Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu khả năng tiết kiệm năng lượng trong công nghệ sản xuất đường, ứng dụng cho Nhà máy đường Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:124

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Năng lượng sử dụng trong công nghệ sản xuất đường chủ yếu là điện, hơi, nhiệt; trong đó năng lượng hơi đóng vai trò quan trọng nhất. Hơi sử dụng trong công nghệ sản xuất đường chủ yếu là các loại hơi nước: Hơi áp suất cao, hơi trung áp và hơi bão hòa áp suất thấp. Luận văn tiến hành nghiên cứu khả năng tiết kiệm năng lượng trong công nghệ sản xuất đường, ứng dụng cho Nhà máy đường Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu khả năng tiết kiệm năng lượng trong công nghệ sản xuất đường, ứng dụng cho Nhà máy đường Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên

®Æng nguyªn tho¹i bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------------------------------- luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc ngµnh : c«ng nghÖ ho¸ häc C¤NG NGHÖ hãa häc Nghiªn cøu kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng, øng dông cho nhµ m¸y ®êng tuy hßa, tØnh phó yªn ®Æng nguyªn tho¹i 2007 - 2009 Hµ Néi 2009 Hµ néi - 2009
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------------------------------- ®Æng nguyªn tho¹i Nghiªn cøu kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng, øng dông cho nhµ m¸y ®êng tuy hßa, tØnh phó yªn luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc ngµnh : c«ng nghÖ ho¸ häc NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN BIN Hµ néi - 2009
MôC LôC Trang Më §ÇU ........................................................................................................... 1 PHÇN 1. TæNG QUAN ................................................................................... 3 CH¦¥NG 1. TæNG QUAN VÒ C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT §¦êNG ..... 3 1.1.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng .............................................................. 3 1.1.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp ®êng ........................ 3 1.1.1.2. Qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng ...................................................... 4 1.1.1.3. Qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng b»ng ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh .............................................................................................. 5 1.1.2. Giíi thiÖu vÒ Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa, tØnh Phó Yªn ................. 10 CH¦¥NG 2. VÊN §Ò N¡NG L¦îNG TRONG C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT §¦êNG ......................................................................................... 12 1.2.1. Nhu cÇu sö dông h¬i trong nhµ m¸y ®êng .................................. 12 1.2.2. S¬ ®å cÊp h¬i trong nhµ m¸y ®êng ............................................. 13 1.2.3. Tiªu thô h¬i trong c¸c c«ng ®o¹n cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng. 14 1.2.4. C« ®Æc níc mÝa ........................................................................... 15 CH¦¥NG 3. HÖ THèNG C¤ §ÆC TRONG C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT §¦êNG ..................................................................................................... 16 1.3.1. Nh÷ng ®Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh c« ®Æc .......................................... 16 1.3.2. HÖ thèng c« ®Æc nhiÒu nåi trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng ....... 17 1.3.2.1. Nguyªn t¾c c« ®Æc nhiÒu nåi .............................................. 18 1.3.2.2. Giíi h¹n nhiÖt ®é cña h¬i ®èt ............................................. 18 1.3.2.3. Giíi h¹n ®é ch©n kh«ng nåi cuèi ....................................... 19 1.3.2.4. Sè nåi thÝch hîp trong hÖ thèng c« ®Æc nhiÒu nåi ............. 20 CH¦¥NG 4. C¸C BIÖN PH¸P TIÕT KIÖM N¡NG L¦îNG H¥I TRONG C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT §¦êNG ......................................... 23 1.4.1. Nguyªn t¾c chung lµm gi¶m lîng h¬i tiªu hao cho c«ng nghÖ .. 23
