Устройство и принцип действия солодосушилки непрерывного действия типа ЛСХА

Содержание

Введение                                                                                                                    4

1.      Обзор литературных источников и анализа устройств

и работы  существующего оборудования, технологической линии,

аппаратурной схемы                                                                                           5

2.      Описание конструкции и принципа работы,

техническая характеристика аппарата                                                               6

2.1 Обоснование выбранных решений                                                          8

          2.2 Функциональное назначение оборудования в

технологической схеме производства                                                                     10

3.      Расчетная часть

     3.1 Тепловые расчеты машины (аппарата)                                                   12

4.      Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте оборудования                   16

    5. Вопросы охраны труда и техники безопасности                                          21

Заключение                                                                                                                27

     6. Список использованной литературы                                                              28

Приложения

Введение

    Рост производства пива традиционно опережает производство солода, дефицит которого из года в год растет. Ежегодно импортируется более 40 % солода, в основном из стран дальнего зарубежья. Сдерживающим фактором в ускоренном наращивании солодовенных мощностей служит проблема отечественных пивоваренных ячменей. В европейской части России в ряде областей (Липецкой, Воронежской, Курской, Белгородской, Тамбовской, Орловской) имеются хорошие почвенно-климатические условия для выращивания качественных ячменей. Сейчас районировано 33 сорта. Вместе с тем обеспеченность промышленности отечественным пивоваренным ячменем из года в год ухудшается и растет импорт ячменя.

    Для решения проблемы использования высококачественного отечественного ячменя разработана программа «Пивоваренный ячмень России» при поддержке Минсельхозпрода РФ. В ближайшие 3-5 лет существующая сегодня диспропорция между мощностями по производству пива и солода будет значительно снижена в результате строительства ряда крупных солодовен компаниями.

    Основным недостатком уже действующих предприятий является устаревшее оборудование, амортизация которого достигла 70-100%. Многие здания пивоваренных заводов старые, физически изношенны, для их обновления требуются большие капитальные вложения.

    Действующие предприятия должны стремиться к увеличению производительности, в том числе и за счет модернизации имеющегося оборудования.

1.      Обзор литературных источников и анализа устройств и работы существующего оборудования, технологической линии, аппаратурной схемы

Техническая характеристика солодосушилок разных типов

   Таким образом, на основании всесторонней проработки поставленной  задачи подобрали оптимальное по технико–экономическим показателям оборудование. Им является шахтная солодосушилка непрерывного действия типа ЛСХА.

2. Описание конструкции и принципа работы, техническая характеристика аппарата

   Линия начинается с комплекса оборудования, состоящего из зерноочистительных и сортирующих машин — воз­душных и зерновых сепараторов, цилиндрических и дисковых триеров, магнитных сепараторов.

   Следующий комплекс линии включает аппараты для мойки и замачивания ячме­ня. К ним относятся моечные и замочные аппараты, входящие в комплекс замочного отделения, а также установки непрерывного замачивания зерна.

   Ведущий комплекс линии состоит из оборудования для солодоращения, пред­ставленного ящичными солодорастильньши установками, солодовнями с передвиж­ной грядкой, статическими солодовнями с совмещенным способом, солодорастильньши барабанами и кондиционерами для пневматических солодовен.

    Наиболее значимым комплексом оборудования линии является оборудование для сушки солода.

К нему относятся сушилки периодического (горизонтальные и вертикальные) и непрерывного (шахтные и карусельные) действия с топочными уст­ройствами и калориферами.

   Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает обработку сухого со­лода и содержит росткоотбойные, солодополировочные и машины для измельчения солода.

    Одним из наиболее распространенных в на­стоящее время типов суши­лок являются вертикальные шахтные солодосушилки непрерывного действия ЛСХА

    В металлическом корпусе сушилки находятся вертикальные сетчатые шахты  и воздушные каналы. Шахты заполнены солодом, медленно продвигающимся сверху вниз непрерывным или пульсирующим потоком. Во избежание зависания солода между стенками шахты расширяются сверху вниз. Воздушные каналы раз­делены по высоте на 4 зоны воздухоподводящими коробами и пе­регородкой. Благодаря этому сушильный агент 4 раза зигзагооб­разно проходит через слой солода. Над корпусом сушилки располо­жена камера подвяливания. Свежепроросший солод подается по трубе, равномерно распределяется в камере подвяливания устрой­ством и продувается воздухом из помещения, подаваемым венти­лятором.

