Реконструкция отделений сушки свекловичного жома: современные направления реализации инвестиционных проектов на сахарных заводах Росси

08 октября 2011 года

В последнее десятилетие, в связи со значительным снижением поголовья крупного рогатого скота, сахарные заводы стран СНГ столкнулись с серьезной экологической проблемой, связанной с утилизацией сырого жома. И в то же время, в последние годы увеличился спрос на сухой гранулированный жом в странах Западной Европы из-за снижения производства сахарной свеклы в Европейском Союзе. За последние три года экспорт этого ценного корма в Российской Федерации увеличился на 31% [1]. Кроме того, в мире ощущается нехватка продуктов питания. Поэтому развитые страны с наличием высокотехнологичного и экономически выгодного сельского хозяйства используют этот фактор для выработки и импортирования продуктов питания. Для производства комбикормов и создания сбалансированного рациона питания животных они используют сушёный жом. Свекловичный жом имеет высокую кормовую ценность. 100 кг свежего жома с содержанием 15% сухих веществ (СВ) эквивалентны 16 кормовым единицам (ед.) и содержат 0,6 кг протеина (перевариваемого белка), а 100 кг сушеного жома (86% СВ) – 84 кормовым ед. и содержат 4 кг перевариваемого белка.

Сушка жома расширяет рынок его сбыта, создает возможности для его транспортировки в отдаленные регионы, и это является основой гарантированной и выгодной его продажи.

Поэтому реализация на сахарных заводах инвестиционных проектов по реконструкции жомопрессовых отделений, отделений сушки и гранулирования жома, а также строительству специализированных складов для его хранения является актуальной задачей для отрасли, решение которой позволит снизить остроту экологических проблем, увеличить экспорт сушёного жома и повысить эффективность свеклосахарного производства.

Для производства 1 т сушёного гранулированного жома, при СВ отжатого жома 17–17,5%, затраты на природный газ составляют 90% всех прямых затрат. В условиях сахарного завода стоимость тепловой энергии примерно в 30 раз превышает стоимость механической энергии, поэтому производители стремятся к наиболее полному механическому обезвоживанию жома и сокращению расхода газа на его сушку [3]. Расход топлива на сушку жома в зависимости от степени его отжатия представлен на рис. 1 [4]. Отечественные сахарные заводы в основном отжимают жом до содержания 14–18% СВ, в то время как зарубежные предприятия достигают в отжатом жоме 30–35% СВ. В странах Европейского Союза расход топлива на сушку жома составляет около 30%, в странах СНГ эта цифра достигает 50% условного топлива к массе сухого жома [3, 4].

В настоящее время многие сахарные заводы оснащены прессами предварительного отжима жома ПСЖН-68, позволяющими получить жом с содержанием СВ 10–11%. Некоторые заводы имеют также жомоотжимные прессы ГХ-2 и получают после отжима жом с содержанием СВ 14–18%. И только небольшая часть заводов оснащена прессами глубокого отжима, что даёт возможность получить прессованный жом с содержанием СВ 25–30%. Выполненные расчеты показывают, что расход топлива на сушку жома при оснащении завода только прессами типа ГХ-2, обеспечивающими содержание СВ в отжатом жоме 14%, составляет 69,6% к массе сушёного жома; при 18% – соответственно 50,8%. Техническое перевооружение этого отделения завода с установкой прессов глубокого отжима, позволяющих получить отжатый жом с содержанием СВ 25–27%, дает возможность снизить расход топлива на сушку жома до 28,2–24,1% к массе сушёного жома, т.е. в 2,1–2,4 раза. Высокое содержание СВ в отжатом жоме позволяет использовать высокопроизводительные современные сушильные установки и сушить весь вырабатываемый заводом жом. В среднем, выход сушёного жома составляет 4,5–5% к массе свёклы. Однако хранение сушёного жома насыпью экономически нецелесообразно, так как плотность его в этом случае составляет 0,25 т/м3, поэтому сухой жом гранулируют. Плотность гранул насыпью составляет 0,6–0,65 т/м3 [6].

