RU124680U1

RU124680U1 - INSTALLATION FOR SULFITATION OF LIQUIDS OF SUGAR PRODUCTION

Info

Publication number: RU124680U1
Application number: RU2011141396/13U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Молотилин; Владимир Олегович Городецкий
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-02-10

Abstract

Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанный с ней трубопроводом циклон, струйный сульфитатор, корпус которого соединен с эжектором, содержащим камеру смешивания, снабженную патрубком подвода сернистого газа, и средство подвода сульфитируемой жидкости - центробежно-струйную форсунку, отличающаяся тем, что центробежно-струйная форсунка представляет собой камеру закручивания с соплом, выполненную в кожухе и имеющую три овальных отверстия, расположенных через 120° таким образом, что их продольные оси смещены под углом относительно продольной оси камеры, при этом часть линий взаимного пересечения каждой из поверхностей овального отверстия с цилиндрической камерой закручивания расположена тангенциально относительно поверхности камеры, а часть - радиально к последней.Installation for sulphitation of liquids in sugar production, including a furnace for burning sulfur, a cyclone connected to it by a pipe, a jet sulfitator, the body of which is connected to an ejector containing a mixing chamber equipped with a supply pipe for sulfur dioxide, and a means for supplying sulfitated liquid - a centrifugal jet nozzle, characterized the fact that the centrifugal jet nozzle is a swirling chamber with a nozzle made in the casing and having three oval holes located through 120 ° in such a way that their longitudinal axes are offset at an angle relative to the longitudinal axis of the chamber, while some of the lines of mutual intersection of each of the surfaces of the oval hole with a cylindrical twisting chamber are located tangentially relative to the surface of the chamber, and part radially to the latter.

Description

Полезная модель относится к сахарной промышленности, а именно к оборудованию для сульфитации жидкостей - соков, сиропов и воды для технологических нужд.The utility model relates to the sugar industry, and in particular to equipment for the sulfation of liquids - juices, syrups and water for technological needs.

Известна установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанное с ней трубопроводом средство для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы, и струйный сульфитатор, содержащий корпус, снабженный эжектором, камера смешивания которого снабжена средством подвода сульфитируемой жидкости и патрубком подвода сернистого газа. Средство для подвода сульфитируемой жидкости представляет собой патрубок, поперек которого установлен диск с отверстиями, через которые под давлением поступает жидкость и распыляется, создавая разрежение в камере смешивания, а средством для очистки сернистого газа от пыли и дожигания частиц серы служат гравитационная золоотделительная камера и охладитель. Заданное значение рН сульфитируемой жидкости поддерживается путем изменения степени открытия заслонки на трубопроводе подачи сернистого газа (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1998. - с.210-211).A known installation for sulfitation of liquids in sugar production, including a furnace for burning sulfur, a means connected to it for cleaning sulfur dioxide from dust and afterburning sulfur, and a jet sulfitator comprising a body equipped with an ejector, a mixing chamber of which is provided with means for supplying sulfitated liquid and a supply pipe sulfur dioxide. The means for supplying sulfitated liquid is a branch pipe, across which there is a disk with holes through which liquid flows under pressure and is sprayed, creating a vacuum in the mixing chamber, and the gravity ash separation chamber and cooler serve as a means for cleaning sulfur dioxide from dust and afterburning sulfur particles. The preset pH value of the sulfitated liquid is maintained by changing the degree of opening of the valve on the sulfur dioxide gas supply pipeline (Sapronov A.R. Sugar production technology. M .: Kolos, 1998. - p.210-211).

К недостаткам следует отнести то, что такая установка может обеспечивать высокую интенсивность массообменных процессов и соотношение расходов сульфитируемой жидкости и сернистого газа (коэффициент эжекции), необходимое для достижения оптимальной концентрации сульфит-ионов в жидкости, только при относительных расходах жидкости в диапазоне 80-100%. За пределами этого диапазона эффект сульфитации значительно снижается.The disadvantages include the fact that such an installation can provide a high intensity of mass transfer processes and the ratio of the flow rate of sulfitated liquid and sulfur dioxide (ejection coefficient), necessary to achieve the optimal concentration of sulfite ions in the liquid, only with relative flow rates in the range of 80-100% . Outside this range, the effect of sulfation is significantly reduced.