Затем солод направляется в загрузочные шахты, из которых сходит в сушильные секции. Снизу к корпусу сушилки при­соединены разгрузочные шахты с разгрузочными механизмами. Задвижки служат для прекращения выпуска солода из сушиль­ных шахт при необходимости.

    Холодный воздух вентилятором нагнетается в паровой кало­рифер, нагревается до 85 °С и подается в воздушный канал.

Го­рячий воздух проходит через движущийся слой солода в наружную воздушную камеру. В короба подается холодный наружный воз­дух, который смешивается с горячим и снижает его температуру. Таким образом регулируется температура сушильного агента и ско­рость продувания его через слой солода. Отработанный воздух вен­тилятором выбрасывается в атмосферу. Солод движется по шахтам сверху вниз, высушивается и разгрузочным механизмом  подается в приемную камеру, из которой удаляется шнеком.

   Длительность сушки и параметры отработанного воздуха свя­заны с температурой и расходом подаваемого агента сушки, высотой слоя солода, его влажностью и теплофизическими характеристика­ми.

Выбор режима работы сушилки производится на основании опытных данных, полученных при эксплуатации промышленных установок аналогичного типа.

   Техническая характеристика шахтной солодосушилки ЛСХА:

      Число ярусов 4

      Производительность на 1м2 основания сушильных решеток 690кг/м2

      Число шахт 10

      Продолжительность сушки 16-18ч

      Мощность эл.двигателей, кВт 49,6

      Размеры, мм:

          ширина по фронту 10800

          длина (глубина) 6162

      Высота зон:

          верхней 2740

          средней 2640

          нижней 2633

2.1 Обоснование выбранных решений

  Пивоваренная промышленность относится к числу немногих динамично развивающихся отраслей России. Именно здесь применяются солодосушилки.

   Целью сушки солода является снижение его влагосодержания с 43...44 до 3...4 % к общей массе, при которой становятся невозможными его самопроизвольные ферментативные изменения, которые зависят от скорости обезвоживания, температуры сушильного агента, его влажности и условий сушки. После тепловой обработки в сушильной камере солод приобретает специфический вкус, цвет и аромат, при этом часть высокомолекулярных белков свертывается, что в дальнейшем положительно сказывается на процессах осветления солода и пива. Ростки, придающие пиву неприятный горький вкус, при сушке становятся хрупкими и легко удаляются.

   Для обеспечения требуемых технологических свойств при сушке соблюдается              определенное соотношение между температурой сушильного агента и влажностью солода. Например, для светлого пивоваренного солода температура 40 °С допустима при влажности ~ 30 %, температура 50 °С - ~ 12 %, 60 °С - ~8 %. Темный солод сушат при более высокой температуре, чем светлый. Конечная температура светлого солода не превышает 85 °С, темного - 105 °С. Повышение температуры сушки солода с высокой влажностью приводит к образованию так называемого стекловидного солода. Это объясняется тем, что примерно при 60 °С происходит клейстеризация крахмала, который при дальнейшем нагревании образует твердую стекловидную массу. Такой солод трудно измельчается, плохо растворяется и даёт пониженный выход экстракта.

   На пивоваренных заводах эксплуатируются солодосушилки периодического и непрерывного действия.

    К солодосушилкам периодического действия относятся горизонтальные одно-, двух- и трехъярусные сушилки, а также вертикальные сушилки, которые в настоящее время имеют широкое распространение.

Сушка в этих сушилках происходит с перерывами для выгрузки сухого и загрузки свежепроросшего солода. Температура сушильного агента изменяется от 45 до 80... 105 °С.

   К солодосушилкам непрерывного действия относятся шахт­ные сушилки типа ЛСХА, карусельные сушилки КТИПП, а также статические солодовни, работающие по совмещенному способу.

   В сушилках разных типов сушка солода протекает в две стадии. В первой стадии удаляется гигроскопическая влага, а влажность солода легко снижается до 10 %. Во второй стадии, когда остаточная влага более прочно связана с коллоидной структурой солода, снижение влажности до 2.„5 % затруднено. На данной стадии сушки солод темнеет, появляются характерные аромат, цвет и вкус. В связи с этим сушилки для солода должны работать с переменным по зонам количеством воздуха.

