本发明涉及制糖工艺技术领域,具体涉及一种制糖工艺蒸发i效汁汽循环利用新技术方案。
背景技术：
目前的甘蔗糖厂的规模大小不同，基本上都存在5吨/小时—50吨/小时的锅炉补充蒸汽给制糖工艺用汽，通过减温减压后进入蒸发i效罐汽鼓，目的是满足蒸发i效罐所需的换热蒸汽，保证入罐压力使各效汁汽能均衡使用，但减温减压是一种热损失。有的甘蔗糖厂补充得更多，造成较大的热经济损失。
甘蔗糖厂制糖工艺模式：锅炉产汽供给汽轮机发电，发电后的废汽经降温桶减温后进入蒸发i效汽鼓换热，汽轮机废汽换热后成为汽凝水(温度约120℃)回到锅炉作为入炉水。因为汽电不能平衡，所以从汽轮机出来的废汽满足不了制糖工艺用汽，都需要锅炉补充不等的新蒸汽减温减压与汽轮机废汽一起进入蒸发i效罐汽鼓。制糖工艺采用五效真空蒸发———蒸发i效罐汽鼓得到蒸汽的热量后，把蒸发i效罐内的蔗汁蒸发产生i效汁汽(压力0.1mpa；温度110℃)，然后蒸发i效汁汽分两路：一路抽去煮糖用汽，一路进入蒸发ii效汽鼓，换热给蒸发ii效罐汽鼓产生ii效汁汽(压力0.06mpa；温度102℃)，换热后的蒸发i效汁汽成为汽凝水(温度约110℃)回给锅炉用水。然后蒸发ii效汁汽分两路：一路抽去煮糖用汽，一路进入蒸发iii效汽鼓，换热给蒸发iii效罐汽鼓产生iii效汁汽(压力0.01mpa；温度96℃)，换热后的蒸发ii效汁汽成为汽凝水作为工艺用水。蒸发iii效汁汽也是一样原理传给蒸发四效罐产生，四效罐汁汽传给五效罐，最后进入真空喷射冷凝排放。由于从iii效汁汽往后的汁汽温度较低，满足不了煮糖工艺及部分蔗汁加热温度要求，而大量抽取蒸发i、ii效高品质的汁汽用，造成高品质的汁汽也不够用，就需要直接补充锅炉减温减压的蒸汽。
制糖工艺习惯把蒸发i效罐叫二次锅炉，因为锅炉产生的蒸汽在蒸发i效汽鼓换热后变成汽凝水，蒸发i效罐内的蔗汁受热产生汁汽，工艺用汽的90％都是由蒸发i效汁汽产生的。列如需要蒸发i效产生100大卡的汁汽热量才能满足制糖工艺用汽，则就需要锅炉产生100大卡的蒸汽，而这100大卡的热量就是汽轮机的废汽+锅炉减温减压补充蒸发。
制糖工艺自备电厂不论是采用以电定热还是以热定电运行模式，都避免不了电负荷的波动和锅炉燃烧不稳定的工况，这些不稳定工况的存在就会出现减电负荷、汽轮机排空现象，这样就造成进入蒸发i效罐汽鼓压力波动不稳定，严重影响蒸发系统，而对制糖工艺而言，蒸发系统的稳定是制糖工艺最关键的部分。
以上这些制糖工艺缺陷是现在制糖企业面临的普遍现象，是造成耗能高、物料不平衡、煮炼时间长等直接原因。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种制糖工艺蒸发i效汁汽循环利用，减少锅炉补充新蒸汽的新技术方案。
本发明采取的技术方案为：
一种制糖工艺i效汁汽循环利用新技术方案，即制糖工艺蒸发i效罐汁汽代替原锅炉补充蒸汽循环利用新技术，为了保证蒸汽进入蒸发i效汽鼓的热量不变，则采用一套新型蒸汽喷射式混合系统，所述混合系统与锅炉、蒸发i效汽鼓、降温桶管道连接，其将锅炉产生的高压驱动蒸汽与蒸发i效汽鼓产生的低压煮糖汁汽混合、真空抽吸、扩压、升压，送入到降温桶中供制糖工艺用气；所述混合系统主要由工作喷嘴、混合室及扩压管三部分组成，所述工作喷嘴采用了缩放喷嘴的结构形式,与混合室相通；所述混合室与扩压管之间还设有一段等截面的喉管,其作用是使工作蒸汽和被抽吸气体充分混合，以减少突然压缩损失和余速动能的损失；高压驱动蒸汽通过工作喷嘴后绝热膨胀，由于压差作用，被引射的蒸发i效汽鼓产生的低压煮糖汁汽被抽吸至混合室，两股汽流在混合室内混合，然后经喉管进入扩压管增压到用户所需压力使用。
优选地，在蒸发i效罐内设置有压力变送器，压力变送器信号与原锅炉补充蒸汽管路电动阀连接，当锅炉或汽轮机出现负荷波动，蒸汽流量变化时，蒸发i效罐汽鼓压力也会降低，当新型蒸汽喷射式混合系统收到蒸发i效汽鼓压力变化信号后，会传给锅炉蒸汽电动调节阀，由调节原锅炉补充蒸汽量引射蒸发i效汁汽量回i效汽鼓。这样就能较好地保证蒸发系统的稳定，系统投入自控后就能根据制糖工艺所需的蒸发i效压力恒压调节，改变了现有的蒸发系统压力波动现象，起到了减少锅炉补充蒸汽量，实现蒸发汁汽代替锅炉蒸汽目的，起到节能降耗效果。