Так, при расходе жидкости ниже 80% от номинального коэффициент эжекции уменьшается, так как при истечении из отверстий диска струи уже не обладают скоростью и энергией, необходимой для образования мелкодисперсного факела распыла и заполнения всего сечения камеры смешивания. Вследствие уменьшения суммарной поверхности образующихся капель снижается растворимость сернистого газа, что приводит к паданию концентрации сульфит-ионов в жидкости ниже оптимального уровня.So, when the liquid flow rate is below 80% of the nominal, the ejection coefficient decreases, since when the jets expire from the holes of the disk, the jets no longer have the speed and energy necessary to form a finely dispersed spray jet and fill the entire cross section of the mixing chamber. Due to the decrease in the total surface of the droplets formed, the solubility of sulfur dioxide decreases, which leads to a decrease in the concentration of sulfite ions in the liquid below the optimal level.

При расходах жидкости больше номинального наблюдается перерасход сернистого газа и серы, растет коэффициент эжекции, что приводит к повышению концентрации сульфит-ионов выше оптимального. В этом случае используется заслонка на трубопроводе сернистого газа. Однако увеличение скорости газа приводит, с одной стороны, к увеличению уноса несгоревших частиц серы и пыли из сернистых печей, а с другой стороны, к снижению эффективности пылеулавливания в гравитационной золоотделительной камере.At liquid flow rates greater than the nominal one, an excess consumption of sulfur dioxide and sulfur is observed, the ejection coefficient increases, which leads to an increase in the concentration of sulfite ions above the optimum. In this case, a damper is used in the sulfur dioxide pipeline. However, an increase in gas velocity leads, on the one hand, to an increase in the entrainment of unburned sulfur particles and dust from sulfur furnaces, and, on the other hand, to a decrease in the efficiency of dust collection in a gravitational ash separation chamber.

Наиболее близким техническим решением является установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанное с ней трубопроводом средство для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы, и струйный сульфитатор, содержащий корпус, снабженный эжектором, камера смешивания которого снабжена средством подвода сульфитируемой жидкости и патрубком подвода сернистого газа. Средство подвода сульфитируемой жидкости представляет собой центробежно-струйную форсунку, а средство для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы - циклон, корпус которого снабжен теплоизоляцией. Форсунка содержит цилиндрическую камеру закручивания с соплом для распыла сульфитируемой жидкости. Камера закручивания снабжена подводящим патрубком, подключенным к ней таким образом, что его продольная ось смещена относительно поперечной оси камеры и часть внутренней поверхности этого патрубка расположена тангенциально относительно внутренней поверхности камеры, а часть ее - радиально к последней (Патент РФ №2184783, опубл. 10.07.2002 г.).The closest technical solution is the installation for sulphitation of liquids of sugar production, including a furnace for burning sulfur, an associated means for cleaning sulfur dioxide from dust and afterburning sulfur, and a jet sulfitator containing a body equipped with an ejector, the mixing chamber of which is equipped with a means for supplying sulfite liquids and sulphurous gas supply pipe. The means for supplying sulfitated liquid is a centrifugal jet nozzle, and the means for cleaning sulfur dioxide from dust and afterburning sulfur is a cyclone, the casing of which is provided with thermal insulation. The nozzle contains a cylindrical swirl chamber with a nozzle for spraying sulfitated liquid. The twisting chamber is equipped with a supply pipe connected to it in such a way that its longitudinal axis is offset relative to the transverse axis of the chamber and a part of the inner surface of this pipe is tangentially relative to the inner surface of the camera, and part of it is radial to the latter (RF Patent No. 2184783, publ. 10.07 .2002).