1.4.1.1. Sö dông h¬i thø thay thÕ cho h¬i th¶i ................................ 23 1.4.1.2. N©ng cao hÖ sè truyÒn nhiÖt cho thiÕt bÞ c« ®Æc................ 24 1.4.1.3. Gi¶m tèi ®a nhiÖt tæn thÊt ra m«i trêng xung quanh ....... 25 1.4.2. C¸c biÖn ph¸p lµm gi¶m lîng h¬i tiªu hao cho c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng.............................................................................................. 26 1.4.2.1. Sö dông c¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i ............................................. 26 1.4.2.2. Lùa chän ph¬ng ¸n c« ®Æc hîp lý ................................... 31 1.4.2.3. T¨ng cêng viÖc sö dông h¬i thø thay thÕ cho h¬i th¶i .... 32 1.4.2.4. TËn dông h¬i tù bèc cña níc ngng ................................ 35 1.4.2.5. TËn dông nhiÖt tõ níc ngng .......................................... 36 1.4.2.6. Sö dông h¬i thø nåi c« ®Æc cuèi ........................................ 37 1.4.2.7. Gi¶m tèi ®a tæn thÊt nhiÖt ra m«i trêng xung quanh....... 37 1.4.2.8. C¸c biÖn ph¸p kh¸c ........................................................... 38 PHÇN 2. PH¦¥NG PH¸P NGHI£N CøU .................................................... 42 2.1. §èi tîng nghiªn cøu .......................................................................... 42 2.2. Néi dung nghiªn cøu ........................................................................... 42 2.3. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu ..................................................................... 42 2.3.1. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt ................................................................ 42 2.3.2. TÝnh c©n b»ng nhiÖt lîng .......................................................... 43 2.3.2.1. HÖ thèng gia nhiÖt níc mÝa ............................................ 43 2.3.2.2. HÖ thèng nÊu ®êng ......................................................... 44 2.3.2.3. HÖ thèng c« ®Æc nhiÒu nåi ................................................ 44 2.3.3. TÝnh ph¬ng ¸n sö dông h¬i hiÖu qu¶ ........................................ 48 2.4. Ph¬ng ¸n c¶i tiÕn c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng t¹i Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa, n¨ng suÊt 1500 tÊn mÝa/ngµy ............................................................ 49 2.4.1. Kh¶o s¸t hÖ thèng c« ®Æc hiÖn t¹i cña Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa .... 49 2.4.2. §Ò xuÊt ph¬ng ¸n sö dông tiÕt kiÖm n¨ng lîng ........................... 50 PHÇN 3. KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN ......................................................... 51 3.1. TÝnh to¸n s¬ bé lîng h¬i tiªu thô cho c¸c c«ng ®o¹n ......................... 51 3.1.1. Níc chÌ trong vµ mËt chÌ ........................................................... 51