    Недостатками солодосушилок периодического действия являются прекра­щение сушки (простой) и потери теплоты при загруз­ке, перезапуске с яруса на ярус vi выгрузке солода из сушилки, что отрицательно сказывается на качестве сухого солода.

   Основная масса влаги удаляется из солода в нача­ле сушки. В соответствии с закономерностями удалены я влаги желательно в начале процесса обеспечить боль­шую скорость воздуха, в конце - меньшую.

          2.2 Функциональное назначение оборудования в технологической схеме         производства

    Приготовление солода — сложный комплекс специфических процедур, состоящий из очистки, сортировки, замачивания и ращения зерна, а также обработки свежепроросшего солода.

   Солод, проросший при оптимальных условиях, имеет свежий огуречный запах. При наступлении анаэробного дыхания солод приобретает эфирный, яблочный запах. Основным признаком окончания проращивания является растворимость мучнистого тела зерна, чем свидетельствует легкое растирание его между пальцами.

   По принятой в производстве схеме по­ступивший на предприятие ячмень направляется на хранение в бункер, оттуда с по­мощью переключателей потока подается в промежуточный бункер. Из него после взвешивания на весах ячмень первично очищается в воздушно-ситовом сепараторе. Предварительно очищенное зерно взвешивается на весах и направляется в силос, где сохраняется до момента вторичной переработки. При необходимости провет­ривания ячмень из силоса направляется снова в бункер.

    Вторичная очистка ячменя предусматривает воздушно-ситовую сепарацию в ма­шине, отделение ферропримесей в магнитном сепараторе, отбор куколя и овсюга в триерах и разделение ячменя по крупности в ситовой машине. Фракции ячменя I и II сортов собираются в бункерах, а фракция III сорта направляется на корм скоту. На выходе из бункеров установлены распределители потока.

    Очищенный и отсортированный ячмень в определенном количестве дозатором засыпается в замочный чан 1, где отмывается от загрязнений и при необходимо­сти обрабатывается дезинфицирующими средствами. В чан 1 подаются вода и воз­дух, обеспечивающий перемешивание зерна.

Легкое зерно и мелкие примеси (сплав) во время мойки всплывают на поверхность и удаляются вместе с моечной водой. Вы­мытое зерно перекачивается в замочный чан 2, где его влажность повышается до 41...42 %. После окончания замачивания зерно с водой перекачивается в солодорастильный аппарат 3 для проращивания в течение 6...8 суток. В нем зерно продувается воздухом с относительной влажностью 96...98 % и температурой 12°С. При необхо­димости зерно орошается водой температурой 12°С. Температура зерна при этом должна быть 14...18°С.

   Из солодорастильного аппарата 3 продукт питателем 4 загружается в камеру подвяливания 5, а затем в вертикальные сетчатые каналы сушилки 6. Сушилка имеет до четырех зон, благодаря чему теплый воздух несколько раз проходит сквозь слой солода. Температура воздуха 40...85 °С, продолжительность сушки 24..36 ч в зависимости от конструкции сушилки.

    Сухой горячий солод из сушилки 6 очищается от ростков в росткоотбойной ма­шине 7. Ростки собираются в бункере 8. Сухой солод без ростков направляется в силос 9 на отлежку в целях повышения влажности оболочки и ее эластичности. Су­хой солод без ростков очищается от загрязнений, полируется в полировочной маши­не 10 и направляется в склад готового солода. Часть свежепроросшего солода, минуя сушилку, направляется в обжарочный барабан 11 для приготовления карамельного солода.

