EP0679722B1 - Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge - Google Patents

Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge Download PDF

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EP0679722B1
EP0679722B1 EP95106267A EP95106267A EP0679722B1 EP 0679722 B1 EP0679722 B1 EP 0679722B1 EP 95106267 A EP95106267 A EP 95106267A EP 95106267 A EP95106267 A EP 95106267A EP 0679722 B1 EP0679722 B1 EP 0679722B1
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centrifuge
drum
washing liquid
crystals
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Helmut Dr. Eichhorn
Horst Herold
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00—Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/04—Separating crystals from mother liquor
    • C13B30/06—Separating crystals from mother liquor by centrifugal force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B04B11/043—Load indication with or without control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/12—Other accessories for centrifuges for drying or washing the separated solid particles

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the degree of utilization a discontinuous sugar centrifuge for treating a filling compound in the form of a solid-liquid mixture, in which the filling compound, and a washing liquid via a nozzle assembly, quantity-adjustable in the centrifuge drum.
  • Fill quantities of discontinuous centrifuge drums can be adjusted by touch contacts, such as. B. feeler wheel, Push button, dynamic pressure meter, by measuring the energy consumption during filling, by capacitive measurements. Thereby can both avoid overfilling the drum and in the case of sugar centrifuges, a predetermined layer thickness of crystals can be adjusted according to the composition of the magma during the setting process.
  • the determination of the thickness of the crystals can be measured manually by measuring the distance from Inner edge of lid to top edge of crystallized layer, at centrifuge before the start of the broaching process.
  • EP 0 406 095 A1 describes the optimization of the washing process a sugar centrifuge suggested adding the washing liquid to control over a time measurement.
  • the amount of washing liquid added was kept constant and the time of addition is changed.
  • the wash liquid volume can be proportional to the load the centrifuge at the time the sugar addition is stopped to be changed.
  • EP 0 406 094 is a further development of EP 0 406 095 and discloses a method of operating a sugar centrifuge, which in addition to the teaching of EP 0 406 095 is also taken into account for determining the washing liquid supply and Washing time finds that the layer thickness of the crystals the drum wall after closing the filling material supply grows.
  • the invention has for its object a method for Operating a discontinuous sugar centrifuge to create with which an unprecedented insight into the complex and fast-moving processes within guaranteed by a centrifuge drum and by appropriate Allocation of the values to be measured is also fully automatic Program run with optimal economy become.
  • a centrifuge control can be created with a corresponding computer program via a data connection an internal and / or external process control system assigned. It is also possible to use the respective Filling quantity depending on the data of the to be introduced Fill mass to regulate, in addition, the degree of use the centrifuge can be optimized.
  • the cleaning process is carried out by washing with water. By however, the washing process becomes part of the water soluble Crystallized solid present redissolved.
  • the amount of washing liquid is measured by measuring the deposited layer of crystals after separating the syrup, it is possible to The amount of washing liquid to be added to a minimum to reduce and thus to the greatest possible degree of crystal preservation to get.
  • the degree of crystal preservation is defined by the after the washing process in the centrifuge remaining amount of crystals in percent, based on the amount of crystals contained in the supplied magma.
  • the invention Procedure is not applicable in this regard limited for sugar centrifuges, but is applicable for the centrifugation of solids with subsequent Treatment with a washing liquid, in which the too treating solids in the washing liquid used are solvable.
  • the method according to the invention enables connection with an appropriately trained electronic programmable logic controller Control an optimal adjustment the particular nature of the feed and a complete documentation of the centrifuge work.
  • a centrifuge centrifuge drum 1 consists of a perforated drum jacket 2, which on the inside with a liquid-permeable filter covering is, a drum cover 3, a drum base 4 and one Hub 5.
  • a nozzle stick 17 belonging washing water pipe 6 with flat jet nozzles 7 introduced from which water in the form of water curtains 8 are sprayed onto the magma layer 9 for a non-contact measurement of the thickness of the magma layer 9 is a device 10 with an ultrasound probe 11 introduced into the centrifugal drum 1.
  • the wash water pipe 6 is by means of two clutches 12 and 13 and one flexible section 14, e.g. B. a hose to a wash water supply line 15 connected.
