CN203593761U - 预灰反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种预灰反应器，包括圆筒体、进汁管、出汁管、搅拌装置、pH控制装置、流量控制装置、磷酸添加器和变频出汁泵；所述变频出汁泵通过出汁管与圆筒体连通；所述pH控制装置用于检测并控制进汁管处蔗汁pH；所述流量控制装置用于检测出汁管流量信息，根据流量信息控制变频出汁泵的运转速度，从而控制输出流量；所述磷酸添加器用于向圆筒体底部或出汁管内加入磷酸。本实用新型预灰反应器，通过预灰反应器的流量控制，使得后续工序不会出现大幅度的流量突变，保证了后续生产工艺稳定，进而保证蔗糖产量与质量。

Description

预灰反应器

技术领域

本实用新型涉及甘蔗制糖工艺设备领域，具体涉及一种预灰反应器。

背景技术

我国甘蔗糖厂多采用亚硫酸法澄清工艺生产直接消费的白砂糖，在亚硫酸法清净工艺生产控制当中，预灰蔗汁流量、pH值的稳定，对后续生产环节的工艺控制有重要影响，直接关系到产品质量、糖分回收等生产指标。

现有技术通过在压榨机安装自动控制来均衡每小时的榨蔗量，然而，由于甘蔗品种、存放时间不同，榨出的蔗汁量仍有较大波动，瞬时流量波动通常达15-20%，一些没有安装压榨自控的糖厂，其蔗汁的瞬时流量波动更大。

由于生产线的辅料添加、加热温度、pH值、各种阀门动作都是依据蔗汁流量来控制，当蔗汁流量出现大幅波动时，会使生产线上各操作单元产生一系列、连锁的的调整动作，当调整动作配合不好时，会使波动累加，甚至产生共振效应，导致工艺指标出现重大偏离。因此，蔗汁的流量控制需要从蔗汁的源头即预灰工序做起。

预灰的磷酸添加比例对澄清效率影响较大，现有技术的磷酸添加采用每小时定量的手动添加方法，不考虑蔗汁流量， 使得预灰蔗汁的pH发生很大变动，影响后续工序的硫熏中和pH值的控制稳定。在磷酸添加点的设置上，现有技术的蔗汁在进入混合汁箱前就已经加入磷酸，导致混合汁箱中的蔗汁pH值降低到6.8-7.2的中性范围，由于此时的蔗汁温度为40℃左右，非常适合微生物的快速繁殖；加之蔗汁中含有大量泥沙、蔗渣，容易在混合汁箱内沉积，箱体内的微生物繁殖很严重，造成明显的糖分损失。

此外，现有技术的混合汁箱为方型箱体，没有设置搅拌装置，蔗汁、磷酸、石灰乳间的混合反应效果不好，加之蔗汁静止易使泥砂、蔗糠沉积于死角，微生物繁殖产生蔗饭，对产品质量和糖分收回不利。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种预灰反应器，能有效地稳定蔗汁输出流量、pH值、石灰乳、磷酸添加量，确保后续蔗汁流量和pH值不会出现大幅度的突变，同时提高预灰反应效率。