Прессы глубокого отжима, позволяющие отжать жом до содержания СВ 25–27%, производят фирмы Babbini (Италия), Mercier (Испания), Atlas-Stord Norway AS (Норвегия), BMA (Германия). Наибольшее распространение для гранулирования сушёного жома получили грануляторы с разной производительностью, изготовленные в Голландии (СРМ), Германии (AMANDUS KAHL).

Руководство компании «Русагро» приняло решение реализовать на ОАО «Ника» (Волоконовский сахарный завод) инвестиционный проект по реконструкции жомосушильного отделения с использованием высокотехнологичного современного оборудования. В рамках этого инвестиционного проекта необходимо было осуществить предпроектные работы и разработать проект реконструкции жомопрессового, жомосушильного и грануляционного отделений и склада гранулированного жома, изготовить металлические конструкции, установить, смонтировать и обвязать оборудование; осуществить поставку, монтаж электрооборудования и систем автоматизации, пусконаладочные работы всего комплекса, который необходимо было внедрить в действующую на заводе технологическую, силовую схемы и системы автоматизации.

Проектно-сметная документация для ОАО «Ника» была выполнена Харьковским филиалом проектного института «Укрсахпроект», после чего были определены стоимость объектов и нормативные сроки строительства. В качестве основного исполнителя проекта было привлечено специализированное предприятие – фирма «ТМА РОС».

К моменту реализации этого инвестиционного проекта фирма уже имела опыт монтажных и инжиниринговых работ по реконструкции жомосушильных комплексов на территории Российской Федерации. В частности, специалисты фирмы в 2002 г. принимали участие в восстановлении на Новопокровском сахарном заводе двух жомосушильных аппаратов диаметром 2,6 м и замене существующих циклонных топок на горизонтальные цилиндрические топки с использованием рециркуляции уходящих газов. В 2005 г., в рамках сотрудничества с фирмой «Красный сахар», на Буинском сахарном заводе смонтировали и пустили жомосушильный комплекс, состоящий из двух барабанов польского производства с грануляционным отделением. В 2006 г. на ОАО «Валуйкисахар» были выполнены работы по установке в жомосушильном отделении еще одного барабана диаметром 3,4 м (Польша), гранулятора СРМ (Голландия), спроектирован и построен склад гранулированного жома вместимостью 6 тыс. т.

Приведём краткую характеристику основного оборудования, устанавливаемого в рамках инвестиционного проекта на ОАО «Ника».

Пресс глубокого отжима жома. Для глубокого отжатия жома компания «Русагро» приобрела и поставила хорошо себя зарекомендовавший в мировой сахарной промышленности горизонтальный двухвинтовой пресс марки Babbini PB32FS с мощностью привода 560 кВт. Он имеет массу 110 т. Такой пресс обеспечивает отжатие до 25–27% всего жома при переработке 3,5–4,0 тыс. т свёклы в сутки, дает возможность возвращать в технологический процесс до 45–50% жомопрессовой воды. Достичь таких параметров работы пресса возможно при правильно осуществляемом диффузионном процессе и получении упругой обессахаренной стружки, что требует повышенного внимания к подготовке питательной воды [2]. Во время реализации проекта были выполнены работы по совмещению существующей технологической схемы подготовки питательной воды с усовершенствованной схемой, а также по системе автоматического управления.

Жомосушка. Для сушки жома была поставлена жомосушильная установка системы Buttner, изготовленная в Италии по лицензии немецкой фирмы Buttner. Она уже эксплуатировалась в условиях зарубежного сахарного завода. Жомосушильная установка была доставлена в хорошем техническом состоянии, но система управления ею физически устарела, техническая документация была приложена не в полном объёме.

Следует отметить, что ранее сахарные заводы нашей страны оснащались жомосушками польского производства (ZUP-NYSA), а также Болоховского машиностроительного завода (Россия) и завода «Прогресс» (Украина), которые существенно отличались от сушки системы Buttner, поэтому было принято решение предварительно осуществить комплекс инжиниринговых работ, включающий:
- разработку структурно-функциональной модели установки для сушки жома и проверку её структурной и параметрической адекватности;
- выполнение проверочного расчёта теплотехнических, гидродинамических и массообменных параметров установки для сушки жома и составление балансов для производительности в пределах от 50 до 120% от номинальной;
- разработку электротехнической части проекта и проекта автоматизированного управления технологическими процессами, а также системы газовой безопасности в соответствии с действующими требованиями.