  • the flexible Section 14 enables adjustment via a slide 20 of the nozzle assembly 17 by means of a servo motor 16 in Direction of arrows A.
  • the filling compound is placed over a filling pipe 18 with filler 19 introduced into the centrifugal drum 1.
  • the crystallizate layer h k1 results, the volume of use of which is calculated from its volume, taking into account its specific weight and with reference to the crystal content of the magma filled into the drum 1.
  • washing water Since 1 kg of washing water dissolves approx. 3 kg of crystals, the amount of water must be reduced to a minimum to increase the degree of crystal preservation. For optimal cleaning of the crystals, it is important to distribute the wash water evenly over the surface of the crystals. Since after approx. 50 mm penetration depth the washing water forms a saturated solution in the crystallizate layer, which can then perform cleaning work without further dissolution, i.e. it carries off residual syrup adhering to the crystals, it is advisable to work with a large crystallizate layer thickness and the amount of washing water not to be added in% to the quantity of magma filled in, but in kg per m 2 of crystallized surface.
  • Nozzle pipes to which the spray nozzles are attached usually fixed or difficult to adjust arranged so that no adjustment is made in practice.
  • An easy adjustment option of the washing water pipe 6 by means of a servo motor 6 a slide rail 20 with distance markings is to be provided. The distance is calculated by the computer based on the crystal layer measurement specified and the servo motor accordingly controlled.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge zum Behandeln einer Füllmasse in Form eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches, wobei die Füllmasse,und über eine Düsenstock eine Waschflüssigkeit, mengenregelbar in die Zentrifugentrommel eingegeben werden.
Füllmengen diskontinuierlicher Zentrifugentrommeln können eingestellt werden durch Berührungskontakte, wie z. B. Fühlrädchen, Taster, Staudruckmesser, durch Messung der Energieaufnahme während des Füllens, durch kapazitive Messungen. Dadurch kann sowohl ein Überfüllen der Trommel vermieden und bei Zuckerzentrifugen eine vorgegebene Kristallisat-Schichtdicke eingestellt werden, die der Zusammensetzung des Magmas während des Einstellvorganges entspricht.
Veränderungen der Kristallisat-Schichtdicke, die aus Gründen unterschiedlicher Magma-Qualität (Kristallgröße, Kristallmenge sowie Feinkornanteil, Sirupanteil) vielfach erforderlich werden, können nur mit zeitlichem Außerkraftsetzen von Sicherheitsmaßnahmen - wie Entfernen des Schutzgitters im Zentrifugendeckel bzw. Entriegeln der Deckelklappe - von Hand bei laufender Zentrifuge durchgeführt werden, was aus sicherheitstechnischen Gründen nicht zulässig ist. Umgangen wird dieser Nachteil durch die Einstellung einer geringeren Kristallisat-Schichtdicke, was sich jedoch wirtschaftlich ungünstig auswirkt.
Die Feststellung der Kristallisat-Schichtdicke, deren Kenntnis für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des Zentrifugenvorganges unumgänglich ist (Nutzungs- und Kristallerhaltungsgrad), kann durch manuelle Messung des Abstandes von Deckel-Innenkante bis Oberkante Kristallisatschicht, bei stehender Zentrifuge vor Beginn des Räumvorganges erfolgen.
In EP 0 406 095 A1 wird zur Optimierung des Waschvorgangs bei einer Zuckerzentrifuge vorgeschlagen, die Zugabe der Waschflüssigkeit über eine Zeitmessung zu steuern. Hierbei wird die Menge der zugegebenen Waschflüssigkeit konstant gehalten und die Zeit der Zugabe wird verändert. Alternativ hierzu kann das Waschflüssigkeitsvolumen proportional zur Beladung der Zentrifuge im Zeitpunkt der Unterbindung der Zuckerzugabe verändert werden.
EP 0 406 094 ist eine Weiterentwicklung der EP 0 406 095 und offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Zuckerzentrifuge, bei welchem zusätzlich zu der Lehre der EP 0 406 095 noch Berücksichtigung zur Bestimmung der Waschflüssigkeitszufuhr und Waschdauer findet, daß die Schichtdicke des Kristallisats auf der Trommelwandung nach Schließen der Füllmassenzufuhr noch anwächst.
