CN202735819U - 煮糖物料在线稀释系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煮糖物料在线稀释系统，所述系统包括控制器、混合管道和混合罐，供水管道经过热水调节阀、热水流量计后与混合管道的入端连接，至少一根入料管道经过物料流量计后也与混合管道的入端连接，混合管道的出端与混合罐的进口连接；蒸汽管道经过蒸汽调节阀也与混合罐的进口相连；混合罐的出口经过温度计与外部煮糖罐连接；所述控制器输入端分别连接热水流量计、物料流量计和温度计，控制器输出端分别连接热水调节阀和蒸汽调节阀。所述控制器接收热水流量计、物料流量计和温度计的信号，经过处理后发送信号调节热水调节阀、蒸汽调节阀控制水流量和蒸汽流量，实现煮糖物料温度可调和锤度可调。

Description

煮糖物料在线稀释系统

技术领域

本实用新型涉及制糖技术领域中的糖厂结晶过程中的糖蜜稀释工艺，特别涉及一种煮糖物料在线稀释系统。

背景技术

煮糖养晶过程也称为糖的结晶工段，是将蔗糖晶体养大，这是糖厂煮练技术中的重要环节，对保证成品糖质量及回收起着关键作用，而煮糖罐入料的锤度、温度控制和晶粒溶解程度，直接影响了蔗糖溶液结晶过程中糖液的过饱和度的波动，只有保证糖液的过饱和度在适当的范围内并保持稳定，才能使浓缩时新析出的蔗糖量与沉积在原有晶体表面上的蔗糖量平衡，使晶体较快地长大而又不生成新的晶体-伪晶。要做到蔗糖溶液晶化过程中糖液的过饱和度在适当的范围内并保持稳定，通常通过控制煮糖罐入料、入水、进汽、以及保持适当的真空度和良好的对流来实现。具体操作方式大体上有连续入料和间歇入料两种。现有连续入料是将煮糖所用的物料不经过溶解稀释而直接连续地抽入煮糖罐内，控制新进入的水分和蒸发的水分基本平衡，因而母液浓度相对较稳定（逐渐稳定地升高），过饱和度变动范围较少，这种操作比较平稳，较易掌握，但该进料方式，由于糖厂或炼糖厂生产中各级糖蜜或糖浆从分蜜工段到煮糖罐，其温度通常是低于罐内沸腾温度，在通过分蜜机筛网或离心机筛网破损和糖蜜在贮存时因冷却而析出一定量无用晶粒，如果直接将该物料输入煮糖罐，将使物料中的无用晶粒无法溶解，即使部分晶粒得到了溶解，其溶解过程中需要一定的水、热量，也会影响糖液的过饱和度的波动，进而影响成品糖质量，且入料、水、汽各种加入量的不同直接造成对糖液的过饱和度的波动，因控制点多而造成控制精确度低，易生成伪晶；另外还不能做到沸点入料，物料受热不均匀、受热时间长，不仅影响成品糖的质量，煮糖时间也较长；另外也不能做到任意锤度稀释，不能满足生产需求。

而间歇入料则是将煮糖所用的物料先在搅拌罐中进行稀释，再分几次在较短的时间抽入罐内，每次入料需要经过放料、加水稀释、加热升温这三个过程后方能进入结晶罐内，每次入料后母液浓度较低，然后随着水分的蒸发而浓度升高，当浓度高到相当程度时再次入料，这样母液浓度的波动范围较大，过饱和度的波动幅度也明显大于连续入料。这种操作难度大，不能实现自动化；并且水料分层，加热时间长，导致物料纯度下降，糖份损失大，物料粘度增加，易于造成粘晶；其次加热温度及物料锤度无法精确控制，结晶速度相对慢，物料粘度相对大纯度偏高，吸收不好，桔水重力纯度高，微晶溶解不完全，成品糖糖粉多；另外箱底物料不能完全进入煮糖罐，有高低纯度物料混合的现象，影响羔蜜纯度差的提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可实现入料温度可调、入料锤度可调、可实现煮糖罐连续入料的煮糖物料在线稀释系统。