3.      Расчетная часть

3.1 Тепловые расчеты машины (аппарата)

        Рассчитать высоту сушильных шахт H (м), расход воздуха, нагнетаемого в калорифер зимой LКЗ (м3 / ч) и летом LКл (м3 /ч), расход добавочного воздуха зимой L ДЗ (м3/ ч) и летом LДЛ (м3/ ч), удельные расходы теплоты зимой qУД.З (кДж/кг) и летом qУД.Л (кДж/кг), удельные расходы топлива зимой GУД.З (кг/кг) и летом GУД.Л (кг/кг), если заданы: производительность сушилки по сухому очищенному солоду П = 20500 (кг/сут); количество сушильных шахт Z = 4; длина сушильной шахты – А = 4,0 (м); параметры наружного воздуха: температура зимой tОЗ = -10 °С, летом tОЛ  = - 20 °С, относительная влажность зимой φОЗ = 80 %, летом φОЛ = 60 %, параметры отработанного воздуха летом: температура t2Л = 30 °С, от­носительная влажность φ2Л = 80 %. Параметры отработанного воздуха зимой, температура t23  = 25 °С , относительная влажность φ23 = 75 %. Температура воздуха после калорифера

t1 = 85 °С.

              Производительность по свежевысушенкому  солоду Пс (кг/ч)

ПС = П ∙ (100 + Р)/(24-100),

где Р - количество ростков в солоде. (Р = 9 %).

ПС = 20500 ∙ (100 + 9) / (24 - 100) = 931,04

   Необходимая вместимость сушильных шахт V (м3)

V = KУ ∙ ПС ∙ τС / ρС ,

где KУ - коэффициент, учитывающий уменьшение объёма солода при сушке. (KУ - 0,8); τС - продолжительность сушки солода. (τС = 16 ч); ρС - средняя плотность солода в шахте во время сушки (кг/м3).

ρС =( ρСВ + ρСН) / 2

где ρСВ и ρСН - насыпные плотности сырого и сухого солода (ρСВ = 410 кг/м3; ρСН - 575 кг/ м3).

ρС = (410 + 575) / 2 = 492,5

V = 0,8 ∙ 931,04 ∙ 16 / 492,5 = 24,19

   Высота шахт Н (м)

,

где В - средняя ширина шахты  (В - 0,23 м); А - длина шахты, м;

   Количество воды, удаляемой из солода в процессе сушки W (кг/ч),

,

где WН и WК- влажность свежепроросшего солода, загружаемого в сушилку, и сухого, выгружаемого из сушилки (WН = 43 %, WК = 3,5  %).

              Расход воздуха зимой LЗ (кг/ч)

,

где X23 и X03 - влагосодержание отработанного и наружного воз­духа зимой, кг/кг. Определяется по диаграмме состояния влажно­го воздуха J-x по известным температурам и влажностям.

   Летом LЛ(кг/ч)

,

          где X2Л и X0З - влагосодержание отработанного и наружного воз­духа летом.

   В идеальных сушилках отсутствуют теплопритоки извне и потери теплоты. Поэтому в процессе сушки энтальпия сушильно­го агента не меняется. В действительных сушилках имеют место подвод теплоты с водой в сыром солоде QВ (кДж/ч) и потери теп­лоты на нагрев солода QН (кДж/ч) и в окружающую среду QП (кДж/ч).

QВ = W ∙ CВ ∙ tН ,

где CВ - удельная теплоемкость воды (CВ = 4,19 (кДж/(кг∙К)), tН - начальная температура солода по заданию, °С (tН = 16 °С).

QВ = 645,19 ∙ 4,19 ∙ 16 = 43253,537

   Потери   теплоты   на   нагрев   сухого   солода   в   сушилке QН (кДж/ч)

              QН  = ПС  ∙ СС ∙ (tК - tН),             

где СС – удельная теплоемкость сухого солода, кДж/кг.

.

где СО - удельная    теплоёмкость    сухих    веществ    солода

(СО = 1.423 кДж/(кг∙К)); температура солода на выходе из сушилки (tК = 82 °С).

QН = 931,04 ∙ 1,52 ∙ (825-16) = 93401,93

   Принимаем, что потери теплоты в окружающую среду рав­ны 12 % от общего её расхода. Тогда потери в окружающую среду QП (кДж/'ч)

QП = 0,12 ∙ qУД ∙ ПС ,

где qУД - удельный расход теплоты на сушку килограмма солода, кДж/кг

(qУД = 3600 кДж/кг).

QП = 0,12 ∙ 3600 ∙ 931,04 = 402209,28

   Разница в расходе теплоты в теоретической и действитель­ной сушилках

∆ (кДж/ч)

∆ = QВ - QН - QП .

