糖化车间设备的设计及计算

1、第五章糖化车间设备的设计及计算一、煮沸锅的设计及计算煮沸设备是糖化车间的重要设备，为了在麦汁煮沸时不带入空气，为了减少设备的投资以及提高热能的利用率，本设计采用不锈钢带内加热加压煮沸锅，并对二次蒸汽进行回收再利用，内加热器采用列管式加热器，加热蒸汽采用低压蒸汽，锅身材料选用 1Cr18Ni9Ti 不锈耐酸钢。1容积：由物料衡算得煮沸前麦汁为×，则体积为：V 有 =××× 1000)=取充满系数 75%3V 总 =140m2. 尺寸：煮沸采用圆筒体球底，取圆筒体高H直径 D=1 2则： D=(140) 1/3 =取 D=8000mmH=4000mm顶点排汽

2、管径 :d 2/D2 =1/30 1/50取 d2/D2=1/40 d=948mm 取 d=950mm顶盖高 h=800mm3煮沸锅强度：锅身采用不锈钢 , 受到的压强较小 , 因此壁厚可以按以下公式计算:壁厚 :S=PD/(2 -P)+C其中 P 为最大压力的倍 , 取 P=材料许用压力 =127MPa取C为壁厚附加量取3mmS=×6000/(2 ×127×取 S=12mm由于锅盖处承受压力较小，可取为6mm4(1) 加热面积：麦汁由 98升至 106，每小时耗用蒸汽量最大，该过程为 10min。 Q=××× (106-98) &#

3、215;60/10= ×105kcal/h 采用的蒸汽温度为 134t m=(160-98)/ln(134-98)/(134-106)=总传热系数 K=1200kcal/(cm 2 ·h· )加热面积 F=Q/(K· t m) ×105/(1200 ×= m3(2) 内加热器设计：内加热器采用管壳式，固定管板，单管程列管。取 F=130 m3，则 130=××× nn=570 换热管选用 =25× 2 不锈钢管，管长 1500mm，管数为 570 根。5煮沸锅管路计算查化工原理( 上) 所有钢管

4、均为热轧无缝钢管。(1) 麦汁出口管至回旋沉淀槽：每锅热麦汁体积 ( 煮沸前 ) ：×× =× 104L流量为： 102/(30 ×60)= m3/s, 取麦汁流速为 s管径： d=× 1/2 =取 =180× 5mm钢管(2) 洗涤水管：煮沸锅体积为 140 m3，洗涤水量为容积的 6%，十分钟洗完 , 流速为 2m/s 管径 d=(140×(10 ×60×2×)1/2 =(3) 蒸汽管路：蒸汽流量为 : ×105)/(490 ×× 3600)= m3/s ，流速

5、为 30m/sd=×30) 1/2 =取 =299×8mm不凝性气体出口管取 =180×5mm(4) 排气筒冷凝水管取 =68×4 钢管。(5) 麦汁进口管：15min 进完： V=× 102/=50342L=取流速为： 3m/sd=(V/×3) 1/2 =(60× 15×× 3) 1/2 =取 =194×5mm(6) 二次蒸汽管路计算：取二次蒸汽流速为 20m/s，煮沸 40min蒸汽流量为：×× / × 40×60)=s23kg/cm 压力下密度为3m

6、d=×20)1/2 =取 =377×9mm二、其它设备设计及计算本工艺采用三锅三槽体系，由于专业设备大多未标准化、系列化，因此要针对不同的生产工艺及产量进行不同的设备设计，现进行糖化车间的基本设备的简单计算：( 一) 糊化锅：采用圆柱形锅身，球形锅底及圆锥顶盖的结构。锅底设夹层，夹层采用直接蒸汽加热，夹套耐压，锅底设有折叶浆式搅拌器，由电机通过立式涡轮减速箱直接带动叶片旋转 , 锅顶有排汽管及风帽，顶盖有人孔、照明灯及进料口，锅身采用不锈钢，锅内夹套用紫铜板。1 容积：由物料衡算知糊化液量为：586029300 35160kg糊化醪液干物质百分比：5860×(1

7、13)/35160 %3糊化锅有效体积为： V 有 315601059 m3取容量系数为 60，糊化锅容积为： V 55 m32 尺寸：设锅径高比为： Dh1=21锅体积为： V=+h2(D2/8+h 2 2/6)解之可得： h 1=2400mm=， D=4800mm=，h2=1200mm=。有效体积：有效体积应在人孔门边以下500mm来计算：V=+h22(D- h 2/3)=54 m 3本设计采用圆锥顶盖 , 顶盖 150o， d 2 /D2 1/40(d 为排汽管直径 )故 d760mm，锅盖高度取 600mm。( 二) 糖化锅：糖化锅是圆柱形器身，略带锥形夹层底和弧形顶盖的容器，底部附有

8、夹套，采用蒸汽加热，锅底处设有浆式搅拌器，锅底设有一个糊化醪进料管及一个通往煮沸锅的出料管。锅盖设有一个人孔和照明灯，顶部有排气管，设备材料可用不锈钢。1容积：由物料衡算知醪液量为：83180586013680102720kg糖化醪干物质百分比： 5860× (1 +13680× /102720=查表知：其密度为 1070kg/m3 。3设有效体积不小于V 有 102720107096m设 Dh=21，一般有效容积按人孔门边以下 500mm计算，V 总= V 有/=96/=128 m 32尺寸：128=×4h3+h(4 h 2 /8+1/6)取球底高为 1m，则

