第五章糖化車間設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算

1、第五章 糖化車間設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算一、煮沸鍋的設(shè)計(jì)及計(jì)算煮沸設(shè)備是糖化車間的重要設(shè)備，為了在麥汁煮沸時(shí)不帶入空氣，為了減少設(shè)備的投資以及提高熱能的利用率，本設(shè)計(jì)采用不銹鋼帶內(nèi)加熱加壓煮沸鍋，并對(duì)二次蒸汽進(jìn)行回收再利用，內(nèi)加熱器采用列管式加熱器，加熱蒸汽采用0.3MPa低壓蒸汽，鍋身材料選用1Cr18Ni9Ti不銹耐酸鋼。1容積：由物料衡算得煮沸前麥汁為543.7×195.4kg，則體積為：V有=543.7×195.4×1.04/(1.0475×1000)=105.5m3取充滿系數(shù)75%V總=105.5/0.75=140m32.尺寸：煮沸采用圓筒體球底，取圓

2、筒體高H直徑D=12則：D=1.15(140)1/3=7.63m 取D=8000mm H=4000mm頂點(diǎn)排汽管徑:d2/D2=1/301/50取d2/D2=1/40 d=948mm 取d=950mm頂蓋高h(yuǎn)=800mm3煮沸鍋強(qiáng)度：鍋身采用不銹鋼,受到的壓強(qiáng)較小,因此壁厚可以按以下公式計(jì)算:壁厚:S=PD/(2-P)+C其中P為最大壓力的1.05倍,取P=0.3Mpa材料許用壓力=127MPa 取0.8C為壁厚附加量取3mmS=0.3×6000/(2×127×0.8-0.3)+3=11.8mm 取S=12mm由于鍋蓋處承受壓力較小，可取為6mm4(1)加熱面積：

3、麥汁由98升至106，每小時(shí)耗用蒸汽量最大，該過(guò)程為10min。Q=543.7×195.4×0.95×(106-98)×60/10=48.4×105kcal/h采用0.3MPa的蒸汽溫度為134tm=(160-98)/ln(134-98)/(134-106)=31.8總傳熱系數(shù)K=1200kcal/(cm2·h·)加熱面積F=Q/(K·tm)48.4×105/(1200×31.8)=126.8 m3(2)內(nèi)加熱器設(shè)計(jì)：內(nèi)加熱器采用管殼式，固定管板，單管程列管。取F=130 m3，則130=3.1

4、4×0.025×(3-0.1)×nn=570 換熱管選用=25×2不銹鋼管，管長(zhǎng)1500mm，管數(shù)為570根。5煮沸鍋管路計(jì)算查化工原理(上)所有鋼管均為熱軋無(wú)縫鋼管。(1) 麥汁出口管至回旋沉淀槽：每鍋熱麥汁體積(煮沸前)：543.7×195.4×1.04/1.084=10.2×104L流量為：102/(30×60)=0.0567 m3/s,取麥汁流速為2.5m/s 管徑：d=(0.0567/(0.785×2.5)1/2=0.169 取=180×5mm鋼管(2) 洗滌水管：煮沸鍋體積為140

5、m3，洗滌水量為容積的6%，十分鐘洗完,流速為2m/s管徑d=(140×0.06/(10×60×2×0.785)1/2=0.094m(3) 蒸汽管路：蒸汽流量為:(48.4×105)/(490×1.65×3600)=1.66 m3/s，流速為30m/sd=(1.66/(0.785×30)1/2=0.266m取=299×8mm不凝性氣體出口管取=180×5mm(4) 排氣筒冷凝水管取=68×4鋼管。(5) 麥汁進(jìn)口管：15min進(jìn)完：V=543.7×102/1.08=50342

6、L=50.3m3 取流速為：3m/s d=(V/(0.785×3)1/2=(50.3/(60×15×0.785×3)1/2=0.154m 取=194×5mm(6) 二次蒸汽管路計(jì)算：取二次蒸汽流速為20m/s，煮沸40min蒸汽流量為：(543.7×195.4×0.03)/(0.7407×40×60)=1.79m3/s3kg/cm2壓力下密度為0.7407kg/m3d=(1.79/(0.785×20)1/2=0.338m 取=377×9mm二、其它設(shè)備設(shè)計(jì)及計(jì)算本工藝采用三鍋三槽體系，