К недостаткам данной установки следует отнести то, что вследствие одностороннего подвода сульфитируемой жидкости в камеру закручивания затруднено поддержание постоянного угла распыла сульфитируемой жидкости и оптимальной величины коэффициента эжекции. Следовательно, процесс поглощения сернистого газа с последующим его растворением и образованием сульфит-ионов в подаваемой жидкости не соответствует условиям протекания эффективного массообмена.The disadvantages of this installation include the fact that due to the unilateral supply of sulfitated liquid into the swirl chamber, it is difficult to maintain a constant spray angle of sulfitated liquid and the optimal value of the ejection coefficient. Consequently, the process of absorption of sulfur dioxide with its subsequent dissolution and the formation of sulfite ions in the supplied liquid does not correspond to the conditions for effective mass transfer.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса массообмена и поддержание требуемой концентрации сульфит-ионов в обрабатываемой жидкости с оптимальным значением рН.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the mass transfer process and maintain the required concentration of sulfite ions in the treated fluid with an optimal pH value.

Технический результат достигается тем, что установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанный с ней трубопроводом - циклон, струйный сульфитатор, корпус которого соединен с эжектором, содержащим камеру смешивания, снабженную патрубком подвода сернистого газа, и средство подвода сульфитируемой жидкости - центробежно-струйную форсунку, при этом центробежно-струйная форсунка представляет собой камеру закручивания с соплом, выполненную в кожухе и имеющую три овальных отверстия для подвода сульфитируемой жидкости, расположенных через 120° таким образом, что их продольные оси смещены под углом относительно продольной оси камеры, при этом часть линий взаимного пересечения каждой из поверхностей овального отверстия с цилиндрической камерой закручивания расположена тангенциально относительно поверхности камеры, а часть - радиально к последней.The technical result is achieved by the fact that the installation for sulphitation of liquids of sugar production, including a furnace for burning sulfur, a pipeline connected to it - a cyclone, a jet sulfitator, the body of which is connected to an ejector containing a mixing chamber equipped with a supply pipe for sulfur dioxide, and means for supplying sulfitated liquid - a centrifugal-jet nozzle, while the centrifugal-jet nozzle is a swirling chamber with a nozzle, made in the casing and having three oval holes for water of sulfitated liquid located through 120 ° so that their longitudinal axes are offset at an angle relative to the longitudinal axis of the chamber, while some of the lines of mutual intersection of each of the surfaces of the oval hole with a cylindrical swirl chamber are located tangentially relative to the surface of the chamber, and some radially to the last .

Использование камеры закручивания с подводом обрабатываемой жидкости через три овальные отверстия вместо одностороннего подвода, как в прототипе, позволяет поддерживать постоянный угол распыла сульфитируемой жидкости и достигать оптимальной величины коэффициента эжекции, что приводит к повышению эффективности массообмена, т.е. поддержанию требуемой концентрации сульфит-ионов в обрабатываемой жидкости с соответствующим значением рН.The use of a swirl chamber with the supply of the processed fluid through three oval holes instead of a one-way supply, as in the prototype, allows to maintain a constant spray angle of sulfitated fluid and to achieve the optimal value of the ejection coefficient, which leads to an increase in mass transfer efficiency, i.e. maintaining the required concentration of sulfite ions in the treated fluid with an appropriate pH value.

На фиг.1 изображена схема установки для сульфитации жидкостей сахарного производства. На фиг.2 - продольный разрез центробежно-струйной форсунки с камерой закручивания; на фиг.3-поперечный разрез по А-А фиг.2.Figure 1 shows a diagram of an installation for sulfation of liquids in sugar production. Figure 2 is a longitudinal section of a centrifugal jet nozzle with a twisting chamber; figure 3 is a cross-section along aa of figure 2.

Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства содержит печь для сжигания серы 1, связанный с ней трубопроводом 2 через патрубок 3 циклон 4, покрытый снаружи теплоизоляцией, содержащий цилиндрическую часть 5, коническую часть 6 и бункер 7 для сбора осевших частиц пыли. Установка также содержит струйный сульфитатор 8, корпус 9 которого соединен с эжектором 11, соединенного через камеру смешивания 10 с кожухом 13 центробежно-струйной форсунки 12.Камера смешивания 10 снабжена патрубком подвода сернистого газа 14, который расположен за пределами конуса распыла жидкости. Корпус 9 струйного сульфитатора 8 имеет отводящий патрубок 15 для сульфитированной жидкости и патрубок 16 для отвода отработанного газа в атмосферу.Sugar liquids sulphitation installation comprises a furnace for burning sulfur 1, connected to it by a pipe 2 through a pipe 3, a cyclone 4, which is insulated externally, containing a cylindrical part 5, a conical part 6 and a hopper 7 for collecting settled dust particles. The installation also contains a jet sulfitator 8, the housing 9 of which is connected to an ejector 11, connected through a mixing chamber 10 to the casing 13 of the centrifugal jet nozzle 12. The mixing chamber 10 is equipped with a supply pipe for sulfur dioxide 14, which is located outside the liquid cone. The housing 9 of the jet sulfitator 8 has a discharge pipe 15 for sulfitated liquid and a pipe 16 for exhaust gas to the atmosphere.