本实用新型的技术方案如下：一种预灰反应器，包括圆筒体、进汁管、出汁管、搅拌装置、pH控制装置、流量控制装置、磷酸添加器和变频出汁泵；

所述变频出汁泵通过出汁管与圆筒体连通；

所述pH控制装置检测进汁管出口处蔗汁pH，并通过控制加入的石灰乳量控制进入圆筒体蔗汁pH；

所述流量控制装置检测出汁管的蔗汁流量，根据蔗汁流量控制变频出汁泵泵的转速，根据蔗汁流量传输控制信号至磷酸添加器；

所述磷酸添加器根据控制信号向圆筒体底部或出汁管内加入磷酸。

所述pH控制装置包括pH检测器、pH控制器、石灰乳添加器；

所述pH检测器与进汁管尾端相连接，用于检测该处蔗汁pH，并将pH信息传输至pH控制器；

所述pH控制器根据pH信息将相应控制信号传输至石灰乳添加器；

所述石灰乳添加器与进汁管的前端相连接，根据接收到的控制信号完成石灰乳的添加。

所述流量控制装置包括流量检测器、液位检测器、流量控制器、出汁变频器；

所述的流量检测器与出汁管相连，用来检测蔗汁输出流量信息，并传输至流量控制器；

所述的液位检测器与圆筒体相连通，用来检测圆筒体内的液位，并将液位信息传输至流量控制器；

所述的流量控制器根据接收到的流量信息和液位信息，进行综合运算后输出相应的控制信号至出汁变频器，输出相应的控制信号至磷酸添加器；

所述的出汁变频器根据流量控制器的控制信号，控制变频出汁泵的转速；

所述磷酸添加器根据流量控制器的控制信号，向圆筒体底部或出汁管内加入磷酸。

所述的搅拌装置包括搅拌控制模块、搅拌变频器、变频电机、搅拌器；

所述的搅拌控制模块用于向搅拌变频器发出控制指令，控制搅拌变频器的输出频率；

所述的搅拌变频器根据搅拌控制模块的控制指令，向变频电机发出控制信号，控制变频电机的运作速度；

所述的变频电机与搅拌器相连接，控制搅拌器的转动速度。

所述的液位检测器为液位变送器；所述的液位控制器包括PID调节器；

所述的液位变送器检测圆筒体内的液位高度信息，并将液位高度信息转换为模拟电流信号传输至PID调节器；

所述的PID调节器将接收到的模拟电流信号进行A/D转换成为液位数值信号，并将该液位数值信号与预设的上限值、下限值进行比较运算，再经D/A将运算结果转换成为电流信号传输至出汁变频器；

所述的出汁变频器根据PID调节器输出的电流信号调节频率输出，控制变频出汁泵的转速。

本实用新型预灰反应器的工作过程如下：

a、经过上一工序处理的蔗汁通过进汁管流至预灰工序，所述pH检测器检测进汁管的蔗汁pH，并将pH信息传输至pH控制器；pH控制器根据pH信息将相应控制信号传输至石灰乳添加器，保持进汁管蔗汁pH的稳定，石灰乳添加器根据接收到的控制信号完成石灰乳的添加；

b、经过加灰调节的蔗汁通过进汁管进入预灰反应器内，液位随着蔗汁的流入不断上升，蔗汁同时通过出汁管流出预灰反应器，所述流量检测器检测出汁管内的蔗汁流量，并将流量信息进行A/D转换成为流量数值信号，传输至流量控制器，与预设流量值进行比较运算，将运算结果通过D/A转换为电流信号至出汁变频器，控制出汁泵转速，预设有磷酸添加量与蔗汁流量的比例参数，根据蔗汁流量计算出实时需加入的磷酸量，输出相应控制信号至磷酸添加器；所述的液位变送器检测圆筒体内的液位高度信息，并将液位高度信息转换为模拟电流信号传输至PID调节器；所述的PID调节器将接收到的模拟电流信号进行A/D转换成为液位数值信号，并与预设的上限值与下限值进行比较运算，作为在极限情况下的应急处理机制，当液位数值信号超过上限值时，PID调节器通过发送相应控制信号至出汁变频器来控制变频出汁泵全速转动；当液位数值信号低于下限值时，PID调节器通过发送相应控制信号至出汁变频器来控制变频出汁泵停止转动；经过这样的调节过程，实现对预灰反应器中的流量进行控制的同时确保液位不会出现过大波动，保证液位和输出流量的稳定；

c、磷酸添加器根据接收到的控制信号完成磷酸的添加，保持蔗汁流量与磷酸添加量的比值的稳定；

d、当需要进行搅拌时，启动搅拌装置，通过搅拌控制模块向搅拌变频器发出控制指令，控制搅拌变频器的输出频率，搅拌变频器根据搅拌控制模块的控制指令，向变频电机发出控制信号，控制变频电机的运作速度，进而控制搅拌器的转动速度，带动预灰反应器内的蔗汁旋转。