3.1.2. Nhu cÇu h¬i c«ng nghiÖp .............................................................. 51 3.1.2.1. Gia nhiÖt níc chÌ .............................................................. 52 3.1.2.2. C« ®Æc níc chÌ ................................................................. 52 3.1.2.3. NÊu ®êng .......................................................................... 53 3.2. Tiªu hao h¬i cho c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng ........................................ 54 3.2.1. HÖ c« ®Æc 4 nåi kh«ng trÝch h¬i thø ............................................. 54 3.2.2. HÖ c« ®Æc 4 nåi trÝch h¬i thø nåi 1 ............................................... 55 3.2.3. HÖ c« ®Æc 4 nåi trÝch h¬i thø nåi 1 vµ nåi 2 ................................. 56 3.2.4. HÖ c« ®Æc 4 nåi trÝch h¬i thø nåi 1, nåi 2 vµ nåi 3 ....................... 58 3.2.5. HÖ c« ®Æc 5 nåi kh«ng trÝch h¬i thø ............................................. 61 3.2.6. HÖ c« ®Æc 5 nåi trÝch h¬i thø nåi 1 ............................................... 63 3.2.7. HÖ c« ®Æc 5 nåi trÝch h¬i thø nåi 1 vµ nåi 2 ................................. 64 3.2.8. HÖ c« ®Æc 5 nåi trÝch h¬i thø nåi 1, nåi 2 vµ nåi 3 ....................... 66 3.2.9. HÖ c« ®Æc 5 nåi trÝch h¬i thø nåi 1, nåi 2, nåi 3 vµ nåi 4 ............. 67 3.3. X©y dùng ch¬ng tr×nh tÝnh to¸n cho hÖ thèng c« ®Æc 4 nåi vµ 5 nåi ... 70 3.3.1. Ph¬ng ¸n c« ®Æc 4 nåi cã trÝch h¬i thø nåi 1, nåi 2 vµ nåi 3 ........... 70 3.3.2. Ph¬ng ¸n c« ®Æc 5 nåi cã trÝch h¬i thø nåi 1, nåi 2, nåi 3 vµ nåi 4 .. 74 3.4. Ph¬ng ¸n c¶i tiÕn c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng t¹i Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa, tØnh Phó Yªn ........................................................................................ 76 3.4.1. S¬ ®å ph©n phèi h¬i hiÖn t¹i cña Nhµ m¸y ................................... 76 3.4.1.1. S¬ ®å ph©n phèi h¬i ............................................................. 76 3.4.1.2. C¸c ®iÒu kiÖn vÒ c«ng nghÖ ................................................ 77 3.4.1.3. C¸c ®iÒu kiÖn vÒ thiÕt bÞ ...................................................... 77 3.4.2. Lîng h¬i tiªu hao cho tõng c«ng ®o¹n t¹i Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa ......................................................................................................... 78 3.4.3. NhËn xÐt hiÖu qu¶ lµm viÖc cña hÖ thèng ..................................... 78 3.4.4. §Ò xuÊt ph¬ng ¸n c¶i tiÕn c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng cho Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa ............................................................................... 80 KÕT LUËN ..................................................................................................... 82 TµI LIÖU THAM KH¶O ............................................................................... 83
PHô LôC ........................................................................................................ 85 PHô LôC 1................................................................................................ 85 PHô LôC 2................................................................................................ 86 Phô lôc 3................................................................................................ 87 Phô lôc 4.............................................................................................. 101 tãm t¾t luËn v¨n ................................................................................ 116 abstract .................................................................................................. 117