9、h=，D=本设计采用圆锥顶盖，顶角为150o取 d2D2 1 40，则 d=950mm锅盖高度取 800mm。( 三) 过滤槽：过滤槽采用圆柱体，弧球形顶盖与平底结构，平底槽为三层，最上部为水平筛板，接着为麦汁收集器，最底层为可通入温水保温的夹套。过滤槽中心有一可升降的轴，带动四臂耕槽机。1容积：3根据每吨原料需5m 槽有效容积，充满系数为75，则：V 有 =19540×5/1000=V 总=V有 /=128m32尺寸：3设每吨混原料所需过滤面积为5m，则本工艺所需过滤面积为：S=19540×5/1000= m2D=(S/ 1/2 =，取 D=11200mm过滤槽高度为 :

10、h= V 总 /=130/ ×=，取 h=1320mm3过滤槽底部结构：过滤槽筛板采用不锈钢梯形钢条焊接而成，开孔率为 20，上孔宽为，下孔宽为。筛板与麦汁收集底间距为 30mm。过滤槽收集底间距为 30mm。过滤槽收集器每，分布一根麦汁收集管，管径取 40mm，按同心圆分布，最后汇集为 3 根总管，连接麦汁泵输送麦汁，最终麦汁输送可用活塞式气流输送设备。( 四) 沉淀槽：沉淀槽用于将热麦汁中的热凝固物及酒花渣去除，采用平底圆筒结构弧形顶盖结构，麦汁由切线方向进入，在槽内回转，将热凝固物推向槽底中央，在水力喷射打碎后，先用洗涤水冲洗排出。1尺寸：采用与煮沸锅规格相同的沉淀槽。2管径：

11、设流速为3m/s，麦汁30min 内泵完96/20 ×60× 30=d2/4d=150mm取 =159×麦汁经过变径从切线口流进，设进槽流速为18m/s2d2=18D3D=(1502× 3/18)1/2 =故进口管 =68×3mm麦汁进口位置大约为槽中麦汁量的1/3高度。( 五) 冷却器：采用薄板式冷却器冷却面积：麦汁由96冷却至 10，冷却时间为 2h，Q× 105kcal冷媒为 2的冷水。t m=(85-2)/ln(96-2)/(96-85)=取总传热系数为： K=1200kcal/(m 2· h· )换热面积

12、为 :S=Q/(K · t m)= ×105/(2 ×1200×=3取换热面积为 90m板片技术参考见化工工艺技术手册型号： BPR20A尺寸规格： 1087× 295× 1mm板片厚度：设计压力：3最大流量： 60m/h换热器尺寸： 1087×295×240mm角孔直径： 65mm设计温度： 180单片有效面积：板片数： =取 360片( 六) 糖化车间泵的选择：1糊化锅与糖化锅之间的泵：3355m 糊化锅在 10 分钟内泵完，故流量为 (55/10)× 60330m/h型号： IPT25036014/

13、6流量： 360 m3/h扬程： 14m转速： 960r/min功率： 30KW材料： 1Cr18Ni9Ti2糖化锅及过滤槽之间的泵：3396m 的糖化锅在 10min 内泵完，故流量为 (96/10)×60576m/h型号： IPT35060012/6流量： 600 m3/h扬程： 12m转速： 960r/min功率： 50KW材料： 1Cr18Ni9Ti3过滤槽与中间槽之间的泵：换热面积的麦汁在 15min 内泵完，故流量为315) × 60390m/h型号： IPT250360 14/6流量： 360 m3 /hr扬程： 14m转速： 960r/min功率： 30KW

14、材料： 1Cr18Ni9Ti( 七) 糖化车间 CIP 清洗系统的设计：糖化车间的CIP 系统担负糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅等设备的内部及连接管路、泵的清洗。 CIP 系统包括：清洗剂站、循环调节体系、执行设备三部分。本工艺 CIP 清洗站配有两种清洗剂：碱性清洗剂， 5NaOH %EDTA溶液，温度 80左右，酸性清洗剂 3溶液或 %HNO3。工厂一般每生产 15?20批次用 85 热碱洗涤剂循环清洗一次，每 15d 左右用酸性清洗剂对设备内表面及蒸汽加热面循环清洗一次。本设计 CIP 清洗系统有 4 个罐，分别是：热水、冷水、酸、碱罐。为了输送到各设备，各罐备有高压水泵，一般清洗时先用

15、碱水清洗，再分别用热水、冷水清洗，洗涤完毕后碱水过滤回收到碱液罐。各罐规格如下：（1）碱罐：直径： 2500mm高度： 3000mm3容积： 15m（2）酸罐：直径： 2500mm高度： 3000mm3容积： 15m（3）热水罐：直径： 2000mm高度： 1900mm3容积： 6m（4）冷水罐：直径： 2000mm高度： 1900mm3容积： 6m（5）洗涤泵：型号： IH80-50-2003流量： 50m/h扬程： 49mH2O气蚀余量：转数： 2900r/min轴功率： 15KW（6）洗涤液回收泵：型号： IH80-50-2003流量： 25m/h扬程：气蚀余量：转数： 1450r/min轴功率： 4KW第六章糖化车间平面立面布置糖化车间布置应结构紧凑，布局合理。本设计采用四层空间，一楼作为动力的主要空间， 在此安装各动力设备， 包括连接管路、 麦糟暂贮槽、 CIP 系统等。二