为解决上述技术问题，本实用新型设计的煮糖物料在线稀释系统，包括控制器、混合管道和混合罐，供水管道经过热水调节阀、热水流量计后与混合管道的入端连接，至少一根入料管道经过物料流量计后也与混合管道的入端连接，混合管道的出端与混合罐的进口连接；蒸汽管道经过蒸汽调节阀也与混合罐的进口相连；混合罐的出口经过温度计与外部煮糖罐连接；所述控制器输入端分别连接热水流量计、物料流量计和温度计，控制器输出端分别连接热水调节阀和蒸汽调节阀。所述控制器接收热水流量计、物料流量计和温度计的信号，经过处理后发送信号调节热水调节阀、蒸汽调节阀控制水流量和蒸汽流量，实现煮糖物料温度可调和锤度可调。

所述控制器包括主控模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块、A/D模块、D/A模块和存储模块；所述主控模块输入端分别连接A/D模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块和存储模块，主控模块的输出端分别连接D/A模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块和存储模块；所述A/D模块的输入端分别连接物料流量计、热水流量计和温度计，输出端分别连接主控模块、热水PID控制模块和温度PID控制模块；热水PID控制模块的输入端分别连接主控模块和A/D模块，输出端连接主控模块；温度PID控制模块的输入端分别连接主控模块和A/D模块，输出端连接主控模块；D/A模块的输入端连接主控模块，输出端分别连接蒸汽调节阀和热水调节阀；存储模块的输入端和输出端分别与主控模块的输出端和输入端连接；所述储存模块存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，作为热水PID控制模块的设定值。

所述主控模块主要根据设定值查询存储模块的数据，并将该数据送入热水PID控制模块，还接收热水PID控制模块和温度PID控制模块的运算结果，且进行处理后发送信号至D/A模块，进行模数转换后控制蒸汽调节阀和热水调节阀。

上述所述储存模块可以存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，作为热水PID控制模块的设定值，也可以通过接收混合罐上增设的蔗糖在线锤度计来检测蔗糖溶液的锤度，再通过内部计算得出物料的单位时间加水重量；还可以通过检测蔗糖溶液的饱和度、糖液的黏度等方式，来计算得出物料的单位时间加水重量，这样的方式存在不稳定性，及依赖于检测仪器的精确度，存在一定的误差，且也较为复杂，为了提高精确度，和易于实现，所述储存模块最好存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，作为热水PID控制模块的设定值。

所述热水PID控制模块采集主控模块和A/D模块送入的信号后，进行PID运算，并将运算结果输出至主控模块。

所所述温度PID控制模块采集主控模块和A/D模块送入的信号后，进行PID运算，并将运算结果输出至主控模块。

利用PID运算控制，不仅可以实现对蒸汽调节阀和热水调节阀的控制，而且还可以通过对PID参数的设置，进一步提高控制精度，使稀释锤度和出料温度的控制精度更高。

为了可以有效的利用煮糖罐的氨气作为溶解晶粒的热源，而且由于从煮糖罐回收的为氨气，且氨气为不凝性气体，可以更有效充分的溶解物料中的晶粒，另外回收氨气加速了煮糖罐中汽鼓里的热蒸汽流速，在强化了传热的同时消除了蒸汽对流死角，使得煮糖罐的传热效率得到提高；氨气参与糖膏循环，强化了结晶罐内的物料对流，提高晶体的结晶速度，节约加热蒸汽并提高煮糖罐的利用率，还有回收了氨气大部分热量，减轻外部冷凝器的负荷。所述混合罐的进口可以通过氨气管道连接外部煮糖罐。这样的结构设计只有当从煮糖罐回收的热源不满足加热条件时，控制器调节蒸汽调节阀来补充热源，蒸汽和从煮糖罐回收的氨气同时对混合罐供热，达到节能减排的目的。

为了使物料的加热时间短、更充分的溶解晶粒和稀释效果更好，所述混合罐进口可以为文丘里管结构，其入口圆管段上端的蒸汽入口连接蒸汽管道和/或氨气管道、入口圆管段的吸附腔入口连接混合管道。物料在经过圆筒形喉部时流速加快，使物料与蒸汽强烈湍流混合，短时间内物料被蒸汽加热，不仅使物料内的晶粒彻底溶解，同时也降低了物料的粘度，便于物料进入煮糖罐后糖份以更快的速度结晶，提高成品糖的质量。

进一步的，在入口圆管段中可以内嵌2根同轴锥形喷嘴，外喷嘴上端与内喷嘴外壁连接，内喷嘴的上端开口连接蒸汽管道；内喷嘴伸入入口圆管段的长度小于外喷嘴伸入入口圆管段的长度，外喷嘴侧面开设有入口通过氨气管道连接外部煮糖罐。这样的结构设计，提高了物料与蒸汽、氨气强烈湍流混合程度，进一步提高晶粒的溶解度。