Центробежно-струйная форсунка имеет цилиндрическую камеру закручивания 17 и сопло 18 (фиг.2 и 3), соосно присоединенные к камере смешивания 10. Камера закручивания 17 помещена в кожух 13, снабженный подводящим патрубком 19 для жидкости и имеет три овальных отверстия 20, расположенных через 120° таким образом, что их продольные оси смещены под углом относительно продольной оси камеры, при этом часть линий взаимного пересечения поверхности каждого овального отверстия с цилиндрической камерой закручивания расположена тангенциально относительно поверхности камеры, а часть -радиально к последней.The centrifugal jet nozzle has a cylindrical swirl chamber 17 and a nozzle 18 (FIGS. 2 and 3) coaxially connected to the mixing chamber 10. The swirl chamber 17 is housed in a casing 13 provided with a fluid supply pipe 19 and has three oval openings 20 located through 120 ° so that their longitudinal axes are offset at an angle relative to the longitudinal axis of the chamber, while some of the lines of mutual intersection of the surface of each oval hole with a cylindrical twisting chamber are located tangentially relative to the surface of the camera, and part radially to the latter.

Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства работает следующим образом.Installation for sulfation of liquids in sugar production works as follows.

В печь 1, где сжигается сера, поступает воздух из атмосферы. В результате сгорания серы он обогащается сернистым ангидридом. По трубопроводу 2, покрытому теплоизоляционным материалом, сернистый газ через патрубок 3 тангенциально поступает в циклон 4, также покрытый теплоизоляцией. Вращаясь в цилиндрической части 5 и конической части 6 циклона, газ под действием центробежных сил освобождается от пыли и частиц серы, которые догорают благодаря сохранению высокой температуры газа (около 400°C). Таким образом, циклон выполняет роль средства для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы. Очищенный сернистый газ под действием разрежения поступает в камеру смешивания 10 через патрубок 14.In furnace 1, where sulfur is burned, air enters from the atmosphere. As a result of the combustion of sulfur, it is enriched with sulfur dioxide. Through a pipe 2 coated with a heat-insulating material, sulfur dioxide through the pipe 3 tangentially enters the cyclone 4, also covered with thermal insulation. Rotating in the cylindrical part 5 and the conical part 6 of the cyclone, the gas under the action of centrifugal forces is freed from dust and sulfur particles, which burn out due to the high gas temperature (about 400 ° C). Thus, the cyclone acts as a means for cleaning sulfur dioxide from dust and afterburning sulfur. Purified sulfur dioxide gas under the influence of rarefaction enters the mixing chamber 10 through the pipe 14.