DE 38 22 225 C1 lehrt ein Verfahren zur Ausscheidung von flüssigen Anteilen und Feinkornanteilen, insbesondere unter Verwendung radiometrischer Sonden. Hierbei wird die Flächendichte eines sich abscheidenden Filterkuchens auf der Trommelwandung einer Zentrifuge bestimmt und aus dieser Rückschlüsse auf zum Betreiben einer Zentrifuge notwenige Parameter gezogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge zu schaffen, mit dem ein bislang nicht möglicher Einblick in die komplexen und schnell ablaufenden Vorgänge innerhalb einer Zentrifugentrommel gewährleistet und durch entsprechende Zuordnung der zu messenden Werte auch ein vollautomatischer Programmablauf mit optimaler Wirtschaftlichkeit ermöglicht werden. Außerdem sollen die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, wobei
  • in einem ersten Schritt die Füllmasse, und über einen Düsenstock eine Waschflüssigkeit, mengenregelbar in die Zentrifugentrommel eingegeben werden und während des Betriebes die Schichtdicke einer sich auf den Trommelwänden ablagernden Kristallisatschicht berührungsfrei gemessen wird;
  • in einem zweiten Schritt in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Sollschichtdicke für die sich ablagernde Kristallisatschicht die Füllmassenzufuhr geregelt wird; und anschließend
  • in einem dritten Schritt in Abhängigkeit von der nach Abtrennung des Sirups gemessenen Dicke der Kristallisat-Schicht hk1 die Zufuhr der Waschflüssigkeitsmenge geregelt wird, wobei die auf zugebende Waschflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der aus der Schichtdickenmessung errechneten Oberfläche der Kristallisat-Schicht zugeführt wird, wodurch dann eine reduzierte Kristallisat-Schicht hk2 erhalten wird.
Der besondere Vorteil einer kontinuierlichen berührungsfreien Messung der Dicke der sich ablagernden Kristallisatschicht bzw. der Magmaschicht bei einer Zuckerzentrifuge und der Messung nach dem Abtrennen des Sirups der verbleibenden Kristallisatschicht innerhalb der Schleudertrommel liegt u. a. darin, daß durch eine entsprechende Verknüpfung der Meßwerte für die Schichtdicke mit den Ausräumungswerten der Füllmasse in Kombination mit einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung eine Zentrifugensteuerung geschaffen werden kann, die mit einem entsprechenden Rechenprogramm über eine Datenverbindung einem internen und/oder externen Prozeßleitsystem zugeordnet ist. Damit ist es auch möglich, die jeweilige Füllmenge in Abhängigkeit von den Daten der einzuführenden Füllmasse zu regeln, wobei darüber hinaus der Nutzungsgrad der Zentrifuge optimiert werden kann. Von besonderer Bedeutung ist dies für Zuckerzentrifugen, da hier allein mit der Zentrifugalkraft eine vollständige Entfernung des Sirups von den Kristallen nicht möglich ist. Es muß ein anschließender Reinigungsvorgang durch Waschen mit Wasser erfolgen. Durch den Waschprozeß wird jedoch ein Teil des als wasserlösliches Kristallisat vorliegenden Feststoffs wieder aufgelöst. Durch die Messung der sich ablagernden Kristallisat-Schichtdicke nach der Abtrennung des Sirups ist es möglich, die Menge der zuzuführenden Waschflüssigkeit auf ein Minimum zu reduzieren und somit zu einem größtmöglichen Kristallerhaltungsgrad zu gelangen. Der Kristallerhaltungsgrad ist definiert durch die nach dem Waschvorgang in der Zentrifuge verbleibenden Kristallmenge in Prozent, bezogen auf die im zugeführten Magma enthaltene Kristallmenge. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn mit Hilfe eines entsprechenden Rechnerprogrammes die zuzuführende Waschflüssigkeitsmenge auf die freie Oberfläche der in der Trommel abgelagerten Feststoffschicht bezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dieser Hinsicht nicht auf die Anwendung für Zuckerzentrifugen beschränkt, sondern ist anwendbar für das Zentrifugieren von Feststoffen mit anschließender Behandlung mit einer Waschflüssigkeit, bei denen die zu behandelnden Feststoffe jeweils in der verwendeten Waschflüssigkeit lösbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung eine optimale Anpassung an die jeweilige Beschaffenheit des Aufgabegutes sowie eine lückenlose Dokumentation der Zentrifugenarbeit.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend für die Anwendung bei einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge näher beschrieben.