7、由于專業(yè)設(shè)備大多未標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，因此要針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)量進(jìn)行不同的設(shè)備設(shè)計(jì)，現(xiàn)進(jìn)行糖化車間的基本設(shè)備的簡(jiǎn)單計(jì)算：(一) 糊化鍋：采用圓柱形鍋身，球形鍋底及圓錐頂蓋的結(jié)構(gòu)。鍋底設(shè)夾層，夾層采用直接蒸汽加熱(0.3MPa)，夾套耐壓(0.6MPa)，鍋底設(shè)有折葉漿式攪拌器，由電機(jī)通過(guò)立式渦輪減速箱直接帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn),鍋?lái)斢信牌芗帮L(fēng)帽，頂蓋有人孔、照明燈及進(jìn)料口，鍋身采用不銹鋼，鍋內(nèi)夾套用紫銅板。1 容積：由物料衡算知糊化液量為：58602930035160kg糊化醪液干物質(zhì)百分比：5860×(113)/3516014.5%因糊化醪密度為1059 kg/m3。糊化鍋有效體積為：V有

8、31560105933.2 m3取容量系數(shù)為60，糊化鍋容積為：V33.2/0.655 m32 尺寸：設(shè)鍋徑高比為：Dh1=21 鍋體積為：V=0.785D2h1+h2(D2/8+h22/6)解之可得： h1=2400mm=2.4m， D=4800mm=4.8m ，h2=1200mm=1.2m。有效體積：有效體積應(yīng)在人孔門邊以下500mm來(lái)計(jì)算：V=0.785D2(h1-0.5)+h22(D- h2/3)=54 m3本設(shè)計(jì)采用圓錐頂蓋,頂蓋150o， d2/D21/40(d為排汽管直徑) 故d760mm，鍋蓋高度取600mm。(二) 糖化鍋：糖化鍋是圓柱形器身，略帶錐形夾層底和弧形頂蓋的容器，

9、底部附有夾套，采用0.3MPa蒸汽加熱，鍋底處設(shè)有漿式攪拌器，鍋底設(shè)有一個(gè)糊化醪進(jìn)料管及一個(gè)通往煮沸鍋的出料管。鍋蓋設(shè)有一個(gè)人孔和照明燈，頂部有排氣管，設(shè)備材料可用不銹鋼。1 容積：由物料衡算知醪液量為：83180586013680102720kg糖化醪干物質(zhì)百分比：5860×(10.13)+13680×(1-0.06)/102720=17.4查表知：其密度為1070kg/m3。設(shè)有效體積不小于V有102720107096m3設(shè)Dh=21，一般有效容積按人孔門邊以下500mm計(jì)算，V總= V有/0.75=96/0.75=128 m32 尺寸：128=0.785×4

10、h3+h(4 h2/8+1/6)取球底高為1m，則h=0.3m，D=6.0m本設(shè)計(jì)采用圓錐頂蓋，頂角為150o取d2D2140，則d=950mm鍋蓋高度取800mm。(三) 過(guò)濾槽：過(guò)濾槽采用圓柱體，弧球形頂蓋與平底結(jié)構(gòu)，平底槽為三層，最上部為水平篩板，接著為麥汁收集器，最底層為可通入溫水保溫的夾套。過(guò)濾槽中心有一可升降的軸，帶動(dòng)四臂耕槽機(jī)。1容積：根據(jù)每噸原料需5m3槽有效容積，充滿系數(shù)為75，則：V有=19540×5/1000=97.7m3V總=V有/0.75=128m32尺寸：設(shè)每噸混原料所需過(guò)濾面積為5m3，則本工藝所需過(guò)濾面積為：S=19540×5/1000=97

11、.7 m2D=(S/0.785)1/2=11.156m，取D=11200mm過(guò)濾槽高度為:h= V總/(0.785D2)=130/(0.785×11.22)=1.32m，取h=1320mm3 過(guò)濾槽底部結(jié)構(gòu)：過(guò)濾槽篩板采用不銹鋼梯形鋼條焊接而成，開(kāi)孔率為20，上孔寬為0.6mm，下孔寬為2.5mm。篩板與麥汁收集底間距為30mm。過(guò)濾槽收集底間距為30mm。過(guò)濾槽收集器每1.5m2，分布一根麥汁收集管，管徑取40mm，按同心圓分布，最后匯集為3根總管，連接麥汁泵輸送麥汁，最終麥汁輸送可用活塞式氣流輸送設(shè)備。(四) 沉淀槽：沉淀槽用于將熱麥汁中的熱凝固物及酒花渣去除，采用平底圓筒結(jié)構(gòu)弧