Жидкость, подлежащая сульфитации, насосом подается через патрубок 19 в пространство между стенкой кожуха 13 и стенкой камеры закручивания 17 центробежно-струйной форсунки (фиг.2). В камеру закручивания 17 жидкость поступает равномерно через три овальных отверстия 20 (фиг.2 и 3) таким образом, что часть жидкости подается тангенциально и приобретает максимальный момент вращения относительно оси камеры закручивания, а часть жидкости, направляемая в камеру радиально, имеет нулевой момент вращения и движется в центральной части камеры прямолинейно вдоль ее оси. В результате взаимодействия закрученного и осевого потоков на выходе из сопла 18 формируется заполненный конус распыла жидкости по всему сечению камеры смешивания 10. Струя распыленной жидкости, взаимодействуя с газовой фазой, передает ей кинетическую энергию. В результате интенсивного тепло- и массообмена сернистый газ практически мгновенно охлаждается до температуры жидкости и поглощается ею с образованием сульфит-ионов. В камере смешивания 10 образуется разрежение, которое обеспечивает поступление сернистого газа из печи 1 через циклон 4.The liquid to be sulfitated is pumped through the nozzle 19 into the space between the wall of the casing 13 and the wall of the swirl chamber 17 of the centrifugal jet nozzle (Fig. 2). The fluid enters the swirl chamber 17 evenly through three oval openings 20 (FIGS. 2 and 3) so that part of the fluid moves tangentially and acquires a maximum torque relative to the axis of the swirl chamber, and the part of the fluid directed radially into the chamber has zero torque and moves in the central part of the chamber rectilinearly along its axis. As a result of the interaction of the swirling and axial flows at the exit from the nozzle 18, a filled liquid spray cone is formed over the entire cross section of the mixing chamber 10. The jet of atomized liquid, interacting with the gas phase, transfers kinetic energy to it. As a result of intense heat and mass transfer, sulphurous gas is almost instantly cooled to the temperature of the liquid and is absorbed by it with the formation of sulfite ions. In the mixing chamber 10, a vacuum is formed, which ensures the flow of sulfur dioxide from the furnace 1 through the cyclone 4.

Полученная газожидкостная смесь тангенциально поступает в корпус 9 жидкостно-струйного сульфитатора 8, где под действием центробежных сил смесь разделяется на жидкую и газовую фазы. Сульфитированная жидкость по патрубку 15 подается на следующие стадии обработки, а отработанный газ, практически не содержащий сернистого ангидрида, удаляется через патрубок 16 в атмосферу.The resulting gas-liquid mixture tangentially enters the housing 9 of the liquid-jet sulfitator 8, where, under the action of centrifugal forces, the mixture is divided into liquid and gas phases. Sulfonated liquid through the pipe 15 is supplied to the following processing stages, and the exhaust gas, which is practically free of sulfur dioxide, is removed through the pipe 16 into the atmosphere.

Предлагаемая установка для сульфитации жидкостей позволяет повысить эффект сульфитации в диапазоне расхода жидкости от 50 до 120% к номиналу и снизить расход технической серы на 30% от нормативной величины и применима в сахарном производстве для сульфитации соков, сиропов с клеровкой и воды на диффузию при переработке сахарной свеклы и сахара-сырца.The proposed installation for sulphitation of liquids allows to increase the effect of sulphitation in the range of liquid flow from 50 to 120% of the nominal value and to reduce the consumption of technical sulfur by 30% of the standard value and is applicable in the sugar industry for sulphitation of juices, syrups with klerovka and water for diffusion in sugar beets and raw sugar.

Предлагаемая установка апробирована в производственных условиях на следующих сахарных заводах: Ленинградском, Динском и Тимашевском (Краснодарский край), Карачаево-Черкесском. По результатам апробации установлено, что предлагаемая установка для сульфитации жидкостей позволяет за счет стабилизации значения pH воды на диффузию увеличить производительность диффузионной установки до 105-110% к номиналу, сократить неучтенные потери сахарозы на диффузии примерно в 2 раза и повысить степень прессования свекловичного жома.The proposed installation was tested in production conditions at the following sugar factories: Leningrad, Dinsk and Timashevsky (Krasnodar Territory), Karachay-Cherkess. Based on the results of testing, it was found that the proposed installation for sulphitation of liquids allows stabilization of the pH of water for diffusion to increase the productivity of the diffusion plant to 105-110% to the nominal value, to reduce unaccounted for sucrose loss by diffusion by about 2 times and to increase the degree of pressing of beet pulp.

Claims

Installation for sulphitation of liquids in sugar production, including a furnace for burning sulfur, a cyclone connected to it by a pipe, a jet sulfitator, the body of which is connected to an ejector containing a mixing chamber equipped with a supply pipe for sulfur dioxide, and a means for supplying sulfitated liquid - a centrifugal jet nozzle, characterized the fact that the centrifugal jet nozzle is a swirling chamber with a nozzle made in the casing and having three oval holes located through 120 ° in such a way that their longitudinal axes are offset at an angle relative to the longitudinal axis of the chamber, while some of the lines of mutual intersection of each of the surfaces of the oval hole with a cylindrical twisting chamber are located tangentially relative to the surface of the chamber, and part radially to the latter.