-1- Më §ÇU Víi sù ph¸t triÓn ngµy cµng m¹nh mÏ cña nhiÒu ngµnh khoa häc kü thuËt th× vÊn ®Ò n¨ng lîng lu«n ®îc c¸c quèc gia ®Æt lªn hµng ®Çu. Bªn c¹nh viÖc t×m ra c¸c nguån n¨ng lîng míi thay thÕ cho c¸c nguån nhiªn liÖu truyÒn thèng ®ang ngµy cµng c¹n kiÖt th× viÖc nghiªn cøu c¸c biÖn ph¸p nh»m tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt còng ®ang ®îc quan t©m. Còng nh c¸c ngµnh khoa häc kü thuËt kh¸c, trong ngµnh c«ng nghiÖp mÝa ®êng th× n¨ng lîng tiªu thô nhiÒu ®Õn møc lµ mét trong c¸c yÕu tè ¶nh hëng lín ®Õn gi¸ thµnh s¶n phÈm. N¨ng lîng sö dông trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng chñ yÕu lµ ®iÖn, h¬i, nhiÖt; trong ®ã n¨ng lîng h¬i ®ãng vai trß quan träng nhÊt. H¬i sö dông trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng chñ yÕu lµ c¸c lo¹i h¬i níc: h¬i ¸p suÊt cao, h¬i trung ¸p vµ h¬i b·o hßa ¸p suÊt thÊp. ViÖc nghiªn cøu c¸c biÖn ph¸p tiÕt kiÖm n¨ng lîng h¬i trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng kh«ng nh÷ng lµm gi¶m lîng nhiªn liÖu tiªu thô nh than, dÇu FO mµ cßn tham gia vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ra ®iÖn n¨ng phôc vô nhu cÇu cho nhµ m¸y. H¬n n÷a, lîng b· mÝa d tõ qu¸ tr×nh ®èt b· mÝa sÏ lµ nguån nguyªn liÖu cho ngµnh c«ng nghÖ s¶n xuÊt giÊy, v¸n Ðp,… Trªn thÕ giíi, vÊn ®Ò tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng ®· ®îc quan t©m tõ khi ngµnh c«ng nghiÖp mÝa ®êng ra ®êi; ®Æc biÖt ë c¸c nhµ m¸y ®êng cñ c¶i - n¬i mµ kh«ng cã b· mÝa ®Ó phôc vô nhu cÇu ®èt lß h¬i th× vÊn ®Ò tiÕt kiÖm n¨ng lîng lu«n ®îc ®Æt lªn hµng ®Çu. Ngµnh c«ng nghiÖp mÝa ®êng ë ViÖt Nam cßn non trÎ so víi c¸c níc trªn thÕ giíi. Trong nh÷ng n¨m ®Çu míi thµnh lËp, do cha chó ý ®Õn vÊn ®Ò tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng nªn lîng h¬i tiªu hao lµ rÊt lín (chiÕm tõ 55 - 60 tÊn h¬i/100 tÊn mÝa). Do lîng h¬i tiªu hao cho c«ng nghÖ rÊt lín nªn kh«ng ®ñ b· mÝa ®Ó ®èt lß h¬i; v× vËy c¸c nhµ m¸y cÇn sö dông c¸c lo¹i nhiªn liÖu truyÒn thèng kh¸c nh than, dÇu FO,… §iÒu nµy lµm t¨ng gi¸ thµnh s¶n phÈm, gi¶m kh¶ n¨ng c¹nh tranh víi c¸c s¶n phÈm níc ngoµi. HiÖn nay, c¸c nhµ m¸y ®êng trong níc kh«ng ngõng nghiªn luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-2- cøu c¸c kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ ®Ó võa ®¶m b¶o chÊt lîng s¶n phÈm võa gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, t¨ng kh¶ n¨ng c¹nh tranh cña s¶n phÈm trªn thÞ trêng. Kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng lîng h¬i trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: ®iÒu kiÖn trang thiÕt bÞ, tr×nh ®é tù ®éng hãa, tr×nh ®é qu¶n lý s¶n xuÊt, vËn hµnh thiÕt bÞ, viÖc ph©n phèi h¬i cho toµn nhµ m¸y hîp lý vµ ®Æc biÖt lµ viÖc bè trÝ hÖ thèng c« ®Æc. C¸c yÕu tè nµy kh«ng chØ ®¶m b¶o ®îc c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ, yªu cÇu vÒ chÊt lîng s¶n phÈm mµ cßn cho phÐp tiÕt kiÖm ®îc n¨ng lîng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trªn cë së ph©n tÝch trªn, t«i chän ®Ò tµi cho b¶n luËn v¨n th¹c sÜ cã tiªu ®Ò: “nghiªn cøu kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng lîng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng, øng dông cho nhµ m¸y ®êng tuy hßa, tØnh phó yªn” Môc ®Ých cña ®Ò tµi lµ: - Nghiªn cøu nh÷ng c«ng ®o¹n cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng theo yªu cÇu n¨ng lîng. Cô thÓ tÝnh to¸n lîng h¬i tiªu thô cho c¸c c«ng ®o¹n gia nhiÖt, c« ®Æc vµ nÊu ®êng. Tõ ®ã ®a ra ph¬ng ¸n sö dông h¬i tiÕt kiÖm nhÊt. - Kh¶o s¸t c«ng nghÖ s¶n xuÊt hiÖn t¹i cña Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa. Tõ ®ã ®a ra ph¬ng ¸n ®Ó tiÕt kiÖm n¨ng lîng cho Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa, tØnh Phó Yªn. luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-3- PHÇN 1. TæNG QUAN CH¦¥NG 1. TæNG QUAN VÒ C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT §¦êNG 1.1.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng 1.1.