Eine Zentrifugen-Schleudertrommel 1 besteht aus einem gelochten Trommelmantel 2, der auf der Innenseite mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Filterbelag abgedeckt ist, einem Trommeldeckel 3, einem Trommelboden 4 und einer Nabe 5. In die Schleudertrommel 1 ist ein zu einem Düsenstock 17 gehörendes Waschwasser-Rohr 6 mit Flachstrahldüsen 7 eingeführt, aus denen Wasser in Form von Wasserschleiern 8 auf die Magmaschicht 9 gesprüht werden Für eine berührungsfreie Messung der Stärke der Magmaschicht 9 ist eine Vorrichtung 10 mit einer Ultraschall-Sonde 11 in die Schleudertrommel 1 eingeführt. Das Waschwasser-Rohr 6 ist mittels zwei Kupplungen 12 und 13 und einem flexiblen Teilstück 14, z. B. ein Schlauch, an eine Waschwasser-Zuführungsleitung 15 angeschlossen. Das flexible Teilstück 14 ermöglicht über eine Gleitbahn 20 eine Verstellung des Düsenstocks 17 mittels eines Servomotors 16 in Richtung der Pfeile A. Die Füllmasse wird über ein Füllrohr 18 mit Füllorgan 19 in die Schleudertrommel 1 eingeführt.
Durch den kontinuierlichen Meßvorgang mittels der Sonde 11 und der Weiterleitung des Meßergebnisses an einen Rechner kann ein optimaler Füllgrad im Hinblick auf eine gewünschte Magmaschicht unter Einbeziehung der Trommel-Drehzahl und dem Öffnungsquerschnitt des Füllorgans 19 erreicht werden.
Nach Abtrennung des Sirups vom eingefüllten Magma 9 infolge der Zentrifugalkraft ergibt sich die Kristallisatschicht hk1, aus deren Volumen unter Berücksichtigung ihres spezifischen Gewichtes und unter Bezugnahme auf den Kristallgehalt des in die Trommel 1 eingefüllten Magmas sich der Nutzungsgrad errechnet.
Beispiel:
Volumen aus Kristallschicht hk1 0,75 m3
Kristallisatmenge bei y = lkg/dm3 750 kg
Kristallgehalt des Magma 53 %
Trommelfüllung = 750 : 0,53 = Nutzungsgrad bei 1.750 kg Nennleistung 1.415 kg
1.415 x 100 : 1.750 = 80,8 %
Nach der Sirup-Abtrennung erfolgt der Reinigungsvorgang mittels Waschflüssigkeit aus dem Waschwasser-Rohr 6 mit den Düsen 7. Je nach Menge der Waschflüssigkeit ergibt sich eine Kristallisatauflösung und dadurch eine reduzierte Kristallisatschicht hk2. Erhält man aus hk2 eine Kristallisatmenge von 675 kg, so ergibt sich in Beziehung zur Kristallisatmenge von 750 kg ein Kristallerhaltungsgrad von 675 x 100 : 750 = 90 %.
Erst die kontinuierliche Kenntnis dieses Wertes ermöglicht eine gezielte Minimierung des Waschflüssigkeitseinsatzes, um den Prozeß unter Vermeidung zusätzlichen Energiebedarfs (Dampf für Rekristallisation aufgelösten Kristallisats), sowie Farbbildung und Zuckerverluste möglichst wirtschaftlich zu gestalten.
Da 1 kg Waschwasser ca. 3 kg Kristallisat auflösen, muß zur Erhöhung des Kristallerhaltungsgrades die Wassermenge auf ein Minimum reduziert werden. Für eine optimale Reinigung des Kristallisats ist die gleichmäßige Verteilung des Waschwassers auf die Kristallisatoberfläche wichtig. Da nach ca. 50 mm Eindringtiefe das Waschwasser in die Kristallisatschicht eine gesättigte Lösung entsteht, die dann ohne weitere Auflösung Reinigungsarbeit leisten kann, also an den Kristallen anhaftende Siruprestanteile austrägt, ist es zweckmäßig, mit großer Kristallisat-Schichtdicke zu arbeiten und die Waschwasser-Menge nicht in % auf die eingefüllte Magmamenge, sondern in kg pro m2 Kristallisat-Oberfläche zuzugeben.