Схема сушки жома и перечень основного оборудования приведены на рис. 2. Сушильный барабан со стороны загрузки имеет секцию увеличенного диаметра (камера первичной сушки), оснащённую подъёмными лопастями, которые создают сплошной поток падающего жома, что обеспечивает интенсивную теплопередачу и быстрое снижение температуры топочных газов. Эта часть сушилки защищает внутренние детали барабана и высушенный жом от контакта с высокотемпературным сушильным агентом. Со стороны выгрузки в барабане установлены специальные лопасти, обеспечивающие постоянное заполнение барабана жомом, что увеличивает длительность сушки и позволяет получить стабильную влажность высушенного продукта. Эффективная цилиндрическая камера сгорания обеспечивает полноту сгорания топлива и минимизацию вредных выбросов в атмосферу. Управление сушкой основывается на измерении потока воздуха со стороны всасывания вентилятора и последующем разделении его на три потока, в которых соотношение расходов поддерживается постоянным во всем диапазоне производительности. Оригинальная схема подачи воздуха с одним вентилятором обеспечивает эффективное регулирование режима горения и измерение общего расхода воздуха. Все эти особенности позволяют вести сушку в экономичном режиме при высокой начальной температуре сушильного агента и с нормированным расходом воздуха.

В качестве технологического топлива применяется природный газ (может также применяться и топочный мазут). Сушильный барабан был поставлен в комплекте с камерой сгорания итальянской фирмы Maraldi, характеризующейся высокой форсировкой и тепловым напряжением. Камера сгорания была оборудована четырьмя газовыми горелками полного предварительного смешения и устройствами газовой безопасности. Оснащенность топок четырьмя короткофакельными горелками особой конструкции позволяет обеспечить наиболее оптимальное и качественное соотношение «газ–воздух». Ознакомление с такими типами топок на зарубежных заводах, а также детальный анализ конструкции топки показали, что ее внутреннее устройство с особым распределением подачи воздуха на горение и охлаждение топочных газов дает основание характеризовать эту топку как хорошо сбалансированный по газу и воздуху теплогенератор. Однако такие горелки не были сертифицированы в Российской Федерации, поэтому были проработаны два варианта решения проблемы: сертификация горелок итальянского производства в органах стандартизации РФ или замена горелок на сертифицированные изделия. Но при замене горелок необходимо было переделывать топку, при этом нарушалась сбалансированность соотношений газа и воздуха и снижалась эффективность работы сушильного барабана. Поэтому идея замены поставленных горелок на горелки отечественного производства была отклонена и принята концепция восстановления и ввода в эксплуатацию поставленного вместе с жомосушкой газового оборудования. Для этого необходимо было сертифицировать на территории Российской Федерации все поставленное вместе с жомосушкой газовое оборудование [5]. Эта работа была успешно выполнена вместе с предприятием ЗАО «Инженерный центр «Авелит».

Простая конструкция выбранного жомосушильного барабана обеспечивает высокую надёжность в эксплуатации, что проверено на европейских сахарных заводах. Жомосушильная установка была поставлена в виде крупных блоков и отдельных агрегатов, которые были смонтированы на площадке заказчика. Жомосушильный барабан был поставлен целиком, с установленными опорными бандажами и зубчатым венцом, что сократило продолжительность его монтажа, камера сгорания – с готовой огнеупорной футеровкой. Крупноблочная поставка требовала использования мощных подъемных кранов, однако позволила ускорить выполнение работ – сразу после монтажа установка была включена в работу.

Высокие теплотехнические показатели установки для сушки жома подтверждены в период её предыдущей эксплуатации. Сушильная установка, при производительности 240 т/сут свекловичного жома, имеет следующие эксплуатационные технологические показатели:

Прессованный жом:
расход, кг/ч 39063
содержание СВ, % 24
температура, ОС 40
Природный газ:
расход, нм3/ч 2492
теплотворная способность низшая, МДж/нм3 35,03
температура, ОС 20
Воздух первичный:
расход, нм3/ч 33191
температура, ОС 20
Температура в зоне сгорания, ОС 1709
Воздух вторичный:
расход, нм3/ч 33453
температура, ОС 20
Температура в зоне смешения, ОС 950
Испаренная в барабане влага, кг/ч 28668
Поступление воздуха через уплотнения:
расход, нм3/ч 19298
температура, ОС 20
Отработанный сушильный агент:
расход, нм3/ч 173219
температура, ОС 125
Сухой жом:
расход, кг/ч 10000
содержание СВ, % 86
температура, ОС 70.