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp ®êng [3,13,17] §êng rÊt quan träng trong cuéc sèng hµng ngµy cña con ngêi. §êng kh«ng chØ lµm gia t¨ng vÞ ngon vµ mµu s¾c cña thùc phÈm mµ cßn cã nh÷ng ®Æc tÝnh kh¸c (nh dïng lµm chÊt b¶o qu¶n, chÊt nÒn cho qu¸ tr×nh lªn men, nguån gèc t¹o ra n¨ng lîng,…). Tõ xa, ®êng ®îc lÊy tõ mËt ong vµ qu¶ d¹i. XÐt vÒ gãc ®é lÞch sö, ®êng mÝa xuÊt hiÖn kh¸ muén mÆc dï c©y mÝa ®îc trång tõ rÊt sím, tõ kho¶ng 3000 n¨m tríc c«ng nguyªn. Trong suèt thêi gian dµi tõ thêi kú Cæ ®¹i cho ®Õn thêi kú Trung cæ, viÖc s¶n xuÊt ®êng lµ hoµn toµn b»ng ph¬ng ph¸p thñ c«ng, dïng søc ngêi hoÆc søc ®éng vËt ®Ó trÝch ly níc mÝa. Sau ®ã ngêi ta thu håi ®êng trong níc mÝa trªn c¸c ch¶o nÊu ®êng ®îc ®un nãng b»ng cñi. Níc ®êng ®îc c« ®Æc tíi nång ®é yªu cÇu vµ ®îc lµm nguéi ®Ó kÕt tinh. Qu¸ tr×nh nµy tiªu hao rÊt nhiÒu n¨ng lîng vµ chØ thu ®îc ®êng n©u víi chÊt lîng thÊp. Nh÷ng bíc tiÕn quan träng nhÊt trong lÞch sö ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp ®êng mÝa lµ viÖc ph¸t minh ra m¸y Ðp 2 trôc ®øng (n¨m 1637), sö dông hÖ thèng c¸c nåi lµm s¹ch vµ nÊu ®êng liªn tiÕp (n¨m 1650). Sù khan hiÕm nhiªn liÖu ®· lµm n¶y sinh ý tëng sö dông b· mÝa lµm nhiªn liÖu ®un nãng níc mÝa vµ nÊu ®êng tõ n¨m 1675. N¨ng lîng tõ h¬i níc ®îc t×m ra n¨m 1722 vµ b¾t ®Çu ®îc ¸p dông vµo ngµnh ®êng tõ n¨m 1800 ®· lµm thay ®æi s©u s¾c ngµnh s¶n xuÊt ®êng dÉn ®Õn viÖc ph¸t minh ra hÖ nhiÒu m¸y Ðp (n¨m 1794), nåi nÊu ®êng ch©n kh«ng (n¨m 1813), m¸y ly t©m (n¨m 1837), hÖ c« ®Æc nhiÒu nåi (1844) vµ m¸y xÐ t¬i mÝa (n¨m 1854). C¸c ph¸t minh nµy ®· t¹o c¬ së ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt ®êng mÝa hiÖn ®¹i cã n¨ng suÊt cao vµ c«ng suÊt lín nhê c¬ khÝ hãa qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. §Æc biÖt, Rillieux ®· ph¸t minh ra hÖ thèng c« ®Æc nhiÒu nåi vµ biÖn ph¸p trÝch h¬i luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-4- thø dïng lµm h¬i ®èt ®· lµm gi¶m n¨ng lîng tiªu hao trong s¶n xuÊt. §©y lµ mét bíc tiÕn quan träng trong lÞch sö ngµnh c«ng nghiÖp mÝa ®êng. 1.1.1.2. Qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng [1,2] MÝa c©y Xö lý mÝa Ðp lÊy níc mÝa Lµm s¹ch níc mÝa C« ®Æc NÊu ®êng, kÕt tinh, ph©n mËt, sÊy vµ ®ãng bao §êng thµnh phÈm H×nh 1.1.1. S¬ ®å qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng §êng c¸t tr¾ng lµ tinh thÓ Saccaroz¬ (C12H22O11) kÕt tinh víi ®é tinh khiÕt cao (> 99,62%), cßn gäi lµ ®êng kÝnh tr¾ng. Saccaroz¬ cã thÓ ®îc s¶n xuÊt tõ cñ c¶i ®êng hoÆc tõ mÝa. Níc ta lµ mét níc n«ng nghiÖp nhiÖt ®íi nªn ®êng kÝnh ®îc s¶n xuÊt tõ c©y mÝa. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng ®· ph¸t triÓn vµ thay ®æi qua rÊt nhiÒu thêi kú nhng viÖc thu håi ®êng tõ c©y mÝa vÉn dùa trªn c¸c bíc c¬ b¶n sau: (H×nh 1.1.1) luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-5- - MÝa c©y ®îc thu ho¹ch tõ c¸c vïng trång mÝa vµ vËn chuyÓn vÒ nhµ m¸y. T¹i ®©y mÝa ®îc xö lý nh»m ph¸ vì líp vá cøng vµ cÊu tróc chÆt chÏ cña th©n mÝa t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc lÊy níc mÝa; - Níc mÝa ®îc lÊy ra khái c©y mÝa nhê ph¬ng ph¸p Ðp nªn cã chøa mét lîng nhÊt ®Þnh c¸c t¹p chÊt. V× vËy cÇn ph¶i ®îc ®a ®i lµm s¹ch ®Ó lo¹i bá c¸c t¹p chÊt kh«ng ®êng tríc khi ®a tíi c¸c c«ng ®o¹n tiÕp sau; - Qu¸ tr×nh thu håi ®êng qua 2 c«ng ®o¹n: c« ®Æc vµ nÊu ®êng + Qu¸ tr×nh c« ®Æc nh»m bèc h¬i mét phÇn níc trong hçn hîp níc mÝa, ®a dung dÞch ®êng ®Õn nång ®é thuËn lîi cho qu¸ tr×nh nÊu ®êng nh»m thu håi ®êng díi d¹ng tinh thÓ. + Qu¸ tr×nh nÊu ®êng: ®êng tinh thÓ ®îc t¸ch ra tõ hçn hîp tinh thÓ ®êng vµ mËt hay cßn ®îc gäi lµ ®êng non råi xö lý ra s¶n phÈm cuèi cïng lµ ®êng thµnh phÈm. 1.1.1.3. Qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng b»ng ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh [1,2] Cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó thu ®îc ®êng thµnh phÈm. Sù kh¸c nhau gi÷a c¸c ph¬ng ph¸p chñ yÕu lµ ë c«ng ®o¹n lµm s¹ch níc mÝa. Lµm s¹ch níc mÝa lµ kh©u rÊt quan träng, quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt lîng s¶n phÈm. V× vËy, ®Ó s¶n xuÊt c¸c lo¹i ®êng n©u ta cã thÓ dïng v«i ®Ó lµm s¹ch dung dÞch. Trong