为了物料的混合效果更好，所述混合罐的罐体可以为柱体，其由多层同轴柱体分隔成2个或2个以上的环形室，混合罐进口嵌入第一环形室内；第一环形室与罐体底部连接、与罐体上部分离形成物料进入第二环形室的入口，第二环形室与罐体上部连接、与罐体下部分离形成物料进入第三环形室的入口，各环形室依次安装形成物料流动管路。

所述控制器还可以包括液晶触摸屏，该液晶触摸屏与主控模块的输入端和输出端均相连。

当然所述入料管道可以为两根，每根入料管道分别经过第一物料开关阀、第二物料开关阀后并行连接混合管道，主控模块输出端连接第一物料开关阀和第二物料开关阀。并且所述供水管道、蒸汽管道和氨气管道上可以分别设有连接主控模块输出端的供热水开关阀、蒸汽开关阀和氨气开关阀，这样可以保证整个系统的物料、水、蒸汽等不发生串管的问题。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、通过控制器接收热水流量计、物料流量计和温度计的信号，经过处理后发送信号调节热水调节阀、蒸汽调节阀控制水流量和蒸汽流量，实现煮糖入料的晶粒溶解、温度可调和任意锤度稀释，满足煮糖罐的持续入料需求，保证糖液的过饱和度在适当的范围内并保持稳定，不产生伪晶等现象，提高成品糖的质量，为实现煮糖的自动化控制提供了条件；

2、所述控制器内存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，和经过PID运算控制，使得物料、水得到精确的控制，进一步提高了煮糖入料的锤度控制；

3、利用文丘里管结构，产生文丘里现象，加热时间短，物料、汽和水强烈湍流混合，粘度降低，物料中的晶粒得到彻底的溶解；

4、将煮糖罐排出的氨气送入混合罐，作为混合罐的主要热源，有效的节约了能源，降低生产成本，而且使煮糖罐内加热汽鼓内的蒸汽流速更快，传热得到强化，罐内对流良好，良好的对流使结晶速度加快，且极大的降低了粘晶机率，物料也能以比较高的锤度进入；并且使物料的原有晶粒溶解彻底，成品糖粉少，提高了成品糖的质量；而且回收了不凝缩气体大部分热量，减轻外部冷凝器的负荷；

5、混合罐内的物料可以完全进入煮糖罐，无混料现象，羔蜜纯度差可拉得更开，提高结晶率；

6、本调节系统无转动部件，阀门少，检修强度小；而且该系统可在原有的结晶设备系统中增加，占地面积小(以30立方煮糖罐为例，此系统的占地投影直径为300MM，高度为1700MM），可直接安装于煮糖罐底的助晶箱面上，安装时可保留原有的管路，增加隔离阀门，使用新系统和旧系统间可任意切换，工艺过程不受任何影响，既方便使用，也节约了改造成本。

附图说明

图1为本实用新型煮糖过程连续入料调节系统的结构示意图；

图2为本实用新型煮糖过程连续入料调节系统的模块结构图；

图3为混合罐的结构示意图。

图中标号为：1、控制器；2、混合罐；2-1、外喷嘴；2-2、内喷嘴；2-3、罐体；2-31第一环形室；2-32、第二环形室；2-33第三环形室；3、煮糖罐；4、热水调节阀；5、热水流量计；6、蒸汽调节阀；7、物料流量计；8、温度计；9、蒸汽开关阀；10、热水开关阀；11、氨气开关阀；12、第一物料开关阀；13、第二物料开关阀；14氨气管道；15、混合管道。

具体实施方式

本实用新型一种煮糖过程连续入料调节系统，如图1所述，包括控制器1、混合管道15和混合罐2，供水管道经过热水开关阀10、热水调节阀4、热水流量计5后与混合管道15的入端连接，2根入料管道分别经过第一物料阀、第二入料阀后并行后再经过物料流量计7也与混合管道15的入端连接，混合管道15的出端与混合罐2的进口连接；蒸汽管道经过蒸汽开关阀9、蒸汽调节阀6也与混合罐2的进口相连；混合罐2的出口经过温度计8与外部煮糖罐3连接；所述控制器1输入端分别连接热水流量计5、物料流量计7和温度计8，控制器1输出端分别连接热水调节阀4、蒸汽调节阀6、第一物料开关阀12、第二物料开关阀13、热水开关阀10和蒸汽开关阀9。