∆ = 43253,537 – 93401,93 – 402209,28 = -452357,67

   Принимаем удельный расход теплоты на сушку одного ки­лограмма солода qУД = 3600 кДж/кг.

   Расход воздуха, нагреваемого   в калорифере LКЗ (кг/ч) зи­мой,             

,

где J23 , J03 , J13 - удельные энтальпии отработанного наружного воздуха и воздуха после калорифера зимой, кДж/кг. Определяют­ся по диаграмме состояния J-x по известным температурам и от­носительным влажностям.

   Летом

,

где J2Л , J0Л , J1Л - удельные энтальпии отработанного наружного воздуха и воздуха после калорифера летом, кДж/кг. Определяют­ся по диаграмме состояния J-x по известным температурам и от­носительным влажностям.

   Расход добавочного воздуха LД (кг/ч)

        зимой LДЗ = LЗ – LКЗ

       летом LДЛ = LЛ – LКЛ

        LДЗ = 53765,83 – 159926,41 = -106160,58

        LДЛ = 49630 – (-99470,65) = 149100,65

             Расход теплоты в калорифере QК (кДж/ч)

       зимой QКЗ = LКЗ ∙( J13 - J03),

        летом QКЛ = LКЛ ∙( J1Л - J0Л).

        QКЗ = 159926,41 ∙ 10 = 1599264,1

       QКЛ = -99470,65 ∙ (-27) = 2685707,55

   С учётом потерь теплоты в топке общий расход теплоты в сушилке      QО (кДж/ч)

      зимой QОЗ = КП ∙ QКЗ,

       летом QОЛ = КП ∙ QКЛ,

где КП - коэффициент, учитывающий потери теплоты (КП =1,18).

       QОЗ = 1,18 ∙ 1599264,1 = 1887131,64

       QОЛ = 1,18 ∙ 2685707,55 = 3169134,91

   Удельный расход теплоты на  1  кг высушенного солода qУД (кДж/кг)

       зимой qУД.З = 24 ∙ QОЗ / П,

       летом qУД.Л = 24 ∙ QОЛ / П.

       qУД.З = 24 ∙ 1887131,64 / 20500 = 2209,32

       qУД.Л = 24 ∙ 3169134,91 / 20500 = 3710,21

   Расход условного топлива на  1  кг высушенного солода GУ , кг/кг,

      зимой GУ = qУД.З  / QУСЛ,

      летом GУ = qУД.Л / QУСЛ,

где QУСЛ - рабочая теплотворная способность условного топлива

(QУСЛ = 29308 кДж/кг).

              зимой GУ = 2209,32 / 29308 = 0,075

     летом GУ = 3710,21 / 29308 = 0,130

   Сопоставили расходы условного топлива и расходы зимой и летом, сделали вывод: расход топлива летом превышает в 2 раза расход топлива зимой.

      4. Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте оборудования

   Монтаж оборудования для солодосушилки проводят силами сторонних организаций, так как объем работ сравнительно высок.

   Для выполнения монтажных работ также организуется временный коллектив из своих рабочих сил. Все оборудование монтируется в одном помещении. Место для монтажа каждой единицы оборудования должно быть заранее подготовлено. Поверхность фундамента должна быть ровной.

   Перед установкой на фундамент тщательно очищают механизм подъема секций от антикоррозионных покрытий, нанесенные на обработанные открытые и закрытые ограждения поверхностей. Очистка производится деревянной лопаткой и ветошью. Окончательно покрытия удаляют керосином или авиационным бензином, а чистые поверхности покрывают тонким слоем смазки.

   Детали и составные части, упакованные отдельно, очищают от антикоррозионных покрытий и устанавливают на механизм подъема и транспортирования, установка механизмов производится по уровню с помощью клиньев.

   Механизмы выверяют по плоскости станины в продольном и поперечном направлении. Отклонение плоскости штанги от горизонтального положения не должно превышать 0,8 мм на 100 мм в обоих направлениях. Затем колодцы фундаментных болтов заливают бетоном. После его затвердевания затягивают гайки фундаментных болтов, проверяя горизонтальность плоскости штанги.

    Механизмы могут быть установлены на полу или на уровне. Некоторые механизмы могут быть установлены на виброзащите. После внешнего осмотра опоры крепятся к раме механизма. Закрепив опоры гайками на раме, механизм опускают и смотрят, чтобы все опоры были нагружены равномерно.