优选地，上述新技术方案利用一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温系统，所述自动蒸汽平衡升温系统包括热交换设备，所述的热交换设备设于蒸发ii效汁汽管道上，并通过第一连接管道和第二连接管道与锅炉蒸汽管道相连通，蒸汽流量调节阀，所述的蒸汽流量调节阀设于蒸汽流入和流出热交换设备的管道上(我公司的专利创新技术，专利号2015200035485)，把蒸发ii效汁汽温度提升到115±5℃，与蒸发i效汁汽温度一致，减少蒸发i效汁汽抽去煮糖的量约20吨，改为由蒸发ii效汁汽代替。
本发明的有益效果是:制糖工艺蒸发i效汽鼓是一个传热分界线，锅炉燃烧产生的蒸汽热量在这里换热给蒸发i效汁汽，由蒸发i效汁汽分配的热量不够用时，需要锅炉再补充，本发明技术方案成功的把传热后的汁汽热量利用回到前端代替蒸汽热量，目前没有制糖企业把蒸发汁汽回到前端的实例，本发明技术首先把蒸发ii效汁汽母管升温，把原来抽用蒸发i效汁汽的改为抽用蒸发ii效汁汽，原来抽用蒸发ii效汁汽的改抽用蒸发iii效，把整个蒸发抽汽往后移，经过实践运行起到了很好的节能效果。由于蒸发抽汽后移，大大减少了蒸发i效的抽取量，具备了i效汁汽循环利用代替蒸汽的条件，改写了制糖工艺蒸发系统的现状，大大提高了制糖蒸发系统的稳定性，对稳定产品质量，减少蔗糖转化，保证物料平衡，减少了锅炉产汽量，减轻锅炉热负荷，提高蔗渣打包率，获得较大的热经济效益。
附图说明
图1为本发明技术方案工作流程图；
图2为本发明技术方案中新型蒸汽喷射式混合系统结构示意图；
图3为本发明技术方案中新型蒸汽喷射式混合系统工作过程变化图；
图中，1、工作喷嘴；2、混合室；3、扩压管；4、喉管；pc、压力变化曲线；vc、速度变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
实施例1
一种制糖工艺i效汁汽循环利用新技术方案，即制糖工艺蒸发i效罐汁汽代替原锅炉补充蒸汽循环利用新技术，为了保证蒸汽进入蒸发i效汽鼓的热量不变，如图1所示，采用一套新型蒸汽喷射式混合系统，所述混合系统与锅炉、蒸发i效汽鼓、降温桶管道连接，其将锅炉产生的高压驱动蒸汽与蒸发i效汽鼓产生的低压煮糖汁汽混合、真空抽吸、扩压、升压，送入到降温桶中供制糖工艺用气；如图2所示，所述混合系统主要由工作喷嘴(1)、混合室(2)及扩压管(3)三部分组成，所述工作喷嘴采用了缩放喷嘴的结构形式,与混合室相通；所述混合室与扩压管之间还设有一段等截面的喉管(4),其作用是使工作蒸汽和被抽吸气体充分混合，以减少突然压缩损失和余速动能的损失；高压驱动蒸汽通过工作喷嘴后绝热膨胀，由于压差作用，被引射的蒸发i效汽鼓产生的低压煮糖汁汽被抽吸至混合室，两股汽流在混合室内混合，然后经喉管进入扩压管增压到用户所需压力使用。
如图3所示，新型蒸汽喷射式混合系统的整个工作过程可分为三个阶段，具体描述如下：
⑴p点截面→2点截面为工作蒸汽在工作喷嘴内的膨胀增速阶段。
⑵2点截面→3点截面为工作蒸汽与被抽吸气体的混合阶段。
⑶3点截面→c点截面为工作蒸汽与被抽吸气体的混合物的压缩升压阶段。
抽出的轴封蒸汽在喉管内流动的过程中，会在喉管内的某一截面(4点)产生激波的现象，激波会导致混合物压力的突升(从p4升高到p5)和汽流速度的突降(从超音速v4降到亚音速v5)。当蒸汽从喉管流入到扩压管内后，其部分动能转化为压能，从而使其流速进一步降低，压力进一步上升至需达到的压力值pc，从而达到了蒸汽回收利用的目的。
实施例2