如图3所示，所述混合罐2进口为文丘里管结构，入口圆管段的吸附腔入口连接混合管道15，在入口圆管段中内嵌2根同轴锥形喷嘴，外喷嘴2-1上端与内喷嘴2-2外壁连接，外喷嘴2-1侧面开设有入口通过氨气管道14连接外部煮糖罐3；内喷嘴2-2伸入入口圆管段的长度小于外喷嘴2-1伸入入口圆管段的长度，内喷嘴2-2的上端开口连接蒸汽管道。

所述混合罐2的罐体2-3为柱体，其由3层同轴柱体分隔成4个环形室，混合罐2进口嵌入第一环形室2-31内；第一环形室2-31与罐体2-3底部连接、与罐体2-3上部分离形成物料进入第二环形室2-32的入口，第二环形室2-32与罐体2-3上部连接、与罐体2-3下部分离形成物料进入第三环形室2-33的入口，第三环形室2-33与罐体2-3底部连接、与罐体2-3上部分离形成物料进入第四环形室的入口，第四环形室的出口为混合罐2的出口，其经过温度计8与外部煮糖罐3连接。

如图2所示，所述控制器1包括主控模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块、A/D模块、D/A模块和存储模块；所述主控模块输入端分别连接A/D模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块和存储模块，主控模块的输出端分别连接D/A模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块和存储模块；所述A/D模块的输入端分别连接物料流量计7、热水流量计5和温度计8，输出端分别连接主控模块、热水PID控制模块和温度PID控制模块；热水PID控制模块的输入端分别连接主控模块和A/D模块，输出端连接主控模块；温度PID控制模块的输入端分别连接主控模块和A/D模块，输出端连接主控模块；D/A模块的输入端连接主控模块，输出端分别连接蒸汽调节阀6和热水调节阀4；存储模块的输入端和输出端分别与主控模块的输出端和输入端连接；所述储存模块存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，作为热水PID控制模块的设定值。

所述主控模块主要根据设定值查询存储模块的数据，并将该数据送入热水PID控制模块，还接收热水PID控制模块和温度PID控制模块的运算结果，且进行处理后发送信号至D/A模块，进行模数转换后控制蒸汽调节阀6和热水调节阀4。

所述储存模块存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，作为热水PID控制模块的设定值。

所述热水PID控制模块采集主控模块和A/D模块送入的信号后，进行PID运算，并将运算结果输出至主控模块。

所述温度PID控制模块采集主控模块和A/D模块送入的信号后，进行PID运算，并将运算结果输出至主控模块。

通过煮糖物料在线系统实现的在线稀释方法步骤为，在煮糖过程中，根据煮糖的不同阶段，会输入不同的物料，该物料包括甲原、甲洗、乙原、乙洗，每个阶段只输入其中的两种物料。启动煮糖物料在线稀释系统，开启供热水开关阀10、蒸汽开关阀9、氨气开关阀11和第一物料开关阀12或第二物料开关阀13，物料流量计7开始（并实时）将检测到的数据送入A/D模块，经过A/D模块转换后送入主控模块，主控模块根据设定的物料种类和稀释锤度，查询存储模块的稀释数据表（如表1，表1中为经过试验测试所得，为常用数值；当然表1中的数据也可以根据需要，经过试验测试的其他数据）得到单位加水重量，并将该单位加水重量送入热水PID控制模块；同时热水流量计5将检测到的数据送入A/D模块，经过A/D模块转换后得到热水流量检测信号，并将该热水流量检测信号送入热水PID运算模块，PID控制模块将采集的单位加水重量信号和热水流量检测信号进行PID运算，所述的运算结果经过主控模块处理，送至D/A模块转换后，输出信号控制热水调节阀4的开度，实现任意锤度稀释；

同时温度计8也开始（并实时）将检测到的数据送入A/D模块，经过A/D模块转换后得到温度检测信号，并将该温度检测信号送入温度PID运算模块，同时主控模块将设定的温度送入温度PID运算模块，PID控制模块将采集的温度检测信号和设定的温度进行PID运算，所述的运算结果经过D/A模块转换后，输出信号控制蒸汽调节阀6的开度，实现出料温度的自动控制；