其中PID调节器差值运算的原理是，在控制过程中根据智能PID调节器流量设定值与流量检测器实际测量值的进行差值运算，根据液位偏差E以及偏差变化率EC进行决策，PID调节器通过P（比例）、I（积分）、D（微分）的三个控制参数输出一个采样周期。将采样得到的误差E和误差变化率EC经模糊处理后得出调整量去控制被控对象。在采样周期内，PID调节器计算模块对流量进行采样，并将实际流量值Y与给定值S相比较，得到流量的偏差E=Y-S，经过PID调节器计算模块处理可以取得偏差变化的数字量EC=E(k)-E(k-1)。E和EC经过量化转换计算控制量，再乘以量化因子得到实际控制量，用来控制PID调节器内固态继电器的接通时间，从而调节变频器的频率达到控制目的。同时，考虑到抗干扰性能，优选将PID调节器的输入输出类型都设定为4~20mA电流类型，当流量数值信号低于限定值时，其输出电流设为4~12mA的电流类型；当流量数值信号高于限定值时，PID调节器电流设为12~20mA的电流类型；同时，液位变送器对圆筒体的液位进行检测，并对液位数值信号进行上述计算，当液位数值信号低于下限值时，其输出电流设为0mA；当液位数值信号高于上限值时，PID调节器电流设为20mA。

本实用新型方案中根据预灰反应器内的流量信息与限定值的差异来控制变频器的输出频率，流量比限定值高得越多，控制变频器输送频率越小，变频出汁泵的运转速度就越慢；流量比限定值低得越多，控制变频器输送频率越大，变频出汁泵的运转速度就越快；具体过程如下：当流量超出预设的限定值时，控制变频出汁泵减速运转，直至流量回到限定值处；当流量低于限定值时，控制变频出汁泵加速运转，直至流量回到限定值处；同时还对预灰反应器内的液位信息进行检测，并预设有上限值与下限值，当液位超出预设的上限值时，控制变频出汁泵全速运转，直至液位回到限定值处；当液位低于下限值时，控制变频出汁泵停止运转，直至液位回到限定值处。对预灰反应器流量与液位重复上述的动态调节，最终实现预灰反应器的输出流量维持在预设限定值的波动范围内，使得预灰反应器输出流量稳定并在极限条件下防止出现蔗汁排空或满溢的情况。因为预灰后续工序硫熏中和是基于液体量来计算投放的二氧化硫和石灰乳量的，如果预灰工序的输出流量波动太大，会超出硫熏中和工序的自动调节适应范围，使得硫熏中和工序的蔗汁量出现波动，影响了硫熏中和工序的稳定性和可控性，最终影响硫熏中和效果，导致蔗汁的澄清效果以及蔗糖质量降低，降低蔗糖的产量和质量。因此，该预灰反应器的流量控制机制实际是有比较重要的作用和意义的，控制好这一过程的流量，使得后续工序不会出现大幅度的流量突变，能够很好的保证后续工序的良好运行，获得高质量的蔗糖。

本实用新型提供的预灰方法是利用上述预灰反应器进行的，在预灰反应器的入汁管处添加石灰乳，控制蔗汁pH为7.5-9.5，从而增强胶体悬浮物的聚凝和色素杂质的沉淀，提高预灰效果；预灰过程中对圆筒体液位及输出流量进行双重控制，既保证了预灰反应的时间，又防止输出流量出现大幅波动；而且向圆筒体底部或出汁管内加入磷酸，生成的沉淀可增强对色素的吸附效果，降低色值，同时，磷酸的添加与出汁管的流量保持一定比例，防止蔗汁pH出现大的变动，使得蔗汁pH满足后续工序的要求；并且，将石灰乳设置在进入反应器之前，磷酸添加点设置在反应器的出口，使反应器内的蔗汁保持碱性，抑制微生物在器内繁殖。。

