Luận văn 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

hơi chưa đủ 1 kg nước. Tuy nhiên, nếu ta tính đến sự tự bốc hơi của nước chè khi nó đi từ thiết bị cô đặc này sang thiết bị cô đặc khác - từ nơi có nhiệt độ sôi cao sang nơi có -53- luận văn thạc sĩ khoa học nhiệt độ sôi thấp - thì ta chấp nhận rằng trong mỗi thiết bị cô đặc, cứ 1 kg hơi đi vào buồng đốt sẽ làm bay hơi 1 kg nước Từ các nhận xét trên, ta đưa ra kết luận: 1 Tấn hơi sẽ làm bốc hơi 1 Tấn nước Nếu ta sử dụng hệ thống cô đặc 4 nồi thẳng đứng, không có trích hơi thứ, mỗi một nồi cô đặc sẽ sử dụng một lượng hơi như nhau, bằng một phần tư của tổng lượng hơi tiêu thụ cho hệ thống cô đặc. Theo mục 3.1.1, vì tổng lượng nước cần bốc hơi là 84 T, nồi cô đặc số 1 sẽ phải được cung cấp: 21 4 84 = T hơi (từ lò hơi qua đã giảm áp) cho mỗi 100 Tấn mía. Tuy nhiên khi có trích hơi thứ, hơi tiêu thụ cho quá trình cô đặc sẽ giảm. Ta sẽ chứng minh ở phần sau. 3.1.2.3. Nấu đường Ta xét lượng hơi cần dùng cho nấu đường 3 hệ (nấu A, nấu B, nấu C). Theo tác giả J. Eisner [19], tổng lượng đường non tính trên chất rắn là: 13,75 + 6,0 + 4,9 = 24,65 T (tính cho 100 Tấn mía); trong đó đường non A: 13,75 T, đường non B: 6,0 T, đường non C: 4,9 T. Nếu ta xem như tất cả đường non đều còn 10% nước, ta sẽ có tất cả là 27,1 T đường non. Giả sử rằng mật chè đến nồi nấu đường chứa 40% nước (Bx = 60), nghĩa là với 24,65 T đường non thì ứng với 41 6,0 65,24 ≈ T dung dịch và ta phải làm bốc hơi một lượng nước ở trong các nồi nấu đường là: 41 - 27,1 = 13,9 T nước. Sự bốc hơi trong các nồi nấu đường được thực hiện trong chân không và nấu bằng hơi nước bão hòa có áp suất 2 at hoặc lấy từ hơi thứ của hệ thống cô đặc. Trong quá trình nấu cần cho thêm nước để điều chỉnh số lượng và chất lượng tinh thể đường nên ta phải cần thêm 10% lượng hơi cung cấp cho các nồi nấu đường. Vậy lượng hơi cần dùng cho nấu đường 3 hệ là: 13,9 + 13,9.0,1 ≈ 15,3 Tấn (đường non A cần 5,8 65,24 3,15.75,13 ≈ T hơi, đường non B và C cần 6,8 T hơi). -54- luận văn thạc sĩ khoa học 3.2. Tiêu hao hơi cho quá trình gia nhiệt nước mía, cô đặc và nấu đường 3.2.1. Hệ cô đặc 4 nồi không trích hơi thứ Đây là phương án cô đặc 4 nồi, trong đó toàn bộ hơi thứ nồi trước dùng làm hơi đốt cho nồi sau. Hơi thứ nồi cuối đi vào thiết bị ngưng tụ. Nhiệt lượng cần thiết cho gia nhiệt nước mía, cô đặc và nấu đường do hơi thải cung cấp. Hệ thống gia nhiệt và nấu đường làm việc độc lập với hệ thống cô đặc. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.1. Nhu cầu hơi cho từng quá trình tính cho 100 tấn mía đã được tính cụ thể ở mục 3.1.2 và được tổng hợp ở bảng 3.2 Bảng 3.2. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 1) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè vôi hóa (trước khi lắng trong) 2. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 3. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 4 nồi) 4. Nấu đường A, B và C 14,0 2,9 21,0 15,3 Tổng cộng 53,2 21 đến cột ngưng tụ 15,3 đi nấu đường A,B,C 14 2,9 21 21 21 21 53,2 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.1. Sơ đồ 1 GN1 GN2 GN3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 . -55- luận văn thạc sĩ khoa học 3.2.2. Hệ cô đặc 4 nồi trích hơi thứ nồi 1 Phương án cô đặc này tương tự như phương án trên nhưng sử dụng một phần hơi thứ nồi 1 cung cấp cho gia nhiệt và nấu đường A. Như vậy hơi thứ nồi 1 vừa đóng vai trò hơi đốt cho nồi 2 vừa có nhiệm vụ đun nóng nước chè đến 1050C và cung cấp hơi cho nấu đường A. Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Vì dung dịch đường trong nồi nấu đường B và C có độ nhớt cao nên nếu sử dụng hơi thứ của hệ thống cô đặc (có áp suất và nhiệt độ thấp) thì không thể duy trì trạng thái sôi bình thường cho dung dịch đường. Hơi từ lò hơi qua giảm áp có áp suất và nhiệt độ cao hơn so với hơi thứ của hệ thống cô đặc nên được sử dụng cung cấp nhu cầu hơi cho nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.2. Theo mục 3.1.2.1, lượng hơi dùng cho gia nhiệt 1 và 2: 10 + 4 = 14 T. Theo mục 3.1.2.3, lượng hơi dùng cho nấu đường A là 8,5 T. Do đó, tổng lượng hơi dùng cho nấu đường A và gia nhiệt 1, 2 là: 8,5 + 14 = 22,5 T. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ của nồi cô đặc số 1. 8,5 đi nấu đường A 14 2,9 37,9 15,4 đến cột ngưng tụ 15,4 15,4 15,4 47,6 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.2. Sơ đồ 2 37,9 22,5 6,8 đi nấu đường B và C CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 GN1 GN2 GN3 . . -56- luận văn thạc sĩ khoa học Vì vậy, lượng nước bốc hơi từ nước chè ở nồi 1: 1.(14 + 8,5) = 22,5 T (bốc hơi 1 lần) Theo mục 3.1.1, tổng lượng nước cần bốc hơi là 84 T nên lượng nước bốc hơi qua 4 nồi cô đặc là: 84 - 22,5 = 61,5 T, nên mỗi nồi là: 4,15 4 5,61 ≈ T. Vậy nồi 1 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 14 + 8,5 + 15,4 = 37,9 T. Các nồi 2, 3, 4 đều làm bốc hơi 15,4 T nước. Tổng cộng lượng nước bốc hơi qua hệ cô đặc 4 nồi là: 37,9 + 15,4 + 15,4 + 15,4 ≈ 84 T phù hợp với yêu cầu là 84 T đã tính ở mục 3.1.1 Nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.3 Bảng 3.3. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 2) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 4 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 37,9 6,8 Tổng cộng 47,6 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho các quá trình là 47,6 T, giảm hơn so với 53,2 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 10,5%. 3.2.3. Hệ cô đặc 4 nồi trích hơi thứ nồi 1 và nồi 2 Phương án cô đặc 4 nồi sử dụng một phần hơi thứ nồi 1 và nồi 2 cho gia nhiệt và nấu đường A. Ta giả sử rằng sự gia nhiệt nước chè được thực hiện qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 sử dụng hơi thứ của nồi 2 và giai đoạn 2 sử dụng hơi thứ của nồi 1 (không thể đạt được nhiệt độ cuối cùng là 1110C nếu chỉ sử dụng hơi thứ của nồi 2 vì hơi thứ của nồi 2 chỉ có nhiệt độ khoảng 1000C). Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp cho quá trình gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.3. -57- luận văn thạc sĩ khoa học Theo mục 3.1.2.1, lượng hơi dùng cho gia nhiệt 2 là 4 T. Theo mục 3.1.2.3, lượng hơi dùng cho nấu đường A là 8,5 T. Do đó, tổng lượng hơi dùng cho gia nhiệt 2 và nấu đường A là: 4 + 8,5 = 12,5 T. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ của nồi cô đặc số 1. Vì vậy, lượng nước bốc hơi từ nước chè ở nồi 1: 1.(4 + 8,5) = 12,5 T (bốc hơi 1 lần) Theo mục 3.1.2.1, lượng hơi dùng cho gia nhiệt 1 là 10 T. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ nồi cô đặc số 2. Vì vậy, tổng lượng nước bốc hơi từ nước chè qua 2 nồi cô đặc số 1 và số 2: 2.10 = 20 T (bốc hơi 2 lần) Theo mục 3.1.1, tổng lượng nước cần bốc hơi là 86 T nên lượng nước bốc hơi qua 4 nồi cô đặc là: 84 - (12,5 + 20) = 51,5 T, nên mỗi nồi là: 9,12 4 5,51 ≈ T Vậy: Nồi 1 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 4 +8,5 + 10 + 12,9 = 35,4 T. Nồi 2 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 10 + 12,9 = 22,9 T. Nồi 3 và 4 đều làm bốc hơi 12,9 T nước. Tổng cộng lượng nước bốc hơi qua hệ cô đặc 4 nồi là: 35,4 + 22,9 + 12,9 + 12,9 ≈ 84 T phù hợp với yêu cầu là 84 T đã tính ở phần trên. Nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.4 8,5 đi nấu đường A 10 2,9 35,4 12,9 đến cột ngưng tụ 22,9 12,9 12,9 45,5 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.3. Sơ đồ 3 35,4 4 22,9 10 6,8 đi nấu đường B và C GN1 GN2 GN3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 . . . -58- luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.4. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 3) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 35,4 6,8 Tổng cộng 45,1 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho các quá trình là 45,1 T, giảm hơn so với 53,2 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 15,2%. 3.2.4. Hệ cô đặc 4 nồi trích hơi thứ nồi 1, nồi 2 và nồi 3 Phương án cô đặc 4 nồi sử dụng một phần hơi thứ nồi 1, nồi 2 và nồi 3 cho gia nhiệt và nấu đường A. Quá trình gia nhiệt nước chè qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 sử dụng hơi thứ của nồi 2 và nồi 3, giai đoạn 2 sử dụng hơi thứ của nồi 1 (không thể đạt được nhiệt độ cuối cùng là 1050C nếu chỉ sử dụng hơi thứ của nồi cô đặc 2 và nồi cô đặc 3). Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp cho quá trình gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.4. 8,5 đi nấu đường A 4 2,9 11,9 đến cột ngưng tụ 21,9 15,9 11,9 44,5 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.4. Sơ đồ 4 34,4 4 21,9 6 6 4 15,9 34,4 6,8 đi nấu đường B và C GN1 GN2 GN3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 . . . . -59- luận văn thạc sĩ khoa học Theo mục 3.1.2.1, lượng hơi dùng cho gia nhiệt 2 là 4 T. Theo mục 3.1.2.3, lượng hơi dùng cho nấu đường A là 8,5 T. Do đó, tổng lượng hơi dùng cho gia nhiệt 2 và nấu đường A là: 4 + 8,5 = 12,5 T. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ của nồi cô đặc số 1. Vì vậy, lượng nước bốc hơi từ nước chè ở nồi 1: 1.(4 + 8,5) = 12,5 T (bốc hơi 1 lần). Quá trình gia nhiệt 1 được phân thành 2 quá trình: gia nhiệt 1 cấp 1 và gia nhiệt 1 cấp 2 và được thực hiện trong 2 thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm thẳng đứng. Tương tự mục 3.1.2.1, gia nhiệt 1 cấp 1 gia nhiệt nước chè từ 270C lên 530C (ở áp suất khoảng 0,14 at) và quá trình này cần khoảng 6 T hơi. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ nồi cô đặc số 2. Vì vậy, lượng nước bốc hơi từ nước chè qua 2 nồi cô đặc số 1 và số 2 là: 2.6 = 12 T (bốc hơi 2 lần). Tương tự mục 3.1.2.1, gia nhiệt 1 cấp 2 gia nhiệt nước chè từ 530C lên 840C (ở áp suất khoảng 0,56 at) và quá trình này cần khoảng 4 T hơi. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ nồi cô đặc số 3. Vì vậy, lượng nước bốc hơi từ nước chè qua 3 nồi cô đặc số 1, số 2 và số 3 là: 3.4 = 12T (bốc hơi 3 lần) Theo mục 3.1.1, tổng lượng nước cần bốc hơi là 86 T nên lượng nước bốc hơi qua 4 nồi cô đặc là: 84 - (12,5 + 12 + 12) = 47,5 T, nên mỗi nồi là: 9,11 4 5,47 ≈ T Vậy nồi 1 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 4 + 8,5 + 6 + 4 + 11,9 = 34,4 T. Nồi 2 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 6 + 4 + 11,9 = 21,9 T. Nồi 3 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 4 + 11,9 = 15,9 T Nồi 4 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 11,9 T Tổng cộng lượng nước bốc hơi qua hệ cô đặc 4 nồi là: 37,2 + 20,9 + 14,9 + 10,9 ≈ 84 T phù hợp với yêu cầu là 84 T đã tính ở phần trên. Nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.5 -60- luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.5. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 4) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 4 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 34,4 6,8 Tổng cộng 44,1 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho các quá trình là 44,1 T, giảm hơn so với 53,2 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 17,1%. * So sánh lượng hơi tiêu hao cho quá trình gia nhiệt nước mía, cô đặc và nấu đường giữa các phương án trên: Bảng 3.6. Bảng tổng hợp lượng hơi tiêu hao khi tính theo các sơ đồ cô đặc 4 nồi (tính cho 100 Tấn mía) Sơ đồ Quá trình Sơ đồ 1 Sơ đồ 2 Sơ đồ 3 Sơ đồ 4 1. Gia nhiệt nước chè vôi hóa (trước khi lắng trong) 2. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 3. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 4 nồi) 4. Nấu đường 14,0 2,9 21 15,3 0 2,9 37,9 6,8 0 2,9 35,4 6,8 0 2,9 34,4 6,8 Tổng cộng, Tấn 53,2 47,6 45,1 44,1 Lượng giảm so với không trích hơi thứ, % 0 10,5 15,2 17,1 Lượng hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ 21 15,4 12,9 11,9 Nhận xét: Qua bảng tổng hợp lượng hơi tiêu hao cho các công đoạn gia nhiệt, cô đặc, nấu đường của các phương án khác nhau ta thấy rằng: -61- luận văn thạc sĩ khoa học - Với hệ cô đặc 4 nồi không trích hơi thứ ở sơ đồ 1, toàn bộ lượng hơi dùng cho gia nhiệt và nấu đường là hơi từ lò hơi đã qua giảm áp thì tổng lượng hơi tiêu hao cho quá trình gia nhiệt nước mía, cô đặc và nấu đường chiếm 53,2% so với tổng lượng mía. Khi tăng dần lượng hơi thứ hút ra dùng cho gia nhiệt và nấu đường thì tổng lượng hơi tiêu hao cho các quá trình này giảm dần và giảm xuống còn 44,1% ở sơ đồ 4. - Lượng hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ ở sơ đồ 1 là cao nhất và ở sơ đồ 4 là nhỏ nhất. Do đó tổn thất nhiệt do hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng vào thiết bị ngưng tụ ở sơ đồ 1 là lớn nhất và ở sơ đồ 4 là nhỏ nhất. Vì vậy khả năng tiết kiệm hơi cho công nghệ sẽ tăng dần khi hơi thứ ở các nồi cô đặc sau được sử dụng triệt để. Phương án cô đặc 4 nồi có trích hơi thứ các nồi 1, 2, 3 là phương án hiệu quả nhất vì lượng hơi tiêu thụ cho công nghệ và tổn thất nhiệt do hơi thứ nồi cô đặc cuối cùng mang vào thiết bị ngưng tụ là nhỏ nhất. 3.2.5. Hệ cô đặc 5 nồi không trích hơi thứ Đây là phương án cô đặc 5 nồi trong đó toàn bộ hơi thứ nồi trước dùng làm hơi đốt nồi sau. Gia nhiệt nước mía và nấu đường đều sử dụng hơi thải, không dùng hơi thứ. Toàn bộ hơi thứ nồi cuối đi vào thiết bị ngưng tụ. Trong phương án này, hệ cô đặc sử dụng hơi thải độc lập với gia nhiệt và nấu đường; do vậy những biến động trong nhu cầu dùng hơi của hệ thống nồi nấu đường chân không không làm ảnh hưởng đến hệ cô đặc. Khi đó lượng hơi cung cấp cho toàn bộ quá trình sẽ lớn và nếu ta sử dụng phương án trích hơi thứ thì lượng hơi thải cung cấp cho quá trình sẽ giảm đáng kể. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.5. -62- luận văn thạc sĩ khoa học Theo mục 3.1.1, tổng lượng nước cần bốc hơi là 84 T nên lượng nước bốc hơi ở mỗi nồi là: 8,16 5 84 = T Nhu cầu hơi cho từng quá trình tính cho 100 tấn mía đã được tính cụ thể ở các phần trên và tổng hợp ở bảng 3.7 Bảng 3.7. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 5) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè vôi hóa (trước khi lắng trong) 2. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 3. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 4. Nấu đường A, B và C 14,0 2,9 16,8 15,3 Tổng cộng 49,0 16,8 đến cột ngưng tụ 15,3 đi nấu đường A,B,C 14 2,9 16,8 49,0 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.5. Sơ đồ 5 16,8 16,8 16,8 16,8 GN1 GN2 GN3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 . -63- luận văn thạc sĩ khoa học 3.2.6. Hệ cô đặc 5 nồi trích hơi thứ nồi 1 Về cơ bản, phương án này tương tự như phương án trên nhưng sử dụng một phần hơi thứ nồi 1 cho gia nhiệt và nấu đường A. Hơi thứ ở các nồi còn lại làm hơi đốt cho nồi sau. Toàn bộ hơi thứ nồi cuối đi vào thiết bị ngưng tụ. Như vậy hơi thứ nồi 1 vừa đóng vai trò hơi đốt cho nồi 2 vừa có nhiệm vụ đun nóng nước chè đến 1050C và cung cấp hơi cho nấu đường A. Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp cho quá trình gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.6. 8,5 đi nấu đường A 14 2,9 34,8 12,3 đến cột ngưng tụ 44,5 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.6. Sơ đồ 6 12,3 12,3 12,3 12,3 22,5 34,8 6,8 đi nấu đường B và C CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 GN1 GN2 GN3 . . -64- luận văn thạc sĩ khoa học Theo mục 3.1.2.1, lượng hơi dùng cho gia nhiệt 1 và 2: 10 + 4 = 14 T. Theo mục 3.1.2.3, lượng hơi dùng cho nấu đường A là 8,5 T. Do đó, tổng lượng hơi dùng cho nấu đường A và gia nhiệt 1, 2 là: 8,5 + 14 = 22,5 T. Lượng hơi này được lấy từ hơi thứ của nồi cô đặc số 1. Vì vậy, lượng nước bốc hơi từ nước chè ở nồi 1: 1.(14 + 8,5) = 22,5 T (bốc hơi 1 lần) Vì tổng lượng nước cần bốc hơi là 84 T nên lượng nước bốc hơi qua 4 nồi cô đặc là: 84 – 22,5 = 61,5 T, nên mỗi nồi là: 3,12 5 5,61 ≈ T. Vậy nồi 1 đã làm bốc hơi một lượng nước là: 14 + 8,5 + 12,3 = 34,8 T. Các nồi 2, 3, 4, 5 đều làm bốc hơi 12,3 T nước. Tổng cộng lượng nước bốc hơi qua hệ cô đặc 5 nồi là: 34,8 + 12,3 + 12,3 + 12,3 + 12,3 ≈ 84 T phù hợp với yêu cầu là 84 T đã tính ở phần trên. Nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.8 Bảng 3.8. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 6) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 34,8 6,8 Tổng cộng 44,5 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho các quá trình là 44,5 T, giảm hơn so với 49,0 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 9,2%. 3.2.7. Hệ cô đặc 5 nồi trích hơi thứ nồi 1 và nồi 2 Trong phương án này, một phần hơi thứ nồi 1 và nồi 2 cho gia nhiệt và nấu đường A. Sự gia nhiệt nước chè được thực hiện qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 sử dụng hơi thứ của nồi 2 và giai đoạn 2 sử dụng hơi thứ của nồi 1 (không thể đạt được nhiệt độ cuối cùng là 1050C nếu chỉ sử dụng hơi thứ của -65- luận văn thạc sĩ khoa học nồi 2). Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp cho quá trình gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.7. Tính toán tương tự, ta được nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.9 Bảng 3.9. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 7) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 32,8 6,8 Tổng cộng 42,5 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho các quá trình là 42,5 T, giảm hơn so với 49,0 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 13,3%. 8,5 đi nấu đường A 1 2,9 32,8 10,3 đến cột ngưng tụ 42,5 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.7. Sơ đồ 7 20,3 10,3 10,3 10,3 32,8 6,8 đi nấu đường B và C 4 20,3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 GN1 GN2 GN3 . . . -66- luận văn thạc sĩ khoa học 3.2.8. Hệ cô đặc 5 nồi trích hơi thứ nồi 1, nồi 2 và nồi 3 Trong phương án này, một phần hơi thứ của 3 nồi đầu tiên sử dụng cho gia nhiệt và nấu đường A. Quá trình gia nhiệt nước chè qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 sử dụng hơi thứ của nồi 2 và 3, giai đoạn 2 sử dụng hơi thứ của nồi 1 (không thể đạt được nhiệt độ cuối cùng là 1050C nếu chỉ sử dụng hơi thứ của nồi 2 và nồi 3). Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp cho quá trình gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.8. Tính toán tương tự, ta được nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.10 . 8,5 đi nấu đường A 6 2,9 32 9,5 đến cột ngưng tụ 41,7 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.8. Sơ đồ 8 19,5 13,5 9,5 9,5 32 6,8 đi nấu đường B và C 4 19,5 4 13,5 GN1 GN2 GN3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 . . . -67- luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.10. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 8) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 32,0 6,8 Tổng cộng 41,7 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho các quá trình là 41,7 T, giảm hơn so với 49,0 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 14,9%. 3.2.9. Hệ cô đặc 5 nồi trích hơi thứ nồi 1, nồi 2, nồi 3 và nồi 4 Trong phương án này, một phần hơi thứ của 4 nồi đầu tiên sử dụng cho gia nhiệt và nấu đường A. Quá trình gia nhiệt nước chè qua 2 giai đoạn: giai đoạn 1 sử dụng hơi thứ nồi 2, nồi 3 và nồi 4; giai đoạn 2 sử dụng hơi thứ nồi 1 (không thể đạt được nhiệt độ 1050C nếu chỉ sử dụng hơi thứ nồi 2, nồi 3 và nồi 4). Nhiệt lượng cần thiết của hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) chỉ cung cấp cho quá trình gia nhiệt (trước khi cô đặc), cô đặc và nấu đường B, C. Sơ đồ phân phối hơi của phương án này được thể hiện ở hình 3.9 8,5 đi nấu đường A 6 2, 7,3 đến cột ngưng tụ 39,5 Nước chè Mật chè Đến bồn lắng 1050C Từ bồn lắng 950C Hình 3.9. Sơ đồ 9 18,3 17,3 11,3 7,3 29,8 6,8 đi nấu đường B và C 3 18,3 4 17,3 GN1 GN2 GN3 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 1 11,3 . . . . . -68- luận văn thạc sĩ khoa học Tính toán tương tự, ta được nhu cầu hơi cho từng quá trình được tổng hợp ở bảng 3.11 Bảng 3.11. Lượng hơi tiêu tốn cho các quá trình (với sơ đồ 9) Quá trình Lượng hơi tiêu tốn (tính cho 100 tấn mía), Tấn 1. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 2. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 3. Nấu đường B và C 2,9 29,8 6,8 Tổng cộng 39,5 Ta thấy rằng tổng lượng hơi tiêu thụ cho toàn bộ quá trình là 39,5 T, giảm hơn so với 49,0 T nếu không trích hơi thứ, tức là giảm được 19,4%. * So sánh lượng hơi tiêu hao cho công nghệ giữa các phương án trên: Bảng 3.12. Bảng tổng hợp lượng hơi tiêu hao khi tính theo các sơ đồ cô đặc 5 nồi (tính cho 100 tấn mía) Sơ đồ Quá trình Sơ đồ 5 Sơ đồ 6 Sơ đồ 7 Sơ đồ 8 Sơ đồ 9 1. Gia nhiệt nước chè vôi hóa (trước khi lắng trong) 2. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 3. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc 5 nồi) 4. Nấu đường 14,0 2,9 16,8 15,3 0 2,9 34,8 6,8 0 2,9 32,8 6,8 0 2,9 32,0 6,8 0 2,9 29,8 6,8 Tổng cộng, Tấn 49,0 44,5 42,5 41,7 39,5 Lượng giảm so với không trích hơi thứ, % 0 9,2 13,3 14,9 19,4 Lượng hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ, Tấn 16,8 12,3 10,3 9,5 7,3 Nhận xét: Qua bảng tổng hợp lượng hơi tiêu hao cho các công đoạn gia nhiệt, cô đặc, nấu đường của các phương án khác nhau ta thấy rằng: -69- luận văn thạc sĩ khoa học - Với hệ cô đặc 5 nồi không trích hơi thứ ở sơ đồ 5, toàn bộ lượng hơi sử dụng cho gia nhiệt và nấu đường là do hơi từ lò hơi (đã qua giảm áp) cung cấp, tổng lượng hơi tiêu hao cho các quá trình gia nhiệt nước mía, cô đặc và nấu đường chiếm 49,0% so với tổng lượng mía. Khi tăng dần lượng hơi thứ hút ra dùng cho gia nhiệt và nấu đường thì tổng lượng hơi tiêu hao cho các quá trình này giảm dần và giảm xuống còn 39,5% ở sơ đồ 9. - Lượng hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ ở sơ đồ 5 là cao nhất và ở sơ đồ 9 là thấp nhất. Do vậy tổn thất nhiệt do hơi thứ mang vào thiết bị ngưng tụ ở sơ đồ 5 là cao nhất và ở sơ đồ 9 là thấp nhất. Vì vậy, khả năng tiết kiệm hơi cho công nghệ sẽ tăng dần khi hơi thứ ở các nồi cô đặc sau được sử dụng triệt để. Phương án cô đặc 5 nồi có trích hơi thứ các nồi 1, 2, 3, 4 là phương án hiệu quả nhất vì lượng hơi tiêu thụ cho công nghệ và tổn thất nhiệt do hơi thứ nồi cô đặc cuối cùng mang vào thiết bị ngưng tụ là nhỏ nhất. * So sánh lượng hơi tiêu hao cho các quá trình gia nhiệt nước mía, cô đặc và nấu đường giữa hệ thống cô đặc 4 nồi và 5 nồi hiệu quả: Bảng 3.13. So sánh lượng hơi tiêu hao giữa hệ thống cô đặc 4 nồi và 5 nồi hiệu quả (tính cho 100 tấn mía) Sơ đồ Quá trình Sơ đồ cô đặc 4 nồi hiệu quả Sơ đồ cô đặc 5 nồi hiệu quả 1. Gia nhiệt nước chè vôi hóa (trước khi lắng trong) 2. Gia nhiệt nước chè (trước khi cô đặc) 3. Cô đặc nước chè (trong hệ thống cô đặc) 4. Nấu đường 0 2,9 34,4 6,8 0 2,9 29,8 6,8 Tổng cộng, Tấn 44,1 39,5 Lượng giảm so với không trích hơi thứ, % 17,1 19,4 Lượng hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ, Tấn 11,9 7,3 -70- luận văn thạc sĩ khoa học Nhận xét: Qua bảng so sánh lượng hơi tiêu hao giữa hệ thống cô đặc 4 nồi hiệu quả và hệ thống 5 nồi hiệu quả ta thấy rằng: - Trong cùng một điều kiện công nghệ, lượng hơi sử dụng ở sơ đồ cô đặc 5 nồi hiệu quả thấp hơn so với sơ đồ cô đặc 4 nồi hiệu quả. - Lượng hơi thứ ở nồi cô đặc cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ ở sơ đồ cô đặc 5 nồi hiệu quả thấp hơn so với sơ đồ cô đặc 4 nồi hiệu quả. Do đó, tổn thất nhiệt do hơi thứ mang vào thiết bị ngưng tụ ở sơ đồ cô đặc 5 nồi hiệu quả (sơ đồ 9) thấp hơn so với sơ đồ cô đặc 4 nồi hiệu quả (sơ đồ 4). Như vậy, khả năng tiết kiệm năng lượng cho công nghệ sản xuất đường tăng lên khi ta sử dụng hệ thống cô đặc 5 nồi có trích hơi thứ các nồi 1, 2, 3 và 4. 3.3. Xây dựng chương trình tính toán cho hệ thống cô đặc 4 nồi và 5 nồi 3.3.1. Phương án cô đặc 4 nồi có trích hơi thứ nồi 1, nồi 2 và nồi 3 Sử dụng phương án cô đặc 4 nồi ở sơ đồ 4 để xây dựng phần mềm Turbo Pascal 7.0 tính toán cân bằng vật chất, cân bằn