12、形頂蓋結(jié)構(gòu)，麥汁由切線方向進(jìn)入，在槽內(nèi)回轉(zhuǎn)，將熱凝固物推向槽底中央，在水力噴射打碎后，先用洗滌水沖洗排出。1 尺寸：采用與煮沸鍋規(guī)格相同的沉淀槽。2 管徑：設(shè)流速為3m/s，麥汁30min內(nèi)泵完96/20×60×30=d2/4 d=150mm 取=159×4.5mm麥汁經(jīng)過(guò)變徑從切線口流進(jìn)，設(shè)進(jìn)槽流速為18m/s2d2=18D3 D=(1502×3/18)1/2=61.2mm故進(jìn)口管=68×3mm麥汁進(jìn)口位置大約為槽中麥汁量的1/3高度。(五) 冷卻器：采用薄板式冷卻器冷卻面積：麥汁由96冷卻至10，冷卻時(shí)間為2h，Q80.2×105

13、kcal 冷媒為2的冷水。tm=(85-2)/ln(96-2)/(96-85)=38.7取總傳熱系數(shù)為：K=1200kcal/(m2·h·)換熱面積為:S=Q/(K·tm)=80.2×105/(2×1200×38.7)=86.3m2取換熱面積為90m3板片技術(shù)參考見(jiàn)化工工藝技術(shù)手冊(cè)型號(hào)：BPR20A尺寸規(guī)格：1087×295×1mm 板片厚度：0.7mm設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa 最大流量：60m3/h換熱器尺寸：1087×295×240mm 角孔直徑：65mm 設(shè)計(jì)溫度：180 單片有效面積：0.

14、24m2板片數(shù)：86.3/0.24=359.6 取360片(六) 糖化車間泵的選擇：1 糊化鍋與糖化鍋之間的泵： 55m3糊化鍋在10分鐘內(nèi)泵完，故流量為(55/10)×60330m3/h 型號(hào)：IPT25036014/6 流量：360 m3/h 揚(yáng)程：14m 轉(zhuǎn)速：960r/min 功率：30KW 材料：1Cr18Ni9Ti2 糖化鍋及過(guò)濾槽之間的泵： 96m3的糖化鍋在10min內(nèi)泵完，故流量為(96/10)×60576m3/h 型號(hào)：IPT35060012/6 流量：600 m3/h 揚(yáng)程：12m 轉(zhuǎn)速：960r/min 功率：50KW 材料：1Cr18Ni9Ti3

15、過(guò)濾槽與中間槽之間的泵： 換熱面積 97.7m3的麥汁在15min內(nèi)泵完，故流量為(97.7/15)×60390m3/h 型號(hào)：IPT25036014/6 流量：360 m3/hr 揚(yáng)程：14m 轉(zhuǎn)速：960r/min 功率：30KW 材料：1Cr18Ni9Ti(七) 糖化車間CIP清洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 糖化車間的CIP系統(tǒng)擔(dān)負(fù)糊化鍋、糖化鍋、過(guò)濾槽、煮沸鍋等設(shè)備的內(nèi)部及連接管路、泵的清洗。CIP系統(tǒng)包括：清洗劑站、循環(huán)調(diào)節(jié)體系、執(zhí)行設(shè)備三部分。本工藝CIP清洗站配有兩種清洗劑：堿性清洗劑，5NaOH0.2%EDTA溶液，溫度80左右，酸性清洗劑3溶液或0.5%HNO3。工廠一般每生產(chǎn)1

16、520批次用85熱堿洗滌劑循環(huán)清洗一次，每15d左右用酸性清洗劑對(duì)設(shè)備內(nèi)表面及蒸汽加熱面循環(huán)清洗一次。本設(shè)計(jì)CIP清洗系統(tǒng)有4個(gè)罐，分別是：熱水、冷水、酸、堿罐。為了輸送到各設(shè)備，各罐備有高壓水泵，一般清洗時(shí)先用堿水清洗，再分別用熱水、冷水清洗，洗滌完畢后堿水過(guò)濾回收到堿液罐。各罐規(guī)格如下：（1） 堿罐：直徑：2500mm高度：3000mm容積：15m3（2） 酸罐： 直徑：2500mm高度：3000mm容積：15m3（3） 熱水罐：直徑：2000mm高度：1900mm容積：6m3（4） 冷水罐：直徑：2000mm高度：1900mm容積：6m3（5） 洗滌泵：型號(hào)：IH80-50-200流量：50m3/h揚(yáng)程：49mH2O氣蝕余量：2.5m轉(zhuǎn)數(shù)：2900r/min軸功率：15KW（6） 洗滌液回收泵：型號(hào)：IH80-50-200流量：25m3/h揚(yáng)程：12.3mH2O氣蝕余量：2.0m轉(zhuǎn)數(shù)：1450r/min軸功率：4KW第六章 糖化車間平面立面布置糖化車間布置應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理。本設(shè)計(jì)采用四層空間，一樓作為動(dòng)力的主要空間，在此安裝各動(dòng)力設(shè)備，包括連接管路、