   Если какая либо опора нагружена не равномерно, то ее положение регулируют с помощью проходного болта. Максимальный диапазон регулирования равен 10 миллиметров.

   Все механизмы устанавливают на бетонных площадках толщиной не менее 100 миллиметров с отклонением от горизонтали не более 4 миллиметров на длине 2 метра.

   Перед эксплуатацией оборудования необходимо проверить правильность работы всех систем автоматизации, а также правильность выполнения заземления. Все резьбовые соединения должны быть хорошо затянуты.

   При монтаже соблюдать все технические параметры, в том числе величины натяжения цепей и их ограждения.

   Во время работы оборудования необходимо следить за качеством и своевременностью смазки трущихся поверхностей.

   В дни санитароной обработки оборудования выполняется техническое обслуживание:

    чистка;

    подтягивание болтов;

    внешний осмотр;

    проверка подшипников и масляных устройств;

    В процессе эксплуатации оборудования нуждается в ремонте. Ремонты бывают: планово предупредительные, капитальные и текущие.

    Организация планово предупредительного ремонта является составной частью функции обеспечения стабильности технологических процессов в комплексной системе управления качеством продукции.

    Задачами планово-предупредительного ремонта является:

- продолжительное поддержание оборудования в работоспособном состоянии;

- обеспечение высокого коэффициента использования оборудования;

- предупреждение преждевременного износа оборудования;

- рациональная организация ремонта при минимальном простое линии во время работы;

- усовершенствование организации и методов ремонта, снижение материальных затрат на ремонт.

  Планово-предупредительный ремонт включает:

- техобслуживание;

- текущий ремонт;

- средний ремонт;

- капитальный ремонт;

    Возглавляет работу по проведению капитального ремонта главный инженер.

   Проведение средних и капитальных ремонтов проводится по разработанному годовому плановому графику.

   Порядок проведения по среднему и капитальному ремонту. Работу по проведению среднего и капитального ремонта осуществляет служба главного механика.

   При среднем ремонте проводят:

- выверка всей установки с частичной разборкой всех основных узлов и сменой или реставрацией отдельных наиболее изношенных деталей, не способных обеспечить нормальную работу до следующего ремонта.

   При капитальном ремонте производят:

- полная разборка оборудования;

- проверка всех узлов и деталей оборудования;

- доведение допусков и посадок взаимосопряженных деталей, определяющих точность и надежность работы оборудования до имевшихся при выпуске его заводом-изготовителем

- замена всех износившихся узлов и деталей или исправление их с доведением до размеров , установленных техническими требованиями;

- тщательная выверка, центровка и балансировка узлов и деталей оборудования;

- выверка в случае необходимости рамы установки.

   На основании дефектных ведомостей главный механик дает заказ ремонтной мастерской на изготовление деталей и узлов, отсутствующих на заводе.

Для своевременного обеспечения деталями оборудования, подлежащего ремонту, отдел главного механика не позднее, чем за 15 дней до начала проведения ремонта выписывается наряд.

   По окончании капитального ремонта на установку краской наносится дата окончания ремонта.

    Результаты приведенных ремонтов заносятся в книгу учета ремонтов.

   Для солодосушилки предусмотрены следующие виды ремонтов: капитальный, средний, текущий и техническое обслуживание. Капитальный ремонт проводят каждые 4года; средний ремонт проводят каждые 23 месяца; текущий 12 месяцев. Между плановыми ремонтами проводят 23 технических обслуживания. Категория ремонтосложности солодосушилки – 143, продолжительность капитального ремонта – 52 часа.

   Остановка оборудования на средний и капитальный ремонт производится начальником цеха в строгом соответствии с утвержденным графиком.

    Главный механик предприятия обеспечивает необходимой технической документацией на проведение всех видов ремонтных работ.                

   Объем средних и капитальных ремонтов устанавливается механиком цеха совместно с представителя отдела главного механика на основании дефектных ведомостей. Смета на капитальный ремонт составляется дополнительно.

    Текущей ремонт производится в связи с производственной необходимостью. При текущем ремонте проводят следующие работы:

устранение мелких дефектов в работе оборудования;

замена мелких быстроизнашивающихся деталей, износ которых достиг установленного предела.