moisture separator)جداسازی می شود.

۴-سایر آبهای کندانس

گفته شد که بخار حاصل از تبخیر شربت در بدنه آخر اواپراتور و دیگهای بخار در دستگاه کندانسور به آب کندانس تبدیل می شود، بجز بخار وارد شده به قسمت مبدل حرارتی بدنه های اواپراتور و سایر دستگاه های گرم کننده کارخانه پس از تبادل حرارت، به آب کندانس تبدیل می شود. این آبهای کندانس دمای بالا داشته، اما آلودگی آنها به مواد آلی بجز مواردی که نقصی در کار دستگاههای مذکور باشد،‌ کم است واغلب نیاز بیوشیمیایی اکسیژن (BOD) در آنها کمتر از ۳۵ تا ۴۵(ppm) می باشد. در صورت وجود نقص مثلا\” وجود نشت در لوله های مبدل حرارتی مقداری،‌مواد قندی ممکن است به آبهای کندانس مذکر وارد شود. این مسأله به هنگام همراه شدن قطرات شربت با بخار حاصل از تبخیر شربت نیز حادث می شود.

مقدار آبهای کندانس به طور تقریبی به ۹۷ متر مکعب به ازاء هر ۱۰۰ تن چغندر مصرفی می رسد، که حجم زیادی می باشد، لذا آبهای مذکور عمدتا\” بازیابی شده و در قسمتهای مختلف کارخانه از آنها استفاده می شود. آبهای کندانس از جمله در موارد زیر قابل استفاده هستند:

-استفاده از دیفیوزر به صورت آب تازه.

-استفاده در قسمت تصفیه شربت برای شستشوی گل صافی ها بخصوص در صافی خلأ.

-استفاده در قسمت طباخی مثلا\” برای حل کردن شکر و تهیه کلرس و یا شستشوی شکر در سانتریفوژها.

-تأمین بخشی از آب مصرفی در دیگهای بخار کارخانه.

-تأمین گرمای اتاقهای کارخانه در فصول سرد به صورت شوفاژ.

-چون بحث در مورد آبهای کندانس است، لذا به دستگاه نیسنر که به این مسأله تا حدی مرتبط است می توان اشاره کرد.

-دستگاه نیسنر(Nissner)

-بخاری که از توربین به قسمت مبدل حرارتی بدنه اول اواپراتور وارد می شود، چون دما و فشار بالایی دارد(مثلا\” دمای نزدیک ۱۳۵ درجه سانتیگراد و فشار حدود ۵/۲ اتمسفر) حتی پس از تبادل حرارت با شربت تمامش تبدیل به آب کندانس نمی شود بلکه مقداری از آن به صورت بخار باقی می ماند. پس آنچه از قسمت مبدل حرارتی بدنه اول خارج می شود، مخلوطی از بخار وآب کندانس است و بخار موجود در آن از نظر فشار و درجه حرارت در حدی اسن که قابل استفاده می باشد. دستکاه نیسنر کار جداسازی بخار از آب کندانس را انجام می دهد. این دستگاه را در سر راه مخلوط بخار و آب کندانس خروجی از قسمت مبدل حرارتی بدنه اول اواپراتور نصب می کنند و بخار جداسازی شده در دستگاه نیسنر به همراه بخاری که از تبخیر شربت در بدنه اول حاصل گردیده، به قسمت مبدل حرارتی بدنه بعدی می رود. آب کندانسی که توسط دستگاه نیسنر جداسازی می شود و به سایر آبهای کندانس ملحق می گردد. دستکاه نیسنر شامل لوله باریکی است که مخلوط بخار وآب کندانس به آن وارد می شود، لوله مذکور به طور ناگهانی به فضای گسترده ای وارد می شود، در اثر تغییر فشار و سرعت حرکت، ذرات آب کندانس از بخار جداسازی می شوند و هر کدام از مسیری جداگانه از دستگاه بیرون می روند.