在实施例1的装置基础上，在蒸发i效罐内设置有压力变送器，压力变送器信号与原锅炉补充蒸汽管路电动阀连接，当锅炉或汽轮机出现负荷波动，蒸汽流量变化时，蒸发i效罐汽鼓压力也会降低，当新型蒸汽喷射式混合系统收到蒸发i效汽鼓压力变化信号后，会传给锅炉蒸汽电动调节阀，由调节原锅炉补充蒸汽量引射蒸发i效汁汽量回i效汽鼓。这样就能较好地保证蒸发系统的稳定，系统投入自控后就能根据制糖工艺所需的蒸发i效压力恒压调节，改变了现有的蒸发系统压力波动现象，起到了减少锅炉补充蒸汽量，实现蒸发汁汽代替锅炉蒸汽目的，起到节能降耗效果。
实施例3
在实施例2装置的基础上，如图1所示，还安装了一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温系统，所述自动蒸汽平衡升温系统包括热交换设备，所述的热交换设备设于蒸发ii效汁汽管道上，并通过第一连接管道和第二连接管道与锅炉蒸汽管道相连通，蒸汽流量调节阀，所述的蒸汽流量调节阀设于蒸汽流入和流出热交换设备的管道上(我公司的专利创新技术，专利号2015200035485)，把蒸发ii效汁汽温度提升到115±5℃，与蒸发i效汁汽温度一致，减少蒸发i效汁汽抽去煮糖的量约20吨，改为由蒸发ii效汁汽代替。
所述技术方案中，中压锅炉参数(3.5mpa、450℃)引射系数为1：1.5，利用1吨锅炉蒸汽可以引射1.5吨蒸发i效汁汽；次中压锅炉参数(2.5mpa、400℃)引射系数为1：1.35，利用1吨锅炉蒸汽可以引射1.35吨蒸发i效汁汽；
其热经济效益计算
(1)按锅炉每小时补充30吨蒸汽(3.82mpa、450℃)换算为蒸发i效汽鼓蒸汽量(0.2mpa、130℃)，忽略损失不计，则
30吨/小时÷(2727.1kj/kg÷3336.1kj/kg)
＝37吨/小时(30吨蒸汽，7吨水)
(2)按1:1.5的引射系统计算，利用15吨/小时锅炉蒸汽可引射22.5吨/小时蒸发i效汁汽，(系数1×15吨/小时锅炉蒸汽+1.5系数×15吨/小时蒸发i效汁汽＝37.5吨/小时混合蒸汽量)，满足原有的锅炉补充蒸发i效的热量，节约的减温水量约5吨/小时，忽略不计。
1、以目前中压锅炉吨汽耗燃材料量0.35t－0.45t计算(取中间数值0.4t，蔗渣按水份49％，热值1887kj/kg)，榨季按120天计算，则耗锅炉燃材料量约：
q＝30吨/小时×0.4吨/小时×24小时×120天＝34560吨蔗渣
2、现需要补充锅炉蒸汽量14吨/小时，则耗锅炉燃材料量约：q＝14吨/小时×0.4吨/小时×24小时×120天＝16128吨蔗渣
3、节约蔗渣量：
34560吨蔗渣—16128吨蔗渣＝18432吨蔗渣
4、按目前蔗渣市场价350元/吨，采用该技术后一个榨季产生经济效益为：
18432吨蔗渣×350元/吨＝645万元
5、热损失计算：ii效汁汽升温设计耗用汽轮机废汽量约12吨/小时(闭式换热)，每吨蒸汽焓值下降2872.4kj/kg－2824kj/kg＝48.4kj/kg，则
12t/h×(48.4kj/kg/3239.29kj/kg)＝0.18吨/小时
0.18吨/小时×24小时×120天＝518吨蔗渣
518吨蔗渣×350元/吨＝18.13万元
产生直接经济效益为：645万元—18.13万元＝626.87万元
即：甘蔗糖厂在榨季生产中，每节约一吨锅炉蒸汽，相当于产生626.87万元÷30吨＝21万元
四、经济前景预测
我区为中国产糖大省，甘蔗糖厂就有105家，日榨量从2000吨甘蔗——30000吨甘蔗不等，按去年16/17榨季的总榨蔗量4700万吨计算，取中间数值，每家糖厂节约蒸汽量10吨/小时，则
(一)产生经济效益
105家糖厂×10吨锅炉蒸汽＝1050吨蒸汽
按每节约一吨锅炉蒸汽产生21万元的效益计算，则
1050吨蒸汽×21万元＝2.2亿元
(二)减少环保烟尘排放，产生社会效益
按糖厂生物质锅炉设计参数，锅炉燃烧产一吨蒸汽就形成2000立方的烟尘排放，采用我公司的蒸发i效汁汽循环利用后，该新技术每一年榨季为我区减少烟尘大气排放量为：
105家糖厂×10吨/小时锅炉蒸汽＝1050吨/小时锅炉蒸汽
1050吨/小时×24小时×120天＝302.4万吨蒸汽
302.4万吨蒸汽×2000立方烟气＝60.48亿立方烟气。