CH262257A - Verfahren zum Betriebe einer Anlage zur Gewinnung von Roh- oder Weisszucker aus Rüben oder Zuckerrohr, sowie Einrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens. - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Betriebe einer Anlage zur Gewinnung von Roh- oder   Weif@zucker    aus Rüben oder Zuckerrohr, sowie Einrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens.



   I)ie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe einer Anlage zur   Gewinnung    von Roh- oder   AVeisszueker    aus Rüben oder Zukkerrohr, die eine Eindampfstation, eine Kochstation, sowie weitere Heizdampf   benötigende    Apparaturen, wie Vorwärmer und allenfalls eine Diffusionstation, aufweist. Die Erfindung betrifft   im    weiteren eine   Einrichtung    zum Ausführen dieses Verfahrens.



   In den Kosten der   Zuekergewinnuno    aus   Rüben    oder Zuckerrohr spielen die Auslagen für die Erzeugung des benötigten Dampfes bzw. der benötigten Wärme eine gewiehtige Rolle. In Zuekerfabriken üblicher Anordnung wird die Energie zum Betrieb der vielen   Alo-    toren der Fabrik mit Gegendruck-Dampf- maschinen   oder -Turbinen,    also ebenfalls aus Wärme, gewonnen. Das Bestrehen der Zuckerfachleute ging daher immer auf   Verbesserun-    gen der Dampfwirtschaft.



   Die Aufgabe der Zuckergewinnung besteht bekanntlich im wesentlichen darin, aus dünnen Zuckersäften den festen kristallinen Zukker zu erhalten, wobei neben einer chemischen Reinigung der Säfte als   IIauptprobleni    das   Verdampfen    des   AVassers    besteht. Dieses   ANTeg-      dampfen    geschieht in zwei Stufen, nämlich   durch    eine Eindampfung der Säfte von etwa   15 %      Zuckergehalt    auf Sirup von etwa   65 %    Zuckergehalt und sodann durch eine Verkochung des Sirups in   Kochapparaten,      d.

   Ii.    in der Kochstation, zu einer Kristallmasse, aus der die   Zuckerkristalle    in Zentrifugen ausgeschleudert werden und die Melasse übrig bleibt.



   In Zuckerfabriken wird entweder Rohoder direkt raffinierter Zucker (Weisszucker) gewonnen. Im erstern Falle wird aller Zucker durch einen einmaligen Kochvorgang noch als ziemlich braune Masse erhalten. Bei der Weisszuckergewinnung wird aller Zucker auf ein reines Kristall verarbeitet, wobei noch braune   Zuckermassen    erneut gelöst, die Lösung gereinigt und erneut verkocht wird.



   Moderne Zuckerfabriken sind nach dem generellen Schema gemäss Fig. 1 angelegt. Es sei an dieser Stelle eingeschaltet, dass gleiche Teile und Stationen in den verschiedenen Figuren der beiliegenden Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen belegt sind.



   1 bezeichnet einen Kessel, in dem gespannter und überhitzter Dampf erzeugt wird, dessen Druck und Temperatur in einer Gegendruck-Dampfturbinengruppe 2 mit   Generator      21    zur   Energieerzeugung    für das Werk ausgenützt wird. Bei der Anlage nach Fig. 1 gelangt sodann der Abdampf der   Gruppe    2 mit etwa 2 bis 3 Atm. Überdruck in eine Eindampfstation 3, die zumeist als   Drei- oder    Vierkörpereindampfanlage gebaut ist. Hier wird der   grösste    Teil des   Wassers    aus den dünnen Säften verdampft.

   Diese Station 3 arbeitet vorteilhafterweise im Überdruckgebiet, so dass   Brtidendampf    aus irgendeiner Stufe der   Vidkörper - Eindampfanlage    genügend Druck aufweist, um eine Diffusionstation 4,  ferner Vorwärmer 5 und eine Kochstation 6    mit dem benötigten je Heizdampf versorgen zu    können. Die Apparate der   Kochstation    6 arbeiten unter Vakuum, und die aus der kochenden   Masse    sich entwickelnden Brüden werden in Kondensatoren niedergeschlagen, so dass diese Abwärme im Kühlwasser weggeht, also als Verlust zu buchen ist.

   Der Dampf für die Diffusionstation 4 und die Vorwärmer 5 wird für die   Scbnitzelauslaugung    bei der erforderlichen Temperatur, bzw. die Vorwärmung der Säfte für   die    chemische Reinigung und Ein  dämpfung    benötigt.



   Eine   Zuekerfabrik,    die nach dem beschriebenen Schema angelegt ist, ist bereits   wärme-    technisch günstig   durchgebildet.    Gleichwohl ist darnach getrachtet worden, die Schaltung darüber hinaus vorteilhafter   zil    gestalten. Im besonderen wurde teilweise die Eindampfstation mit Strahlverdichtern, in einzelnen Fä1len auch mit Turbo-Thermokompressoren, betrieben. Die Ergebnisse waren jedoch nicht die erwarteten, da im besondern sieh betrieb  lich    Schwierigkeiten zeigten.



   In einem weiteren Falle wurden auch schon   Turbo-Thermokompressoren    für die Ein  dampf- und    die   Kochstation    angewendet, und zwar mit Antrieb durch Elektromotoren, deren benötigte Energie von   Wasserkraftmasghinen    erzeugt wird. Dabei zeigte sich, dass bei richtiger Anwendung der Thermokompression diese für die Eindampfung und selbst für die   Kochstation    gut anwendbar ist.