۵-آب خنک کننده دستگاهها

برخی از دستگاه ها مانند پمپها،‌ کمپرسورها،‌ ژنراتورها، رفریژرانتها و کندانسورها و…….توسط جریان آب،‌ خنک شوند. آب مصرفی در این مورد گذسته از خنک بودن باید تا حد امکان تمیز و آری از مواد ناخالصی، بخصوص املاح و ترکیبات رسوب کننده باشد.

قسمت عمده آب مذکور در مداری تقریبا\” بسته جریان دارد و پس از جریان یافتن در دستگاه مورد نظر و کاهش دادن دمای آن، افزایش پیدا می کند، لذا آب باید خنک شود تا مجددا\” قابل استفاده باشد. برای این منظور آب به دستگاههای خنک کننده مانند برج خنک کننده (cooling tower)منتقل شده در آنجا با ریخته شدن بر روی صفحاتی که در اطراف آنها جریان هوای خنک وجود دارد، سرد شده و آماده استفده مجدد می شود.

۶-آب مصرفی در کوره بخار یا دیگ بخار (Boiler feedwater)

آب مصرفی در دیگهای بخار که تأمین کننده بخار لازم در قسمتها مختلف کارخانه است،معمولا\” در زمان بهره برداری و شرایط عادی تقریبا\”‌مسیری بسته را طی می کند و قسمت عمده از آبهای کندانس برای تولید بخار استفده می شود، البته در مواردی از آب تازه کمکی یا آب خام (raw water) نیز استفاده می شود. آبهای کندانس همانطور که بیان شد سختی نداشته و اغلب آنها به علت وجود آمونیاک محلول در آنها حالت قلیایی دارند. آب کندانس حاصل از بخار ورودی به مبدل حرارتی بدنه اول اواپراتور فاقد مواد قندی است مگر آنکه لوله های مبدل حرارتی نشست داشته باشند، اما در آب کندانس حاصل در مبدل حرارتی بدنه دوم تا بدنه آخر اواپراتور احتمال دارد که قطرات شربت به همراه بخار آمده و در نهایت وارد آب کندانس شده باشند، لذا باید به طور دائم از نظر وجود مواد قندی کنترل شوند و در صورتی که حاوی مواد قندی باشند از آن آبها در دیگ بخار استفاده نشود، چون موجب صدمه دیدن دیگ بخار می شوند.

حداقل شرایط آب مصرفی در دیگ بخار موارد زیر است:

-سختی: آب مصرفی باید تا حد امکان عاری از سختی و مواد معدنی(بخصوص املاح کلسیم و منیزیم) باشد، این مواد با ایجاد رسوب در لوله های مبدل حرارتی و قسمتهای دیگر دیگ بخار، موجب کاهش تبادل حرارت می شوند. هرچه فشار دیگ بخار بالاتر باشد، این نیاز وجود دارد که دقت بیشتری درمصرف آب فاقد سختی برای دیگ بخار به عمل آید.

با توجه به این که در حین بهره برداری کارخانه، آبهای کندانس به مقدار زیاد در کارخانه بوجود می آیند، به همین علت در حین بهره برداری تأمین آب بدون سختی برای دیگ بخار ساده تر است، اما در شروع بهره برداری کارخانه و و در هنگامی که به علت کمبود آب دیگ بخار، مجبور به افزودن آب کمکی یا آب خام به سیستم تأمین آب دیگ بخار هستیم ، باید که آب تغذیه کننده دیگ بخار از دستگاه سختی گیر گذرانده شده و سختی آن به نزدیک صفر برسد و سپس مورد استفاده قرار گیرد.

گاز های محلول در آب: گازهای حل شده در آب بخصوص اکسیژن موجب بروز خورندگی موضعی در لوله های مبدل حرارتی دیگ بخار شده و همچنین راندمان تبادل حرارت را کاهش می دهند، لذا باید تا حد امکان آنها را از آب تغذیه کننده کوره حذف کرد. برای حذف آنها اغلب از روشهای فیزیکی استفاده می شود بدین صورت که قبل از ورود آب به کوره بخار آنرا وارد قسمتی به نام پیش گرم کن (preheater) یا قسمت گاز گیری

(deaerator) وارد کرده و با افزایش دمای آب به بیش از ۱۰۰ درجه سانتیگراد و ایجاد حالت جوش در آن، تا حد امکان گازهای محلول از آب خارج می شوند. برای این منظور از روشهای شیمیایی نیز می توان استفاده کرد، مثلا\” افزودن مواد شیمیایی احیاء کننده مانند سولفیت سدیم به آب نیز مطرح می باشد.

