Преимущества закрытого (глухого) нагрева колонн БРУ спиртовых заводов посредством выносных кипятильников отражены в работе [43].
Рис. 39. Схема подвода лютерной и дефлегматор ной воды к кипятильнику бражной колонны:
1—ректификационная колонна; 2 — теплообменник для подогрева дефлегматорной воды; 3 — расширитель; 4 — ротаметр; 5 — кипятильник; 6 — бражная колонна.
Однако опыт эксплуатации кипятильников бражных колонн показал, что отложения накипи на поверхности теплообмена достигают значительной величины и значительно снижают коэффициент теплопередачи. Для устранения загрязнения с кипятильных труб используются различные методы. Так, на Рыбницком сахарном и спиртовом комбинатах в кипятильники подводится лютер- ная вода из ректификационной колонны, а дефицит воды, необходимой для выпаривания, компенсируется подводом в кипятильник подогретой дефлегматорной воды или барды из кубовой части колонны (рис. 39). Для дальнейшего совершенствования этого способа рассмотрим некоторые рациональные варианты эксплуатации кипятильника.
Рис. 40. Схема переоборудования кубовой части бражной колонны при работе с кипятильником:
а — с двумя; б — с одним; 1 — бражная колонна; 2 — направляющая воронка; 3 — направляющий щиток;
- — подводящий патрубок; 5— щит с отверстиями;
- — отводящий патрубок; 7 — бардоотводящая коммуникация.
Рис. 41. Кипятильники с различными вариантами циркуляционных каналов:
а — с наружными циркуляционными трубами; б — в внутренней циркуляционное трубой; в — с подвесное греющей камерой.
Кипятильник вместе с выпарной частью бражной колонны и трубопроводами образует замкнутый контур, в котором вместе с лютерной водой циркулирует часть барды, однако попадание барды в кипятильник является нежелательным, поскольку в ней содержится большое количество накипеобразователей.
Высокая кратность циркуляции приводит к тому, что подаваемая в кипятильник лютерная вода будет быстро смешиваться с бардой и эффект от применяемого способа может оказаться невысоким.
Отсюда следует, что попадание барды в кипятильник необходимо исключить или свести его до минимума. Это можно осуществить путем переоборудования кубовой (выварной) части колонны (рис. 40) либо за счет использования кипятильников с «собственными» опускными каналами — индивидуальный контур (рис. 41).
В выварной части устанавливаются перегородки, препятствующие смешению барды и лютерной воды. В процессе эксплуатации в контуре циркуляции могут накапливаться шлам, твердые осадки, для устранения которых нужно предусмотреть свободный выход циркулирующей жидкости в кубовую часть колонны.
Рис. 42. Схема включения поверхности нагрева в дистилляционных кубах эпюрационных и ректификационных колонн:
а — куб со змеевиковым кипятильником; б — куб с кипятильником из горизонтальных труб; в — куб с кипятильником из U-образных труб; г — куб с подвесной греющей камерой; д — куб с выносным вертикальным кожухотрубным кипятильником; е — куб с выносным горизонтальным кожухотрубным кипятильником.
В первом случае это осуществляется с помощью отверстий в перегородках, во втором —за счет присоединительных патрубков, последние обеспечивают питание кипятильника из кубовой части колонны в случае отсутствия лютерной воды.
Во втором случае важно правильно выбрать сечение циркуляционных каналов. В выпарных аппаратах типа ВЦ отношение сечения. циркуляционных каналов к сечению кипятильного пучка Fц/Fк составляет 0,11—0,17, в аппаратах ЦИНС-1 — около 0,2, в аппаратах УкрНИИхиммаша, работающих при большой глубине затопления поверхности нагрева и повышенных скоростях циркуляции, это отношение достигает 0,6—0,7. Сечение опускных каналов определяется конструктивными особенностями аппаратов, гидродинамическими и теплофизическими параметрами упариваемых жидкостей (тепловой поток, природа жидкости, давление в аппарате, высота пьезометрического уровня и т. д.). Размеры опускных каналов кипятильника определяются путем расчета циркуляции в аппарате. Методика гидродинамического расчета и данные, необходимые для расчета, приведены в работе [35].
Применение кипятильников с предлагаемыми циркуляционными контурами позволит значительно снизить величину поверхности нагрева, использовать для обогрева пар более низкого потенциала, избежать затрат ручного труда на очистку труб от накипи, уменьшить простои оборудования и т. п. Предлагаемые мероприятия не относятся к кипятильникам других колонн (эпюрационная, ректификационная), поскольку они работают в безнакипном режиме.
Схемы включения поверхности нагрева в дистилляционных кубах эпюрационных и ректификационных колонн приведены на рис. 42.