本实用新型预灰反应器中的可变速的搅拌装置可使预灰反应器内的蔗汁处于旋转运动状态，通过设置合理的液位，控制合适的蔗汁量，保证蔗汁旋转速度和效果，提高反应效率，同时利用蔗汁里的蔗糠等杂质，这些杂质随着蔗汁的回旋运动会冲刷容器内部表面，不断的摩擦罐壁，使得罐壁的细菌无法累积，减少容器内细菌繁殖，同时对容器进行清洗。

综上所述，本实用新型预灰反应器，通过预灰反应器的流量控制，流量波动降低至5%-10%，使得后续工序不会出现大幅度的流量和pH值突变，保证硫熏中和稳定，进而保证蔗糖产量与质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的预灰反应器的结构示意图。

图中各部分名称及标号如下：

1为圆筒体，2为进汁管，3为出汁管，4为搅拌装置，5为变频出汁泵，6为pH检测器，7为pH控制器，8为石灰乳添加器，9为液位检测器，10为流量控制器，11为出汁变频器，12为流量检测器，13为磷酸添加器，14为石灰乳容器，15为磷酸容器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的预灰反应器，包括圆筒体1、进汁管2、出汁管3、搅拌装置4、pH控制装置、流量控制装置、磷酸添加器13和变频出汁泵5；

所述变频出汁泵5通过出汁管3与圆筒体1连通；

所述pH控制装置检测进汁管2出口处蔗汁pH，并通过控制加入的石灰乳量控制进入圆筒体1蔗汁pH；

所述流量控制装置检测圆筒体1内的液位信息以及出汁管3的蔗汁流量，根据所述液位信息与蔗汁流量控制变频出汁泵5泵的转速，根据蔗汁流量传输控制信号至磷酸添加器13；

所述磷酸添加器13根据控制信号向圆筒体1底部或出汁管2内加入磷酸。

所述pH控制装置包括pH检测器6、pH控制器7、石灰乳添加器8；

所述pH检测器6与进汁管2尾端相连接，用于检测该处蔗汁pH，并将pH信息传输至pH控制器7；

所述pH控制器7根据pH信息将相应控制信号传输至石灰乳添加器8；

所述石灰乳添加器8与进汁管2的前端相连接，根据接收到的控制信号完成石灰乳的添加。

所述流量控制装置包括流量检测器12、液位检测器9、流量控制器10、出汁变频器11；

所述的流量检测器12与出汁管3相连，用来检测蔗汁输出流量信息，并传输至流量控制器10；

所述的液位检测器9与圆筒体1相连通，用来检测圆筒体1内的液位，并将液位信息传输至流量控制器10；

所述的流量控制器10根据接收到的流量信息和液位信息，进行综合运算后输出相应的控制信号至出汁变频器11，输出相应的控制信号至磷酸添加器13；

所述的出汁变频器11根据流量控制器10的控制信号，控制变频出汁泵5的转速；

所述磷酸添加器13根据流量控制器10的控制信号，向圆筒体1底部或出汁管3内加入磷酸；

本实施例中液位检测器9采用液位变送器，液位控制器10包括PID调节器。

本实施例预灰反应器的工作过程如下：

a、经过上一工序处理的蔗汁通过进汁管流至预灰工序，所述pH检测器检测进汁管的蔗汁pH，并将pH信息传输至pH控制器；pH控制器根据pH信息将相应控制信号传输至石灰乳添加器，保持进汁管蔗汁pH的稳定，石灰乳添加器根据接收到的控制信号完成石灰乳的添加；