-phآب: چنانچه ph آب مصرفی در کوره کم باشد، موجب بروز خورندگی خواهد بود به همین دلیل ph آب مصرفی در کوره بخار حالت قلیایی داشته و در محدوده ۸تا ۵/۱۱ذکر می شود (غالبا\” در حد ۱۰-۵/۹). برای ایجاد حالت قلیایی و تنظیم ph در آب مصرفیدر کوره به آن ترکیبات قلیایی مانند سود کاستیک (NaOH) و بی کربنات سدیم (Na2CO3)و یا ترکیباتی مانند فسفات سدیم (Na3PO4) افزوده می شود. از طرف دیکر برخی از اینمواد موجب رسوب دادن و جداسازی برخی ترکیبات رسوب کننده می شوند و با جداسازی این مواد قبل از ورود آب به کوره، از رسوب آنها در لوله های مبدل حرارتی جلوگیری می کنند.

آب کوره بهتر است فاقد کلرور باشد. -کلرورها:

روغنها : وجود روغن در آب کوره موجب کاهش راندمان تبادل حرارت می شود – لذا آب کوره باید که فاقد ترکیبات روغنی باشد .

باید آب ورودی به کوره بخصوص آبهای کندانس را به طور دائم از نظر وجود قند توسط آزمایش مولیش مورد بررسی قرار داد و در صورت مثبت بودن آزمایش – از مصرف آب مذکور در کوره خودداری نمود . چنانچه قند وارد کوره کوره بخار شود می توانید به مواد اسیدی تجزیه شده – همچنین ایجاد کف نموده و در لوله های آن ایجاد رسوب کرده و خورندگی پدید آورد . – قند :

منبع تامین آب مصرفی کارخانه :

آب رودخانه و چاه عمده ترین منابع می باشند – چغندر قند منبع مهم دیگر در تامین آب مصرفی کارخانه است . چنانچه فرض شود که چغندر به طور متوسط حدود ۲۳ درصد ماده خشک دارد تقریبا به ازاء هر تن چغندر قند مصرفی – حدود ۷۷۰ کیلو گرم آب به همراه چغندر به خط تولید کارخانه وارد می شود اما قسمت عمده آن در شربت باقی می ماند .

همان طور که بیان شد – بخش زیادی از آب مصرفی در قسمتهای مختلف کارخانه از طریق وارد کردن آب مصرفی مهیا می گردد. چنین روشی هم موجب کاهش آب مصرفی شده و هم مقدار آبی را که در نهایت به صورت فاضلاب از کارخانه به محیط زیست وارد می شد – کاهش می دهد .

کوره بخار :

کوره یا دیگ بخار تامین کننده انرژی بخار برای مصرف در قسمتهای مختلف کارخانه تولید شکر است ، لذا مختصرا مطالبی در مورد آن بیان می شود . در ریگ بخار با استفاده از حرارت ، آب تبدیل به بخار تحت فشار می شود . این دستگاه شامل کوره ای است که در آن مشعلهایی برای تامین حرارت لازم تعبیه شده است ، این مشعلها در میان لوله های تبخیر کننده آب قرار دارند ، سایر قسمتهای مجموعه ای که کوره بخار را تشکیل می دهند می تواند شامل لوله های داغ کننده بخار ، پیش گرمکن آب ، پیش گرمکن هوا ، تجهیزات کنترل کننده ، وسایل اندازه گیری و کنترل کیفیت آب تغذیه کننده کوره ،سختیگیر و سایر دستگاههای تامین کننده آب مصرفی کوره .

یک کوره بخار ایده ال برای کارخانه تولید شکر باید خصوصیات زیر را داشته باشد .

– در طراحی آن نکات ایمنی رعایت شده باشد .

