Fortschritte beim Betrieb von Verdampfern in der Rohrzuckerindustrie

Regelmäßige Reinigung sichert kontinuierlichen Betrieb von Fallfilmverdampfern

Rohrzuckerfabriken setzen heutzutage zunehmend auf den Verkauf von Nebenprodukten entsprechend der regionalen Nachfrage. Im Fokus stehen dabei Erzeugung und Verkauf von überschüssigem Strom aus der Verbrennung von Bagasse mit hocheffizienten Kessel- und Turbinenanlagen. Die Umsetzung energiesparender Konzepte erfordert den Einsatz von Fallfilmverdampfern, wie sie in der Rübenzuckerindustrie bereits Stand der Technik sind.

Beläge einfacher entfernen

In den Rohrzuckerfabriken gibt es gegenüber dem Einsatz von Fallfilmverdampfern noch Vorbehalte. Der häufigste Grund ist eine Belagbildung in den Verdampfern und die notwendige Reinigung. Robertverdampfer, die vorherrschend in Rohrzuckerfabriken eingesetzt werden, können traditionell einfach von Hand gereinigt werden (mechanische Reinigung oder Reinigung mit Hochdruckwasserstrahl). Speziell beim Betrieb von Fallfilmverdampfern tritt der Effekt der Verminderung des Wärmeübergangs durch Beläge deutlich in den Vordergrund. Konzeptionell werden Fallfilmverdampfer mit niedriger Temperaturdifferenz zwischen Heizdampf und Brüden betrieben.

In Rübenzuckerfabriken wird der Belagbildung mithilfe von Zusatzstoffen entgegengewirkt. Alternativ wird eine Enthärtung des Dünnsaftes vorgenommen. Ein Reinigungsschritt während des Kampagnebetriebs ist dadurch nicht notwendig. In den Rohrzuckerfabriken hingegen ist die Belagbildung wegen der üblichen Saft- reinigungsverfahren nicht zu vermeiden. Eine Säuberung der Heizflächen ist regelmäßig nach festgelegter Betriebszeit vorzunehmen. Dabei kann eine Reinigung sowohl mechanisch mit Hochdruckwasserstrahl als auch chemisch vorgenommen werden. Manchmal kommt eine Kombination aus chemischer Vorreinigung mit einer Fertigreinigung mit Hochdruckwasserstrahl zur Anwendung.

In den von BMA gelieferten Fallfilmverdampfern für Rohrzuckerfabriken sind Maßnahmen konstruktiv so umgesetzt, dass diese regelmäßige Reinigung einfach und in kurzer Zeit sowohl chemisch als auch mittels Hochdruckwasserstrahl erfolgen kann. Die Wahl der Reinigungsmethode hängt wesentlich von der Zusammensetzung der Beläge sowie von den lokalen Kosten für Reinigungslösungen und Personal ab.

 

FFE 1 Vor Reinigung
FFE 1 Vor Reinigung
FFE 1 Nach chemischer Reinigung Effektivität der Reinigung: Sehr gut. Heizrohre sind blank.
FFE 1 Nach chemischer Reinigung Effektivität der Reinigung: Sehr gut. Heizrohre sind blank.
FFE 3 Vor Reinigung
FFE 3 Vor Reinigung
FFE 3 Nach chemischer Reinigung Effektivität der Reinigung: Gut. Heizrohre sind zum größten Teil sauber.
FFE 3 Nach chemischer Reinigung Effektivität der Reinigung: Gut. Heizrohre sind zum größten Teil sauber.
FFE 5 Vor Reinigung
FFE 5 Vor Reinigung
FFE 5 Nach chemischer Reinigung Effektivität der Reinigung: Schlecht. Heizrohre sind weiterhin stark verkrustet. Zusätzliche Reinigung mit Hochdruckwasserstrahl notwendig
FFE 5 Nach chemischer Reinigung Effektivität der Reinigung: Schlecht. Heizrohre sind weiterhin stark verkrustet. Zusätzliche Reinigung mit Hochdruckwasserstrahl notwendig


Vorzeigeprojekt in Indien

In einer Rohrzuckerfabrik von Indian Cane Power Ltd. (ICPL), Indien, wurde eine neue 5-stufige Verdampfanlage realisiert, die vollständig aus BMA-Fallfilmverdampfern besteht. Die zu berücksichtigenden Rahmenbedingungen ergeben sich aus dem klassischen Vorderbetrieb einer Rohrzuckerfabrik mit Kalkung, Klarifikation unter Zuhilfenahme von Flockungsmitteln (Phosphodefäkation) und anschließender Klarsaftsulfitation. Der erzeugte Zucker wird mit der Bezeichnung „Plantation White“ vertrieben.

Bei dem angewendeten Saftreinigungsverfahren bilden sich in der ersten Stufe Beläge vorwiegend aus Kalziumphosphat. In den übrigen vorderen Stufen entstehen vorwiegend Kalziumsulfatbeläge. In den hinteren Stufen kommen nennenswerte Anteile von Siliziumdioxid hinzu. Diese Zusammensetzung der Verkrustungen ist typisch für Verdampfer in der Rohrzuckerindustrie. Mit einer angepassten Reinigungsprozedur ist ein stabiler Betrieb der Fallfilmverdampfanlage mit vergleichsweise langen Betriebszeiten zwischen den Reinigungen erreicht. Auch nach bis zu drei Wochen Betriebszeit werden in den Stufen 1 bis 3 mithilfe einer kombinierten alkalischen und sauren Reinigung noch ausreichend gute Reinigungsergebnisse erzielt. In den Stufen 4 und 5 ist die Verkrustung durch den Siliziumdioxidanteil deutlich widerstandsfähiger: Nach Anwenden der chemischen Reinigungsprozedur sind die Beläge so weit vorbereitet, dass die folgende Reinigung mit Hochdruckwasserstrahl durch die Fabrik einfach und effektiv durchgeführt werden kann. Die Masse an Belägen, die in den hinteren Stufen abgelagert wird, ist deutlich höher als in den vorderen Stufen. Diese müssen in deutlich kürzeren Zeitabständen gereinigt werden – bei ICPL etwa alle zehn Tage.

Mit dieser an die Betriebsbedingungen angepassten Reinigungsprozedur läuft die Fallfilmverdampfanlage stabil und mit vergleichsweise langen Betriebszeiten zwischen den Reinigungen. Der spezifische Dampfverbrauch für die Zuckerherstellung liegt im ersten Ausbauschritt der Verdampfanlage je nach Verkrustungsgrad zwischen 30 und 33 % o.c. Nach einer Heizflächenvergrößerung durch weitere Fallfilmverdampfer wird nun ein Dampfbedarf von deutlich unter 30 % o.c. erreicht.

 

Vorteile der Fallfilmverdampfer von BMA

  • Stabiler Betrieb von Fallfilmverdampfern auch in Rohrzuckerfabriken
  • Reinigungskonzept für Verdampfer wird individuell angepasst und optimiert
  • Chemische Reinigung und Reinigung mit Hochdruckwasserstrahl stehen zur Auswahl
  • Fallfilmverdampfer sind für beide alternative Reinigungsverfahren optimiert
  • Ziele in der Energieeinsparung werden dauerhaft erreicht

 

Dr Andreas Lehnberger
BMA AG
engineering@bma-de.com


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