khi ®ã muèn cã ®êng tr¾ng, ngoµi v«i ta cßn ph¶i dïng hãa chÊt m¹nh h¬n nh SO2, CO2,… HiÖn nay ë ViÖt Nam, c¸c nhµ m¸y ®êng chñ yÕu s¶n xuÊt ®êng tr¾ng b»ng ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh. Ph¬ng ph¸p nµy sö dông t¸c nh©n lµm s¹ch níc mÝa chñ yÕu lµ khÝ SO2 vµ v«i. KhÝ SO2 khi x«ng vµo hçn hîp níc mÝa ®a níc mÝa vÒ m«i trêng axit cã ®é pH = 3 ÷ 4. V× vËy s¶n xuÊt ®êng theo ph¬ng ph¸p nµy ®îc gäi lµ ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng tr¾ng theo ph¬ng ph¸p nµy kh¸ ®¬n gi¶n, s¬ ®å c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ t¬ng ®èi ®¬n gi¶n, tiªu hao hãa chÊt Ýt, vèn ®Çu t thiÕt bÞ thÊp. Qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng theo ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh ®îc m« t¶ ë h×nh 1.1.2. luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-6- MÝa c©y Xö lý s¬ bé Ðp mÝa B· mÝa Hçn hîp níc mÝa Ca(OH)2 + H3PO4 Gia v«i s¬ bé pH = 6,8 - 7,0 Gia nhiÖt lÇn 1 t = 60 - 700C KhÝ SO2 X«ng SO2 lÇn 1 pH = 3,4 - 3,8 Ca(OH)2 Trung hßa pH = 7,3 - 7,5 Gia nhiÖt lÇn 2 t = 100 - 1040C Níc bïn L¾ng Bïn läc Läc Níc l¾ng trong Níc läc trong Läc Níc mÝa trong Gia nhiÖt lÇn 3 t = 110 ÷ 1120C luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-7- C« ®Æc MËt chÌ th« KhÝ SO2 X«ng SO2 lÇn 2 pH =6,2 - 6,6 Läc MËt chÌ tinh NÊu ®êng §êng non Trî tinh Ly t©m MËt rØ SÊy ®êng §ãng bao vµ b¶o qu¶n §êng thµnh phÈm H×nh 1.1.2. Qui tr×nh s¶n xuÊt ®êng tr¾ng theo ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-8- 1. MÝa c©y: trong ®ã cã kho¶ng 12% ®êng Saccaroz¬ (phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: gièng mÝa, ®Êt ®ai, chÕ ®é canh t¸c, ®iÒu kiÖn khÝ hËu tõng ®Þa ph¬ng vµ thêi gian thu ho¹ch mµ thµnh phÇn ®êng cã thÓ thay ®æi tõ 10 ÷ 15%). Sau khi thu ho¹ch tõ 2 ÷ 3 ngµy nªn ®îc Ðp ngay. 2. Xö lý s¬ bé vµ Ðp mÝa: mÝa c©y tõ b·i mÝa ®îc cÈu lªn bôc x¶ mÝa. Tõ bôc x¶, mÝa ®îc chuyÓn xuèng b¨ng t¶i mÝa, qua m¸y san b»ng vµ ®i vµo m¸y b¨m mÝa. MÝa sau khi ®i qua 2 m¸y b¨m mÝa vµ m¸y ®¸nh t¬i, ®é xÐ t¬i cña mÝa cã thÓ ®¹t ®îc 80 ÷ 85%. MÝa tiÕp tôc ®îc qua m¸y san b»ng vµ m¸y khö s¾t råi ®i vµo hÖ m¸y Ðp. HÖ m¸y Ðp thêng cã 4 m¸y Ðp. Trong qu¸ tr×nh Ðp mÝa cho thªm níc thÈm thÊu ®Ó lÊy ®îc nhiÒu ®êng trong mÝa. Níc mÝa Ðp ra tõ m¸y 1 vµ m¸y 2 gäi lµ hçn hîp níc mÝa vµ chuyÓn sang bé phËn läc c¸m, vôn mÝa. B· mÝa tõ m¸y Ðp sè 4 ®a ®i ®èt lß h¬i. 3. Lµm s¹ch vµ c« ®Æc: hçn hîp níc mÝa qua c©n níc mÝa ®îc gia v«i s¬ bé ®Õn pH = 6,8 ÷ 7,0 vµ cã thÓ bæ sung mét lîng P2O5 (kho¶ng 250 ÷ 300 ppm) cã t¸c dông n©ng cao hiÖu qu¶ lµm s¹ch. Sau ®ã, níc mÝa ®i gia nhiÖt ®Õn nhiÖt ®é t = 60 ÷ 700C ®Ó x«ng SO2 vµ trung hßa níc mÝa ®Õn pH = 7,3 ÷ 7,5. ViÖc x«ng SO2 vµ trung hßa ®îc thùc hiÖn trong cïng mét thiÕt bÞ ph¶n øng ®êng èng th¼ng ®øng vµ n»m ngang. Trong thiÕt bÞ cã mét hoÆc nhiÒu miÖng phun. Níc mÝa sau khi qua miÖng phun sÏ t¹o ¸p suÊt ch©n kh«ng ®Ó SO2 ®îc hÊp thô vµo níc mÝa. Sau ®ã gia nhiÖt níc mÝa lÇn thø 2 ®Õn t = 100 ÷ 1040C vµ ®i vµo thiÕt bÞ l¾ng. Níc mÝa sau khi l¾ng gäi lµ níc mÝa trong (hoÆc níc chÌ), cßn níc bïn ®a ®i läc ch©n kh«ng hoÆc läc Ðp ®îc níc läc trong (hçn hîp víi níc mÝa trong), bïn läc dïng lµm ph©n bãn. Níc mÝa trong ®i gia nhiÖt lÇn thø 3 ®Õn t = 110 ÷ 1120C vµ vµo hÖ thèng c« ®Æc. HÖ thèng c« ®Æc thêng gåm tõ 4 ÷ 5 nåi lµm viÖc liªn tôc díi ®iÒu kiÖn ¸p lùc vµ ch©n kh«ng. Níc mÝa sau khi c« ®Æc cã nång ®é chÊt r¾n hßa tan 60 ÷ 65 Bx gäi lµ mËt chÌ th«. MËt chÌ th« ®i qua hÖ thèng xö lý l¾ng næi ®Ó lo¹i c¸c t¹p chÊt l¬ löng, sau ®ã ®i x«ng SO2 ®Ó tÈy mµu vµ ®îc mËt chÌ tinh. luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-9- 4. NÊu ®êng: mËt chÌ tinh ®a ®i nÊu ®êng vµ thùc hiÖn chÕ ®é nÊu 3 lo¹i ®êng non A, B, C. §êng non A sau khi trî tinh, ph©n mËt ®îc ®êng A lµ ®êng thµnh phÈm, mËt nguyªn A1 vµ mËt lo·ng A2. MËt A2 dïng nÊu ®êng non A hoÆc cïng mËt chÌ nÊu gièng cho ®êng non B vµ C. MËt A1 dïng nÊu ®êng non B. §êng B hçn hîp víi mËt chÌ hoÆc níc nãng t¹o ®êng hå lµm ®êng gièng nÊu ®êng non A, cßn mËt B dïng nÊu ®êng non C. §êng C hßa tan nÊu l¹i ®êng non A vµ mËt rØ lµ s¶n phÈm phô cña nhµ m¸y cã thÓ dïng lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt cån, m× chÝnh,… S¬ ®å nÊu ®êng 3 hÖ thÓ hiÖn ë h×nh 1.1.3 MËt chÌ §êng non A §êng non B §êng non C §êng A MËt A2 MËt A1 §êng B MËt B §êng C MËt rØ §êng hå Hßa tan l¹i H×nh 1.1.3. S¬ ®å nÊu ®êng 3 hÖ 5. SÊy, ®ãng bao vµ b¶o qu¶n ®êng §êng A sau khi li t©m ®îc ®a ®i sÊy kh« trong thiÕt bÞ sÊy ®øng, sÊy n»m ngang hoÆc sÊy sµng rung. Sau khi sÊy, ®êng qua c©n, ®ãng bao 50 kg vµ vËn chuyÓn vµo kho thµnh phÈm. §êng cÇn ®îc b¶o qu¶n n¬i kh« r¸o, ®é Èm kh«ng khÝ 60% lµ tèt nhÊt. luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-10- * Tiªu chuÈn ®êng tr¾ng cho ë b¶ng 1.1.1 B¶ng 1.1.1. Tiªu chuÈn ®êng tr¾ng [2] §êng kÝnh §êng ChØ tiªu thîng h¹ng kÝnh lo¹i I - Hµm lîng Saccaroz¬ tÝnh b»ng % chÊt kh« kh«ng 99,75 99,62 nhá h¬n - §é Èm tÝnh b»ng % chÊt kh« kh«ng lín h¬n 0,05 0,07 - Hµm lîng ®êng khö tÝnh b»ng % kh«ng lín h¬n 0,05 0,10 - Hµm lîng tro tÝnh b»ng % chÊt kh« kh«ng lín h¬n 0,05 0,07 - §é mµu tÝnh b»ng % ®é Stame (0St) kh«ng lín h¬n 1,4 2,5 1.1.2. Giíi thiÖu vÒ Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa, tØnh Phó Yªn Phó Yªn lµ mét tØnh duyªn h¶i Nam Trung Bé cã khÝ hËu nhiÖt ®íi râ rÖt. V× vËy, tõ nh÷ng n¨m ®Çu míi t¸ch tØnh, Phó Yªn ®· x¸c ®Þnh c©y mÝa lµ c©y c«ng nghiÖp ng¾n ngµy chñ lùc, ngµnh c«ng nghiÖp mÝa ®êng lµ ngµnh mòi nhän cña tØnh. Do ®ã, n¨m 1993 Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa (TUCSUCO) ®· khëi c«ng ®Çu t x©y dùng víi c«ng suÊt 1.250 tÊn mÝa/ngµy, chÝnh thøc ®i vµo ho¹t ®éng vµo vô mÝa 1995 - 1996. HiÖn nay sau khi s¾p xÕp vµ n©ng c«ng suÊt Ðp, n¨ng suÊt cña Nhµ m¸y lµ 1.500 tÊn mÝa/ngµy. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng cña Nhµ m¸y ®êng Tuy Hßa còng theo ph¬ng ph¸p sulphit hãa axit tÝnh. S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng TUCSOCO ë h×nh 1.1.4. luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-11- (trang nµy ®Ó vÏ s¬ ®å d©y chuyÒn trªn khæ A3) luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-12- CH¦¥NG 2. VÊN §Ò N¡NG L¦îNG TRONG C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT §¦êNG 1.2.1. Tiªu thô h¬i trong c¸c c«ng ®o¹n cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng N¨ng lîng cung cÊp cho nhµ m¸y ®êng lµ tõ viÖc tËn dông b· mÝa vµ mét phÇn tõ ®iÖn líi hoÆc tõ c¸c nguån n¨ng lîng kh¸c. Nhµ m¸y chñ yÕu sö dông n¨ng lîng díi d¹ng nhiÖt, ®iÖn, h¬i vµo c¸c môc ®Ých chÝnh sau:  CÊp nhiÖt cho lß h¬i;  CÊp nhiÖt cho qu¸ tr×nh gia nhiÖt, c« ®Æc, nÊu ®êng;  Víi c¸c môc ®Ých kh¸c (chiÕu s¸ng,…) Víi thùc tr¹ng ngµnh c«ng nghiÖp mÝa ®êng ViÖt Nam hiÖn nay, phÇn lín c¸c nhµ m¸y ®· cò víi nhiÒu h¹n chÕ vÒ thiÕt bÞ, tr×nh ®é tù ®éng hãa thÊp,… §ång thêi c¸c nhµ m¸y còng cha quan t©m nhiÒu ®Õn viÖc tiÕt kiÖm h¬i trong c¸c c«ng ®o¹n cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng ®Ó gi¶m tiªu hao n¨ng lîng. Do ®ã, lîng h¬i tiªu hao trong c¸c nhµ m¸y lµ kh¸ lín, tiªu hao h¬i so víi mÝa vÉn n»m tõ 0,55 - 0,6 tÊn h¬i/tÊn mÝa. B¶ng 1.2.1. Tiªu hao n¨ng lîng trong mét nhµ m¸y s¶n xuÊt ®êng ë §µi Loan [18] N¨ng lîng tiªu hao, C«ng ®o¹n Tû lÖ, % KJ/tÊn mÝa - Tuabin ph¸t ®iÖn 72.000 5,26 - M¸y Ðp 52.744 3,85 - C¸c b¬m 18.000 1,32 Tæng cho ®éng lùc 142.744 10,43 - Gia nhiÖt, c« ®Æc 635.435 46,43 - NÊu ®êng 376.740 27,53 Tæng cho chÕ luyÖn 1.012.175 73,96 - Tæn thÊt do bøc x¹ 44.372 3,24 - Tæn thÊt theo níc ngng 167.440 12,23 Tæng tæn thÊt 