同时蒸汽流入内喷嘴2-2并和从外喷嘴2-1进入的氨气在外喷嘴2-1下端混合，物料和水通过混合管道15从吸附腔入口进入并在混合罐2进口的喉管部进行初步混合，将物料中的晶体充分溶解，再流入罐体2-3经过各环形室得到进一步混合，实现物料在线稀释。

并且还可以通过液晶触摸屏对热水PID控制模块和温度PID控制模块的参数进行设置，主控模块还将蒸气调节阀开度、温度计8测量值、入料瞬时流量、入料累积流量、热水流量瞬时值、热水流量测量值、水调节阀开度送入液晶触摸屏显示供使用者观测，同时还可以设有数据查询、手动与自动的转换等功能。

本实用新型的在线稀释系统，实现了物料稀释的实时监测和调节，达到了任意锤度稀释和温度可调的功能，为煮糖罐3的连续入料提供了关键技术。

表1

Claims (7)

1.煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：包括控制器（1）、混合管道（15）和混合罐（2），供水管道经过热水调节阀（4）、热水流量计（5）后与混合管道（15）的入端连接，至少一根入料管道经过物料流量计（7）后也与混合管道（15）的入端连接，混合管道（15）的出端与混合罐（2）的进口连接；蒸汽管道经过蒸汽调节阀（6）也与混合罐（2）的进口相连；混合罐（2）的出口经过温度计（8）与外部煮糖罐（3）连接；所述控制器（1）输入端分别连接热水流量计（5）、物料流量计（7）和温度计（8），控制器（1）输出端分别连接热水调节阀（4）和蒸汽调节阀（6）。

2.根据权利要求1所述的煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：所述控制器（1）包括主控模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块、A/D模块、D/A模块和存储模块；所述主控模块输入端分别连接A/D模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块和存储模块，主控模块的输出端分别连接D/A模块、热水PID控制模块、温度PID控制模块和存储模块；所述A/D模块的输入端分别连接物料流量计（7）、热水流量计（5）和温度计（8），输出端分别连接主控模块、热水PID控制模块和温度PID控制模块；热水PID控制模块的输入端分别连接主控模块和A/D模块，输出端连接主控模块；温度PID控制模块的输入端分别连接主控模块和A/D模块，输出端连接主控模块；D/A模块的输入端连接主控模块，输出端分别连接蒸汽调节阀（6）和热水调节阀（4）；存储模块的输入端和输出端分别与主控模块的输出端和输入端连接；所述储存模块存储有物料的原始锤度、密度与稀释锤度间稀释倍数和单位加水重量的关系稀释数据表，用以在输入物料时根据物料的种类、稀释锤度、流量得到该物料单位时间加水重量，作为热水PID控制模块的设定值。

3.根据权利要求1所述的煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：所述混合罐（2）的进口通过氨气管道（14）连接外部煮糖罐（3）。

4.根据权利要求3所述的煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：所述混合罐（2）进口为文丘里管结构，其入口圆管段上端的蒸汽入口连接蒸汽管道和/或氨气管道（14）、入口圆管段的吸附腔入口连接混合管道（15）。

5.根据权利要求4所述的煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：在入口圆管段中内嵌2根同轴锥形喷嘴，外喷嘴（2-1）上端与内喷嘴（2-2）外壁连接，内喷嘴（2-2）的上端开口连接蒸汽管道；内喷嘴（2-2）伸入入口圆管段的长度小于外喷嘴（2-1）伸入入口圆管段的长度，外喷嘴（2-1）侧面开设有入口通过氨气管道（14）连接外部煮糖罐（3）。

6.根据权利要求1所述的煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：所述混合罐（2）的罐体（2-3）为柱体，其由多层同轴柱体分隔成2个或2个以上的环形室，混合罐（2）进口嵌入第一环形室（2-31）内；第一环形室（2-31）与罐体（2-3）底部连接、与罐体（2-3）上部分离形成物料进入第二环形室（2-32）的入口，第二环形室（2-32）与罐体（2-3）上部连接、与罐体（2-3）下部分离形成物料进入第三环形室（2-33）的入口，各环形室依次安装形成物料流动管路。

7.根据权利要求2所述的煮糖物料在线稀释系统，其特征在于：所述控制器（1）包括液晶触摸屏，该液晶触摸屏与主控模块的输入端和输出端均相连。

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