b、经过加灰调节的蔗汁通过进汁管进入预灰反应器内，液位随着蔗汁的流入不断上升，蔗汁同时通过出汁管流出预灰反应器，所述流量检测器检测出汁管内的蔗汁流量，并将流量信息进行A/D转换成为流量数值信号，传输至流量控制器，与预设流量值进行比较运算，将运算结果通过D/A转换为电流信号至出汁变频器，控制出汁泵转速，预设有磷酸添加量与蔗汁流量的比例参数，根据蔗汁流量计算出实时需加入的磷酸量，输出相应控制信号至磷酸添加器；所述的液位变送器检测圆筒体内的液位高度信息，并将液位高度信息转换为模拟电流信号传输至PID调节器；所述的PID调节器将接收到的模拟电流信号进行A/D转换成为液位数值信号，并与预设的上限值与下限值进行比较运算，作为在极限情况下的应急处理机制，当液位数值信号超过上限值时，PID调节器通过发送相应控制信号至出汁变频器来控制变频出汁泵全速转动；当液位数值信号低于下限值时，PID调节器通过发送相应控制信号至出汁变频器来控制变频出汁泵停止转动；经过这样的调节过程，实现对预灰反应器中的流量进行控制的同时确保液位不会出现过大波动，保证液位和输出流量的稳定；

c、磷酸添加器根据接收到的控制信号完成磷酸的添加，保持蔗汁流量与磷酸添加量的比值的稳定；

d、当需要进行搅拌时，启动搅拌装置，通过搅拌控制模块向搅拌变频器发出控制指令，控制搅拌变频器的输出频率，搅拌变频器根据搅拌控制模块的控制指令，向变频电机发出控制信号，控制变频电机的运作速度，进而控制搅拌器的转动速度，带动预灰反应器内的蔗汁旋转。

实施例2

本实施例预灰方法包括以下步骤：

在预灰工序之前的压榨工序时，控制压榨工序输出的蔗汁pH为6.8；

a、pH控制装置预设pH控制范围参数，检测进汁管的蔗汁pH，根据蔗汁pH值与预设值差异计算出实时需加入的石灰乳量，控制进汁管蔗汁pH为7.5；

b、流量控制装置通过流量检测器检测出汁管内的蔗汁流量，并将流量信息进行A/D转换成为流量数值信号，传输至流量控制器，与预设流量值进行比较运算，将运算结果通过D/A转换为电流信号至出汁变频器，控制出汁泵转速；

c、流量控制装置通过液位检测器检测圆筒体内的液位高度信息，将其与预设的上限值、下限值进行比较运算，当液位高度超过上限值时，流量控制装置控制变频出汁泵全速转动；当液位高度低于下限值时，流量控制装置控制变频出汁泵停止转动； 

d、磷酸添加器根据控制信号向圆筒体底部或出汁管内加入相应量的磷酸控制出汁管磷酸浓度为50ppm。

实施例3

本实施例预灰方法包括以下步骤：

在预灰工序之前的压榨工序时，控制压榨工序输出的蔗汁pH为8.0；

a、pH控制装置预设pH控制范围参数，检测进汁管的蔗汁pH，根据蔗汁pH值与预设值差异计算出实时需加入的石灰乳量，控制进汁管蔗汁pH为9.5；

b、流量控制装置通过流量检测器检测出汁管内的蔗汁流量，并将流量信息进行A/D转换成为流量数值信号，传输至流量控制器，与预设流量值进行比较运算，将运算结果通过D/A转换为电流信号至出汁变频器，控制出汁泵转速；

c、流量控制装置通过液位检测器检测圆筒体内的液位高度信息，将其与预设的上限值、下限值进行比较运算，当液位高度超过上限值时，流量控制装置控制变频出汁泵全速转动；当液位高度低于下限值时，流量控制装置控制变频出汁泵停止转动； 

d、磷酸添加器根据控制信号向圆筒体底部或出汁管内加入相应量的磷酸，控制出汁管磷酸浓度为800ppm。

实施例 4

本实施例预灰方法包括以下步骤：

在预灰工序之前的压榨工序时，控制压榨工序输出的蔗汁pH为7.5；

a、pH控制装置预设pH控制范围参数，检测进汁管的蔗汁pH，根据蔗汁pH值与预设值差异计算出实时需加入的石灰乳量，控制进汁管蔗汁pH为8.5；

b、流量控制装置通过流量检测器检测出汁管内的蔗汁流量，并将流量信息进行A/D转换成为流量数值信号，传输至流量控制器，与预设流量值进行比较运算，将运算结果通过D/A转换为电流信号至出汁变频器，控制出汁泵转速；

c、流量控制装置通过液位检测器检测圆筒体内的液位高度信息，将其与预设的上限值、下限值进行比较运算，当液位高度超过上限值时，流量控制装置控制变频出汁泵全速转动；当液位高度低于下限值时，流量控制装置控制变频出汁泵停止转动； 

d、磷酸添加器根据控制信号向圆筒体底部或出汁管内加入相应量的磷酸，控制出汁管磷酸浓度为400ppm。

Claims (5)

1.一种预灰反应器，包括圆筒体（1）、进汁管（2）、出汁管（3）、搅拌装置（4）、pH控制装置、流量控制装置、磷酸添加器（13）和变频出汁泵（5）；其特征在于：

所述变频出汁泵（5）通过出汁管（3）与圆筒体（1）连通；

所述pH控制装置检测进汁管（2）出口处蔗汁pH，并通过控制加入的石灰乳量控制进入圆筒体（1）蔗汁pH；

所述流量控制装置检测出汁管（3）的蔗汁流量，根据蔗汁流量控制变频出汁泵（5）泵的转速，根据蔗汁流量传输控制信号至磷酸添加器（13）；

所述磷酸添加器（13）根据控制信号向圆筒体（1）底部或出汁管（2）内加入磷酸。

2.如权利要求1所述的预灰反应器，其特征在于：

所述pH控制装置包括pH检测器（6）、pH控制器（7）、石灰乳添加器（8）；

所述pH检测器（6）与进汁管（2）尾端相连接，用于检测该处蔗汁pH，并将pH信息传输至pH控制器（7）；

所述pH控制器（7）根据pH信息将相应控制信号传输至石灰乳添加器（8）；

所述石灰乳添加器（8）与进汁管（2）的前端相连接，根据接收到的控制信号完成石灰乳的添加。

3.如权利要求1所述的预灰反应器，其特征在于：

所述流量控制装置包括流量检测器（12）、液位检测器（9）、流量控制器（10）、出汁变频器（11）；

所述的流量检测器（12）与出汁管（3）相连，用来检测蔗汁输出流量信息，并传输至流量控制器（10）；

所述的液位检测器（9）与圆筒体（1）相连通，用来检测圆筒体（1）内的液位，并将液位信息传输至流量控制器（10）；

所述的流量控制器（10）根据接收到的流量信息和液位信息，进行综合运算后输出相应的控制信号至出汁变频器（11），输出相应的控制信号至磷酸添加器（13）；

所述的出汁变频器（11）根据流量控制器（10）的控制信号，控制变频出汁泵（5）的转速；

所述磷酸添加器（13）根据流量控制器（10）的控制信号，向圆筒体（1）底部或出汁管（3）内加入磷酸。

4.如权利要求1所述的预灰反应器，其特征在于：

所述的搅拌装置（4）包括搅拌控制模块、搅拌变频器、变频电机、搅拌器；

所述的搅拌控制模块用于向搅拌变频器发出控制指令，控制搅拌变频器的输出频率；

所述的搅拌变频器根据搅拌控制模块的控制指令，向变频电机发出控制信号，控制变频电机的运作速度；

所述的变频电机与搅拌器相连接，控制搅拌器的转动速度。

5.如权利要求 3所述的预灰反应器，其特征在于：

所述的液位检测器（9）为液位变送器；所述的液位控制器（10）包括PID调节器；

所述的液位变送器检测圆筒体（1）内的液位高度信息，并将液位高度信息转换为模拟电流信号传输至PID调节器；

所述的PID调节器将接收到的模拟电流信号进行A/D转换成为液位数值信号，并将该液位数值信号与预设的上限值、下限值进行比较运算，再经D/A将运算结果转换成为电流信号传输至出汁变频器；

所述的出汁变频器根据PID调节器输出的电流信号调节频率输出，控制变频出汁泵（5）的转速。