Содержание СВ прессованного жома может значительно изменяться в зависимости от мощности оборудования для его отжима, свойств свёклы, поступающей на переработку, режима работы диффузионной установки, рН питательной воды, подаваемой на экстракцию сахарозы и других факторов. При снижении степени прессования жома, поступающего на сушку, производительность установки по сушёному жому уменьшается.

Оптимальный технологический режим эксплуатации жомосушильного комплекса на конкретном заводе определяется во время пусконаладочных работ.

Для гранулирования жома были приобретены два гранулятора системы СРМ-7930-8 (Голландия) с вертикально расположенной прессующей матрицей. При мощности привода 315 кВт такой гранулятор обеспечивает производительность 10–12 т/ч гранулированного жома. Перед грануляторами предусмотрен бункер сухого жома, обеспечивающий запас жома на 20–25 мин их работы, что повышает ритмичность работы отделения.

В грануляционном отделении установлен сепаратор для просеивания гранул CPM Cryloc 46-01-D с вращающимся ситом диаметром 1400 мм. Это оборудование не создает сильной вибрации и шума, в отличие от применявшихся ранее вибросит.

Гранулы взвешиваются порционными весами и направляются на склад для хранения вместимостью 8 тыс. т гранулированного жома.

Электротехническая часть проекта прессования, сушки и грануляции жома. В соответствии с технологической схемой прессования, сушки и грануляции жома были выполнены следующие электротехнические работы:
• реализован проект электроснабжения жомопрессового, жомосушильного отделения и отделения грануляции жома, а также нового склада гранулированного жома;
• изготовлены две подстанции 2КТП-1000/0,6/0,4, выполнен их монтаж и наладка;
• монтаж и наладка электроприводов жомопрессового, жомосушильного отделений и отделения грануляции жома;
• все электроприводы снабжены дистанционным управлением и соответствующими защитами и блокировками; режим управления электроприводами устанавливает оператор.

В проекте предусмотрено снижение потребления электроэнергии до 350–380 кВт•ч за счёт применения частотно-регулируемых электроприводов жомовых прессов глубокого отжима, приводов грануляторов и др.

При проведении производственных предпусковых испытаний вновь установленного оборудования (прессы, сушка, грануляторы, транспортные системы) все электрические системы работали без сбоев.

Система управления технологическими процессами прессования, сушки и грануляции жома. Результатом проведенной работы стало создание новой автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) установки для прессования, сушки и гранулирования жома, а также разработка для нового и бывшего в употреблении импортного оборудования комплекта технической документации в объёме, достаточном для проведения всего комплекса работ по проектированию, монтажу, обучению персонала и пуску установки.

АСУТП установки для прессования, сушки и гранулирования жома выполнена в виде трех локальных участков. Обмен информацией между участками производится по сети Ethernet. Все системы автоматизации разработаны на базе микропроцессорных промышленных контроллеров фирмы Schneider и оснащены современными средствами измерения и управления ведущих мировых компаний.

Управление транспортной системой (блокировки по пускателям, движению, выбор направления потока, аварийные блокировки и т.д.) осуществляется при помощи местных щитов управления на базе микропроцессорных устройств, связь между которыми работает по сети MODBUS, что значительно уменьшает затраты на монтажные материалы, упрощает монтажные работы и обеспечивает возможность реализации любых алгоритмов управления транспортным потоком.

Прессование жома. Для участка глубокого прессования жома с использованием прессов глубокого отжима марки Babbini PB32FS разработана и внедрена система автоматизированного управления, включающая блокировку приводов транспортирующих устройств. Режим работы прессов регулировался посредством преобразователей частоты. Для оптимизации работы прессов в шахте в автоматическом режиме поддерживался заданный уровень подаваемого жома за счет изменения производительности прессов. Система автоматизации обеспечивала стабилизацию потока полученной жомопрессовой воды, нагрев до заданной температуры и подачу в диффузионный аппарат.