– توان و تجهیزات کافی برای جداسازی مناسب بخار از آب و تولید بخار تمیز داشته باشد .

– راندمان حرارتی آن بالا است

– نگهداری و تمیز کردن آن با هزینه کم و به راحتی ممکن باشد .

– امکان تغییرات ناگهانی بار را داشته باشد .

– از نظر هزینه های مختلف اقتصادی باشد.

سوخت مصرفی در کوره های بخار به صورت محصولات نفتی یا گازهای طبیعی و یا زغال سنگ می تواند باشد . مازوت از سوختهای کم هزینه برای کوره بخار است و به طور تقریبی حدود ۲۹ کیلو مازوت به ازاء هر تن چغندر مصرفی برای سوخت کوره بخار نیاز می باشد

.آبهای مصرفی در کوره همان طور که ذکر شد ، آبهای کندانس و آب جدید (آب خام ) می باشد . در مواردی که نیاز به استفاده از آب جدید است ، باید آب را از دستگاه سختی گیر عبور داد به هر حال در مورد آب مصرفی کوره اعمالی مانند گاز گیری ( degassing ) و تنظیم ph ئ استفاده از مواد ضد کف و سایر اعمال شیمیایی لازم که قبلا بیان شد انجام می گیرد . سپس آب مصرفی وارد لوله های تبخیر کننده آب شده ، توسط حرارت مشعلها تبخیر می گردد. بخار اشباع ( sturted steam ) بوجود آمده وارد لوله های مارپیچی دیگری می شود که داغ کننده بخار هستند ( superheater tubes ) و دمای بخار اشباع را بالا برده و بخار را به حالت فوق اشباع ( superheated) در می آورد . این کار باعث می شود بخار انرژی بیشتری پیدا کرده و اصطلاحا به بخار خشک (dry steam) تبدیل شود چنین بخاری از انرژی لازم برای به کار انداختن توربین بخار برخوردار بوده و در عین حال صدمه کمتری به تجهیزات توربین وارد می آوردد بخار مذکور می تواند تا حدود ۴۰ اتمسفر فشار و تا نزدیک ۴۰۰ سانتیگراد دما داشته باشد و اصطلاحا به نام بخار مستقیم یا بخار زنده (live steam) خوانده می شوذد . از این بخار برای راه اندازی توربین بخار (steam turbin) که تامین کننده انرزی برق در کارخانه است ، استفاده می شود . مقدار برق مصرفی در کارخانه بستگی به طراحی کارخانه بخصوص وجود سیستم قند کیری از ملاس ، نحوه در یافت و تمییز کردن چغندر ، نحوه تولید آهک ، نحوه خشک کردن توفاله و عوامل دیگر دارد ، ولی به طور متوسط و تقریبی حدود ۱/۲ کیلو وات انرژی الکتریکی به ازاء هر تن چغندر مصرفی در فرآیند نیاز می باشد بخار برگشتی از توربین برای تغلیظ شربت به مبدل حرارتی بدنه اول اواپراتور می رود ، این بخار بر حسب نوع و قدرت کوره بخار و توربین بخارف فشار و دمای متفاوتی دارد ،برای مثال چنانچه کوره بخار فوق اشباعی ، حدود ۴۰۰ تا ۶۰۰ فشار به توربین بفرستد بخار برگشتی از توربین می تواند حدود ۴۵ (psi) فشار داشته باشد . به هر حال بخار مذکور قبل از مصرف در مبدل حرارتی بدنه اول اواپراتور باید از نظر فشار و دما به روشهایی که قبلا اشاره شد و برای مثال به فشاری حدود ۲/۸ – ۲/۵ اتمسفر و دمای حدود ۱۲۵-۱۳۵ درجه سانتی گراد رسیده و سپس دوارد مبدل حرارتی بدنه اول اواپراتور گردد ، به عبارت دیگر بهتر است که دمای شربت در بدنه اول اواپراتور تا حد امکان به بالاتر از ۱۲۵ درجه سانتی گراد نرسد چون می تواند با تجذیه ساکاروز و ضایعات قندی همراه باشد .

 

ارسال نظر