Лучше автоматически

Условия эксплуатации тростниковосахарных заводов изменяются во всем мире, а именно в такой степени, что необходимо основательно проверить концепцию производства. Большое значение приобретает автоматизация.

В некоторых странах производство электрической энергии из багассы и подача ее в локальную сеть обещает значительные экономические преи- мущества. Они настолько велики, что производство сахара становится второ- степенным,

а основное внимание уделяется сокра- щению расхода пара и максимальной выработке электроэнергии. Все же для эксплуатации продуктового отделения качество сахара остается важнейшим критерием. Тут возникают вопросы: в какой мере повышается качество сахара с помощью контролируемой кристаллизации в автоматизирован- ных вакуум-аппаратах? Как автомати- зация отражается на расходе пара в продуктовом отделении?

Настоящий вызов в эксплуатации испарительного вакуум-аппарата пери- одического действия и в процессе кристаллизации состоит в контролиру- емом росте кристаллов без вторичного образования центров кристаллизации на существующих кристаллах, что ухуд- шило бы качество кристаллов. Опыт сахарных заводов показывает, что первая критическая точка в пери- одической кристаллизации наступает после введения затравки. Незначитель- ное содержание кристаллов наряду с маленькой поверхностью кристалла быстро приводят к высокому перена- сыщению и вторичному образованию центров кристаллизации. Фаза стаби- лизации, в которой незначительная скорость кристаллизации устанавлива-ется ограниченно по времени вслед- ствие низкого давления греющего пара, представляет собой эффектив- ную контрмеру: маленькие кристаллы могут расти, пока не достигнут доста- точной величины для дальнейшей стабильной кристаллизации.

На следующем этапе кристаллизация может происходить с высокой скоро- стью. Часто применяемый подход – одновременно повысить содержание сухого вещества и объем утфеля, поддерживать определенное давление пара кристаллизации и подавать грею- щий пар определенного давления.

Автоматизация может дать много преимуществ станции вакуум-аппа- ратов. Однако опыт показывает, что много сахарных заводов эксплуати- руют их в ручном режиме. Операторы, как правило, не могут контролировать кристаллизацию наилучшим образом. Необходимость постоянно контроли- ровать измеренные количества и то и дело менять настройки предъявляет к оператору очень высокие требования.

Как организована автоматизация? Управление автоматизированным варочным аппаратом реализуется в системе автоматизации с человеко- машинным интерфейсом (MMS). Необ- ходимо автоматизировать минимум четыре имеющих решающее значение контура регулирования для давления греющего пара, давления кристалли- зационного вторичного пара, уровня заполнения утфеля и содержания сухого вещества. Доступ к этим регу- ляторам происходит с помощью поль- зовательского интерфейса в системе визуализации автоматизации, как пока- зано на рисунке.

Функциональное соединение между датчиками и регулирующим органом (позиционным приводом) представ- лено здесь схематически. В процессе кристаллизации операторы могут скон- центрироваться на контроле процесса с помощью MMS даже при базовом уровне автоматизации. Количество операций, производимых вручную, значительно сокращается. Возможна дальнейшая автоматизация процесса до полностью автоматизированного цикла варки.

Польза контролируемой кристаллиза- ции с помощью автоматизации состоит в выходе сахара, качестве кристаллов и экономии энергии – и это при расту- щей скорости производства утфеля.

Это видно на примере станции I про- дукта в продуктовом отделении одного завода в России. Здесь перешли на автоматизацию между производ- ственными циклами 2013 и 2014 года. Содержание кристаллов в утфеле к моменту образования капель – хоро- ший индикатор для выхода сахара на всей станции. В этом проекте автома- тизация вакуум-аппаратов позволила повысить содержание кристаллов в среднем примерно на 4 % Это зна- чительное повышение содержания кристаллов в утфеле произошло бла- годаря повышенной однородности в процессе кристаллизации. Поэтому более однородный кристаллизат озна- чает меньшее процентное содержание мелких кристаллов и ведет к меньшей вязкости утфеля. Вследствие этого вакуум-аппарат может производить утфель с более высоким к концу цикла содержанием кристаллов, и это при том же энергопотреблении мешалки, что и до автоматизации процесса варки.

Также и на тростниковосахарном заводе с сахарорафинадным заводом в Гондурасе были автоматизированы вакуум-аппараты, и в них была допол- нительно добавлена кристаллическая затравка. Параметр колебания для рас- пределения по размерам кристаллов улучшился с 44 до 28 %. По сравнению с эксплуатацией в ручном режиме процентная доля мелких кристаллов сахара в автоматизированном режиме оказывается очень незначительной: примерно 4 % кристаллов меньше 0,3 мм при среднем размере кристалла 0,67 мм. Благодаря отсутствию мелких кристаллов производительность саха- росушилки улучшилась. Другое преи- мущество: сахар в мешках больше не слеживается.

Новые возможности для улучшения теплового баланса

Максимальной экономии пара в вароч- ных аппаратах можно достичь, если полностью отказаться от применения воды во время процесса кристаллиза- ции. Так как во время контролируемой кристаллизации в автоматизированном вакуум-аппарате мелкие кристаллы не могут образоваться, их не нужно растворять добавлением пробелочной воды. Для общего энергопотребления сахарного завода это важная деталь, чтобы потребность в паре на заводе была низкой. Сведенное до минимума применение воды во время варки, а также возможность использовать вто- ричный пар 3 или даже выпар 4 для варочных аппаратов периодического действия открывает новые возмож- ности для оптимизации теплового баланса в процессе производства сахара.

Улучшенный контроль испарительной кристаллизации, особенно в начале процесса варки, важен для более высо- кого выхода кристаллов, улучшения качества сахара и сокращения энер- гопотребления. Этот способ предот- вращения нежелательного вторичного образования центров кристаллизации благодаря автоматизации оказывается успешным. Для тростниковосахарных заводов автоматизация варочных аппа- ратов является первым шагом на пути к полной автоматизации производства сахара.

More about
crystallisation