Сушка жома. Система автоматизации жомосушильной установки разработана на базе микропроцессорного промышленного контроллера фирмы Schneider. В её составе были использованы:
• датчики тяги, напора, давления и разрежения фирмы Aplisens;
• датчики скорости фирмы «Сенсор»;
• газовая арматура фирмы Krom Schroder;
• датчики пламени и система автоматического розжига фирмы «МЗТА».

Разработанная АСУТП включает отдельный блок газовой безопасности (см. рис. 3), который обеспечивает перед каждым розжигом горелок проверку исправности отсечных клапанов в автоматическом режиме, автоматический розжиг и контроль наличия пламени всех четырёх факелов. АСУТП обеспечивает оптимальный режим сжигания газа с минимальным образованием вредных веществ и стабилизацию теплового потока, поступающего в барабан вместе с сушильным агентом.

Разрежение в камере сгорания автоматически поддерживается на минимальном уровне, составляющем 100–150 Па. Отжатый жом подаётся шнеком-дозатором с регулируемой частотой вращения, что позволяет стабилизировать расход на заданном уровне. Массообмен регулируется автоматически по обобщающему критерию – температуре отработанного сушильного агента. Параллельно периодически отбираются и анализируются пробы отжатого и сухого жома.

При создании алгоритмов управления использовалась специально разработанная статическая модель, что обеспечило высокое качество регулирования и позволило существенно сократить продолжительность этапа наладки.

Интерфейс АСУТП (рис. 4) выполнен на базе сенсорного дисплея и представляет собой последовательность мнемосхем с цифровой индикацией значения параметра и цветовой индикацией состояния элементов объекта, а также опасных состояний. АСУТП сохраняет данные о параметрах процесса, позволяет просматривать их в виде графиков и выполнять статистический анализ по специальным алгоритмам.

Для управления транспортной системой, фирмой «ТМА» были разработаны и поставлены щиты местного управления на базе микропроцессорных устройств, связь между которыми осуществлялась по сети.

В конце ноября 2008 г. был закончен монтаж всего технологического оборудования сушильного отделения и получен первый сухой жом. После проведения пусконаладочных работ и получения режимных карт, отмечена стабильная синхронная работа всех горелочных устройств и высокое качество сгорания газа. Благодаря правильно выбранной концепции, хорошо спроектированной и реализованной системе автоматики все операции по розжигу, пуску установки, ведению сушки, остановке сушильного барабана осуществлялись легко и быстро, без возгорания пересушенного жома или получения недосушенного жома.

В начале декабря 2008 г. были завершены работы по монтажу оборудования грануляционного отделения и получен первый гранулированный жом (рис. 5).

Достигнутый результат свидетельствует о том, что компания «Русагро» и коллектив ОАО «Ника» сделали успешный шаг в реализации инвестиционного проекта по утилизации сырого жома, а исполнитель проекта – фирма «ТМА РОС» – освоила новое направление в научно-инженерной деятельности в сахарной промышленности от постановки задачи до получения готовой продукции – гранулированного жома – с использованием высокотехнологичного, энергосберегающего, эффективно работающего импортного оборудования с большой единичной мощностью. В рамках этого проекта было достигнуто эффективное сочетание нового и бывшего в употреблении технологического оборудования, разработаны и использованы технические решения, позволившие уменьшить расход топлива на 1 т полученного сухого гранулированного жома.

Приобретенный опыт и анализ полученных результатов дают возможность формировать требования к поставляемому оборудованию, его техническому состоянию, содержанию и качеству работ по проектированию и реализации проектов.

Журнал «Сахар» №8-2009
Статья любезно предоставлена редакцией журнала «Сахар»

#сахар #корма #свекло-жом 

Сахар-РФ: итоги 2023 года, презентация сахарной отрасли, цены на сахар, подписчики

Стратегический обзор рынка сухого свекловичного жома

Комментариев: 0   Просмотров: 4120

Пока нет комментариев. Станьте первым!

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.