Beispiel:
Es sind bei einer Kristallisat-Schichtdicke von 120 mm in einer 1.750 kg-Zentrifugen-Trommel mit 4,62 m2 Kristallisatoberfläche 5,0 kg Waschwasser pro m2 erforderlich, entsprechend 2 % auf die Magmamenge mit 23 kg pro Charge. Bei dieser Wassermenge würden sich 69 kg Zucker wieder auflösen, entsprechend 11,3% des Kristallisats. Hieraus ergäbe sich ein Kristallerhaltungsgrad von 88.7%. Bei einer auf 200 mm erhöhten Kristallisat-Schichtdicke mit nur 4,14 m2 Kristallisatoberfläche sind nur 20,7 kg Waschwasser pro Charge notwendig, was nur 1,14% benötigtes Waschwasser, bezogen auf die Magmamenge bei gleicher Reinigungsleistung entspricht. Hieraus ergibt sich bei gleichen angenommenen Werten für die Zusammensetzung des Magmas und des Kristallisats ein Kristallerhaltungsgrad von 93,5%. Der Kristallerhaltungsgrad erhöht sich dadurch um ca. 5 %-Punkte.
Düsenrohre, an denen die Spritzdüsen befestigt sind, sind üblicherweise feststehend oder nur schwer verstellbar angeordnet, so daß in der Praxis keine Verstellung erfolgt. Eine Anpassung des Abstandes der Düsen 7 zur Magmaoberfläche bei veränderter Kristallisat-Schichtdicke ist jedoch erforderlich, um bei Verringerung der Schichtdicke Überlappungen der Spritzschleier 8 mit der Folge einer annähernd doppelten Wasseraufgabe und damit einer erheblichen Auflösung von Kristallisat zu vermeiden bzw. bei Erhöhung der Kristallisat-Schichtdicke wasserfreie Stellen und damit eine ungenügende Reinigung zu verhindern. Eine einfache Verstellmöglichkeit des Waschwasser-Rohres 6 mittels eines Servomotors 6 auf einer Gleitschiene 20 mit Abstandsmarkierungen ist vorzusehen. Der Abstand wird vom Rechner aufgrund der Kristallisatschicht-Messung angegeben und der Servomotor entsprechend gesteuert.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge zur Behandlung einer Füllmasse in Form eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches, wobei
    in einem ersten Schritt die Füllmasse, und über einen Düsenstock eine Waschflüssigkeit, mengenregelbar in die Zentrifugentrommel eingegeben werden und während des Betriebes die Schichtdicke einer sich auf den Trommelwänden ablagernden Kristallisatschicht berührungsfrei gemessen wird;
    in einem zweiten Schritt in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Sollschichtdicke für die sich ablagernde Kristallisatschicht die Füllmassenzufuhr geregelt wird; und anschließend
    in einem dritten Schritt in Abhängigkeit von der nach Abtrennung des Sirups gemessenen Dicke der Kristallisat-Schicht hk1 die Zufuhr der Waschflüssigkeitsmenge geregelt wird, wobei die auf zugebende Waschflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der aus der Schichtdickenmessung errechneten Oberfläche der Kristallisat-Schicht zugeführt wird, wodurch dann eine reduzierte Kristallisat-Schicht hk2 erhalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berührungsfreie Schichtdickenmessung innerhalb der Schleudertrommel mittels einer Ultraschall-weg-Messung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Waschflüssigkeit über einen Düsenstock mit mehreren gleichmäßig verteilten Einzeldüsen erfolgt und der Abstand des Düsenstocks zur Oberfläche der sich auf der Trommelwandung ablagernden Feststoffschicht, bezogen auf die Düsenmündungen, in Abhängigkeit von der gemessenen Schichtdicke der Feststoffschicht eingestellt wird.
EP95106267A 1994-04-27 1995-04-26 Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge Expired - Lifetime EP0679722B1 (de)

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