211.812 15,47 Tæng c¸c yªu cÇu kh¸c 1.968 0,14 TæNG TI£U HAO NHIÖT 1.368.699 100 luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-13- B¶ng 1.2.1 cho thÊy tiªu hao n¨ng lîng trong c¸c c«ng ®o¹n cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng t¹i nhµ m¸y s¶n xuÊt ®êng ë §µi Loan. Qua ®©y ta thÊy n¨ng lîng sö dông cho c«ng ®o¹n gia nhiÖt, c« ®Æc, nÊu ®êng chiÕm mét tû lÖ lín nhÊt (73,96% tæng lîng h¬i tiªu hao cho toµn bé nhµ m¸y). V× vËy ®Ó tiÕt kiÖm n¨ng lîng cho c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng th× bªn c¹nh viÖc n©ng cÊp, hoµn thiÖn c¸c thiÕt bÞ cÊp nhiÖt, n©ng cao hiÖu suÊt sö dông n¨ng lîng, sö dông nguån nguyªn liÖu b· mÝa hîp lý th× gi¶i ph¸p tèt nhÊt lµ tèi u viÖc sö dông h¬i trong c¸c c«ng ®o¹n gia nhiÖt, c« ®Æc, nÊu ®êng. Do h¹n chÕ vÒ ®iÒu kiÖn thêi gian thùc hiÖn luËn v¨n nªn chóng t«i nµy chØ ®a ra nh÷ng gi¶i ph¸p tiÕt kiÖm h¬i trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng. 1.2.2. Nhu cÇu sö dông h¬i trong nhµ m¸y ®êng Trong nhµ m¸y ®êng, nhu cÇu sö dông h¬i rÊt phong phó vµ ®a d¹ng. ViÖc ph©n phèi vµ sö dông h¬i phô thuéc rÊt nhiÒu yÕu tè nh: - ChÊt lîng nguyªn liÖu mÝa ®Çu vµo; - Qui tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt; - §iÒu kiÖn thiÕt bÞ trong nhµ m¸y; - Kü n¨ng thao t¸c, vËn hµnh. Tuy nhiªn, theo kinh nghiÖm qu¶n lý vµ ®iÒu kiÖn cña c¸c nhµ m¸y ®êng hiÖn nay, nhiÖt lîng ph©n phèi cho c¸c c«ng ®o¹n trung b×nh nh sau:  10 - 12% cung cÊp ®iÖn n¨ng;  70 - 78% cung cÊp cho chÕ luyÖn (gia nhiÖt, c« ®Æc, nÊu ®êng,…);  1,2 - 1,3% tæn thÊt nhiÖt do bøc x¹;  0,1 - 7,3% cung cÊp cho ly t©m, sÊy ®êng, läc;  9,7 - 13% tæn thÊt trong níc ngng. Trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng vµng th× lîng h¬i tiªu thô vµo kho¶ng 0,45 - 0,55 tÊn h¬i/tÊn mÝa. Lîng h¬i nµy sÏ t¨ng cao trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng tr¾ng (tõ 0,55 - 0,6 tÊn h¬i/tÊn mÝa). Tuy nhiªn nÕu ta ¸p dông c¸c biÖn ph¸p trÝch h¬i thø hiÖu qu¶ th× cã thÓ gi¶m ®¸ng kÓ lîng h¬i tiªu thô trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng. luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
-14- 1.2.3. S¬ ®å cÊp h¬i trong nhµ m¸y ®êng H×nh 1.2.1 m« t¶ s¬ ®å cÊp h¬i trong nhµ m¸y ®êng. Trong nhµ m¸y ®êng cã rÊt nhiÒu bé phËn h¬i sö dông h¬i víi ¸p suÊt kh¸c nhau. Cã 3 lo¹i h¬i lµ h¬i cao ¸p, h¬i trung ¸p vµ h¬i h¹ ¸p. H¬i sö dông trong toµn nhµ m¸y ®îc s¶n sinh ra tõ lß h¬i cung cÊp h¬i cã ¸p suÊt 16 - 45 at. H¬i cao ¸p cung cÊp n¨ng lîng ®Ó ch¹y tuabin ph¸t ®iÖn vµ tuabin m¸y Ðp, tõ ®ã s¶n sinh ra h¬i th¶i cã ¸p suÊt thÊp cung cÊp cho c«ng nghÖ. Do lîng h¬i th¶i tõ c¸c tuabin ®«i khi kh«ng ®ñ cho nhu cÇu h¬i cã ¸p suÊt thÊp dïng trong c«ng nghÖ nªn mét phÇn h¬i sèng tõ lß h¬i ®· qua gi¶m ¸p ®îc bæ sung cho h¬i c«ng nghÖ. Ngoµi ra trong nhµ m¸y cßn cã mét sè thiÕt bÞ sö dông h¬i ¸p suÊt 6 - 15 at nªn mét phÇn h¬i sèng ®îc gi¶m ¸p t¹o nªn hÖ thèng h¬i trung ¸p trong nhµ m¸y. HÖ thèng h¬i h¹ ¸p sö dông trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt ®êng bao gåm h¬i th¶i tõ c¸c tuabin vµ mét phÇn h¬i sèng cña lß h¬i qua gi¶m ¸p; lîng h¬i nµy phÇn lín ®îc dïng cho hÖ thèng c« ®Æc. HÖ thèng c« ®Æc l¹i cã nhiÖm vô ph©n phèi h¬i thø cã ¸p suÊt thÊp h¬n tíi c¸c bé phËn dïng nhiÖt kh¸c. Níc ngng tô ë nåi ®Çu tiªn cã nhiÖt ®é vµ ®é tinh khiÕt cao ®îc quay trë vÒ cung cÊp cho lß h¬i. Lîng níc nµy ®¸p øng kho¶ng 40 - 50% nhu cÇu níc dïng trong lß h¬i. ChÝnh v× vËy, cã thÓ coi hÖ thèng c« ®Æc lµ mét chu tr×nh hoµn chØnh. . Lß H¥I Tuabin ph¸t ®iÖn . Tuabin m¸y Ðp Gi¶m ¸p - Gi¶m «n CHÕ LUYÖN (lµm s¹ch, gia nhiÖt, c« ®Æc, nÊu ®êng,…) Níc ngng tô Níc ngng tô s¹ch Níc ngng tô CN D thõa - X¶ H×nh 1.2.1. S¬ ®å cÊp h¬i trong nhµ m¸y ®êng luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc