Контроль та керування технологічним процесом бурякоцукрового виробництва

Основною метою керування цукробуряковим підприємством є одержання максимального прибутку від реалізації готової продукції

при мінімальний собівартості білого цукру та передбачених обмежень щодо витрат цукру в жомі, фільтропресовому осадку та в мелясі:

де С — собівартість цукру;

С — вартість допоміжних матеріалів;

Ц , Ц , Ц , Ц , Ц — вартість буряку,цукру, палива, вапна, меляси;

G — вихід білого цукру;

А — продуктивність цукрового заводу по буряку;

— відносні витрати вапна, води, жому, меляси, соку;

П — витрати цукру на виробництві,%;

С — вартість амортизації.

Цукробурякове виробництво, як об'єкт керування, можна розділити на такі структурні одиниці (рис. 24.5).

1. Транспортно-миюча дільниця.

2. Дифузійна дільниця, яка включає різання буряку і екстракцію з нього цукру.

3. Сокоочисна дільниця, що включає дефекацію, сатурацію, осадження, фільтрацію і сульфітацію.

4. Випаравувальна дільниця, в якій здійснюється згущення очищеного дифузійного соку в багатакорпусних апаратах з одержанням сиропу.

5. Продуктова дільниця, яка включає процеси уварювання, кристалізації і центрифугування, сушіння цукру, переробку зеленої патоки. Крім того, слід включати ще одну структурну одиницю, яка має допоміжне значення — вапново-газову дільницю, що постачає виробництво вапном та вуглекислим газом.

Проте, структурною схемою керування технологічними процесами передбачено такі операторські пункти керування окремими дільницями виробництва цукру:

- кагатний лан;

- механізований склад буряків;

- тракт подачі буряків та бурякомийна дільниця;

- бурякопереробна дільниця;

- сокоочисна дільниця;

- випарювальна станція;

- кристалізаційна дільниця;

- сушильна дільниця;

- жомосушильна дільниця;

- вапнова дільниця.

Для заводів потужністю менше ніж 3 тис.т на добу переробки буряків система децентралізованого керування виправдана була до того часу, коли на кожній дільниці розміщував індивідуальний пункт керування.

Головні вимоги щодо керування процесом дифузії цукру з буряків зводяться до найбільш повного вилучення цукру із буряко-

вої стружки, одержання дифузійного соку заданої концентрації та забезпечення заданої продуктивності екстрактора. Одночасно в апарат надходить сульфітована вода, жомопресова вода та пара. Виводяться з апарату жом та дифузійний сік. Регулювання здійснюється реміконтом.

Передбачена стабілізація параметрів: температура сокост-ружкової суміші по зонам апарату, рівень продукту в головній частині апарату, співвідношення витрат стружки, вода із підсуму-ванням витрат сульфітованої та жомопресової води, що пов'язано з нерівномірностью витрат останньої.

На рис. 24.2 була зображена узагальнена і значно спрощена параметрична схема керування цукробуряковим виробництвом, яка складається зі вказаних елементів.

Розглянемо послідовно перелічені елементи параметричної схеми. Оцінка якості буряку здійснюється під час його приймання на основі лабораторного аналізу зразків на місткість цукрози і бруду. Здійснюють регулярний облік витрат цукрози під час зберігання буряку в кагатах.

Робота транспортно-миючої дільниці оцінюється визначен-ним ступенем очищення буряку, продуктивністю і безперервністю. Безперервність процесу забезпечується ще запасом очищеного буряку в бункерах над бурякорізками, а чистота — часом миття. Основними керуючими параметрами можуть бути витрати води на миття G , кількість зворотної (рециркульованоі) води G , час миття "ч". Температура води t , безумовно, впливає на якість миття, але її слід віднести до збурюючих впливів на якість і кількість К та склад С забрудненного буряку.

Дифузійна дільниця цукрового заводу має поточне обладнання з безперервно діючою апаратурою. У дифузійній дільниці на першому етапі здійснюється контроль за якістю бурякової стружки. Контроль здійснюється періодично (через 2 години) лабораторним аналізом. Якість стружки оцінюється за її довжиною. Стружка вважається хорошою, якщо довжина її дорівнює (24...26) мм, а вміст браку і мезги не більше 3%. Пластинчата стружка повинна мати довжину не менше 24 мм. Керування здійснюється заміною і установкою бурякорізки.

Основними параметрами дифузійних апаратів, які підлягають контролю є витрати і якість соку, які оцінюють за вмістом сухих ревин (СР), вмісту цукру G кислотністю рН і температурою t . Якість соку визначають періодичним аналізом зразків (проб) що-

Рис. 24.5. Параметрична схема цукробурякового виробництва, як об 'єкта керування

години. Визначають також вміст цукру G у жомі. Дані результатів заносять до лабораторного журналу. Температура на вході, виході зі всіх підігрівачів і в дифузійному апараті вимірюється термометрами. Параметрами контролю, що забезпечують ці показники є: витрати G . температура води t , кількість додаваємої жомопресової води G , температурою суміші в дифузійному апараті t і часом екстракції , що забезпечує необхідну концентрацію цукру у соці і визначає витрати цукру в жомі. Температуру сушіння регулюють витратами G і температурою Г . Безперервна робота цієї дільниці залежить від злагодженної роботи різноманітного устаткування і надійно забезпечується лише автоматизованими засобами управління. Так, подавання буряку на завод повинно відповідати продуктивності бурякорізки, що повинна забезпечити нормальне завантаження дифузійного апарату. Безперервна робота забезпечується також системою сигналізації і диспетчерського зв'язку. З дифузійної дільниці сок надходить на очищення до сокоочисної дільниці. Робота цієї дільниці пов'язана з роботою вапновипалювальної печі, яка постачає сокоочисні дільниці випаленим вапном СаО та вуглекислим газом.

Основним завданням автоматичного контролю і керування сокоочисною дільницею є дотримання встановлених режимів очищення сирого дифузійного соку, що забезпечують задану

міру звільнення від нецукрів. У сокоочисній дільниці відбуваються складні інтеграційні фізичні і хімічні процеси, тобто процеси, які багаторазово повторюються, контроль і керування ними може бути забезпечено автоматачними пристроями. Основними параметрами керування є: витрати соку G , який складає (1,2... 1,3)% від витрат стружки, концентрація сухих речовин (СР = 15%), температура t і кислотність (лужність) рН соку, які опосередковано визначають ступінь очищення. Наприклад, лужність соку після попередньої дефекації і сатурації повинна бути рН = (10,8... 11,0). Ліс і періодичні контрольовані параметри використовують густину вапнового молока (1,19 кг/м ), кількість вільного вапна, швидкість осадження осадків 1-ої сатурації, контроль використання і т.д. Параметрами керування є: витрати G, температура час перебування соку в апаратах дільниці, тиск (витрати) газу, що надходить з печі G, концентрація в цьому газі (G ). Як і на попередній дільниці заводу, на сучасних підприємствах всі операції безперервні, а контроль і керування — автоматизовані. Необхідні температурні режими забезпечуються витратами пари і її тиском (G Р ). Вапново-газова дільниця по вина забезпечити сокоочисну дільницю розчином гашеного вапна (вап-новим молоком) визначеної густини (зазвичай р- 1,19) і вуглекислим газом, що містить певну концентрацію СО , а це,в свою чергу, забезпечується відповідними вимірювальними приладами контролю і автоматичними засобами керування.

Основними параметрами керування на випарювальній дільниці є: витрати очищаемого сиропу S, що пов'язані з продуктивністю посередньої дільниці і наступною продуктовою дільницею заводу, густина (концентрація) сиропу, що надходить з випарювання до продуктової дільниці, яка повинна дорівнювати 65% СР, рівень соку в окремих корпусах випарювальної установки, що забезпечує максимальну передачу теплоти. Параметрами керування можна вважати: витрати соку з сокоочисної дільниці S , температуру t витрати пари G у першому корпусі, відбір вторинної пари з окремих корпусів випарки. Під час очищення сиропу контроль здійснюють за концентрацією водневих іонів (величина рН) у сиропі та в клеровці після іх сульфітації.

Сироп, що надходить до продуктової дільниці на кристалізацію, повинен мати (62...65)% СР, вміст цукру = (58...59)%, нецукрів G = (4...5)%, доброякісність Дб = (89...91), лужність 0,005% СаО, забарвлення (15...20) одиниць. Сироп з кле-

ровкою жовтого цукру сульфітують до рН (7,5...8,0) нагрівають до 85 °С і фільтрують.

Як і дві попередніх дільниці заводу, випаровувальна станція діє безперервно, контроль і керування здійснюється автоматично. Продутова дільниця обладнана апаратами періодичної дії. Уварювання утфелю ведеться у вакуум-апаратах періодичної дії. Центрифугування на деяких підприємствах здійснюється на безперервно діючих центрифугах. Однак, ряд заводів ще обладнані центрифугами періодичної дії. Сушіння цукру здійснюється зазвичай в сушарках безперервної дії. Параметрами керування на цій дільниці є: концентрація сухих речовин (концентрація води) в утфелі та цукри. Для вимірювання цих параметрів застосовують різноманітні прилади. Експресні методи придатні для автоматичних систем керування і застосовуються на вимірах опосередкованих ознак (температура кипіння, електропровідність тощо).

При впровадженні у виробництво апаратури для безперервного уварювання утфелів технологічний процес цукробурякових заводів може бути безперервним.

Параметрами керування під час варіння є: тривалість варіння ( = 195...210 хв), витрати (підкачка) сиропу в різноманітні періоди варіння. Роботою центрифуг керують за визначеною програмою (циклом). При автоматизації центрифугування втручання оператора неприпустиме. Сушіння цукру здійснюється в сушарках безперервної дії. Параметрами керування є: вологість цукру (не більше 0,14%), а керуючими діями — витрати сушильного агенту L та основного продукту G Цукор розфасовують в мішки вагою 60 кг і відправляють споживачам. Рафінація цукру та надання йому певного товарного вигляду здійснюється на цукрорафінадних заводах.

Контрольні запитання до 24-го розділу

1. Дайте характеристику сировині для виробництва цукру та основним продуктам цукробурякового виробництва.

2. Основні етапи виробництва цукру.

3. Вилучення цукру із бурякової стружки.

4. Очищення дифузійного соку від домішок.

5. Випарювання соку та уварювання сиропу.

6. Фугування та сушіння цукру.

7. Керування процесами цукробурякового виробница.

8. Основні хімічні перетворення що відбуваються при виробництві цукру.

9. Фізико-хімічні явища що визначають основні технологічні операції виробництва цукру.

10. Лісі фізичні та хімічні явища покладені в основу приладів для визначення якості та контролю виробництва цукру.

11. Перелік приладів для контролю виробництвом цукру.

12. Основні види устаткування для виробництва цукру.

13. Сформулюйте загальну та часткову мету управління цукробуряковим виробництвом.

14. Виробництво цукру в Україні.