   In einem sol  chen    Falle ergibt sich dann die in Fig. 2 schematisch gezeigte   Schaltung.    Der Gegen  druck-Dampfturbinengruppe    2 mit Generator   2t    wird in diesem Falle wesentlich weniger Dampf als im zuerst beschriebenen   zugeführt ;    die betreffende Dampfmenge reicht aber immer noch aus, um im Gegendruckbetrieb die für die   Motoren    der   Zuckerfabrik    benötigte Energie zu erzeugen. Der Abdampf der Turbine 2 wird sodann vorwiegend nur noch in der Diffusionstation 4 und den Vorwärmern 5 ausgenutzt.

   Die Eindampfstation 3 wird in diesem Falle mit einer eigenen Thermokompressionsgruppe, die einen Antriebsmotor 71 und einen Turboverdichter 72 aufweist, und die Kochstation 6 mit einer eigenen Thermokompressionsgruppe, die einen Antriebsmotor   8l    und einen zweigehäusigen Turboverdichter 82 aufweist, betrieben. Der Dampfverbrauch lässt sich gegenüber einer Anordnung nach Fig. 1 auf etwa 40   %    reduzieren, wobei allerdings der Bedarf an Fremdenergie für den Antrieb der Motoren 71 und   8t      hinzukommt.   



  Die wirtschaftlichen Verhältnisse fallen überall da sehr günstig aus, wo sich die für die Turbokompressoren benötigte Energie billig auf hydraulischem Wege erzeugen lässt, die erhältlichen Brennstoffe dagegen teuer sind.



   Die Frage stellt sich   nun,    ob in den vielen   Zuekerfabriken,    welche auf Brennstoffbasis, also ohne   B ezugsmögliehkeiten    von billigem Strom, der in hydraulischen Kraft anlagen erzeugt wird, arbeiten, die   Anwendung    der Thermokompression nicht noch weitergehende Verbesserungen der Dampfwirtschaft ergeben kann.



   Erfahrungen, Berechnungen und vor allem angestellte Überlegungen führten zu einem Verfahren zum Betrieb von Anlagen zur Gewinnung von Zucker, das einen interessanten Fortschritt sogar gegenüber der zuletzt beschriebenen   Anordmmg    einer ganz modernen   Zuckerfabrik    mit sich bringt.



   In Fig. 3 ist nun in vereinfachter Darstellungsweise eine beispielsweise Ausführungsform einer solchen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht, an Hand welcher auch das Verfahren beispielsweise erläutert wird. Auch in diesem Falle wird im Kessel 1 Dampf mit   möglichst    hohem Druck und guter Überhitzung erzeugt. Dieser Dampf wird unter Arbeitsleistung in einer zweigehäusigen Entnahme Kondensationsturbine 9 entspannt.

   Währenddem von der Turbine 9 kommender Entnahmedampf den grösseren Teil der Eindampfstation 3 beheizt und der Brüdendampf dieser Station seinerseits die Diffusionstation 4 und die Vorwärmer 5 beheizt, dient die in der Turbine 9 erzeugte Energie einerseits für den Antrieb eines Generators 10 zur Erzeugung des elektri  schen Stromes für die   Motoren    der Zuckerfabrik und anderseits zum Antrieb eines vielstufigen,   zweigehäusigen    Turboverdichters 11, der den in der Kocherei 6 benötigten Dampf und ferner auch den Heizdampf für den ersten Apparat 31 der als Vierkörperanlage ausgebildeten Eindampfstation 3 liefert. Die Kochstation 6 wird somit   ausschliesslich    mit Thermokompression betrieben, was Dampfverluste durch Kondensation zu vermeiden gestattet.

   Dadurch ferner, dass der Teil 31 der Eindampfstation 3 auch mit Thermokompression betrieben wird, lassen sich   Dampfabblase-    verluste bei der Eindampfung im Falle einer Abschaltung eines oder mehrerer Apparate der Kochstation 6, wie solche Verluste bei einer Anordnung nach Fig. 1 in Kauf zu nehmen sind, vermeiden. Diese verschiedenen Vorteile ermöglichen es, bei einem Betriebe, wie er im Zusammenhange mit Fig. 3 beschrieben worden ist, den bisherigen   Dampfverbrauch    einer Weisszuckerfabrik von üblicher Grösse von zur Zeit etwa 45 bis 50 kg pro 100 kg Rüben auf etwa 30 kg   Dampfverbrauch    zu vermindern.



   Beim erfindungsgemässen Betrieb einer Anlage nach Fig. 3 lässt sich allerdings eine Kondensation von Abdampf nicht ganz vermeiden, und zwar im Kondensator   12    der Turbogeneratorgruppe 9, 10. Berechnungen zeigen aber, dass pro Kilo hier kondensierten Dampfes zumindest doppelt so viele Kilo Wasser verdampft werden wie im Falle nach Fig. 1 pro Kilogramm   im    Fallrohrkondensator 61 niedergeschlagener, aus den Kochapparaten abgesaugter Brüden   in    der Eindampfanlage Kilogramm Wasser   ausgedampft    werden.

   Im Falle nach Fig. 3 ermöglicht zudem die   Ent-      nahme-Kondensationsturbine    9, die starken, besonders in Betrieb der Kochstation 6 nicht zu vermeidenden Leistungsschwankungen   auf      zunehmcn    und so die Grundlage eines stabilen Betriebes zu geben. Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bringt ausser den besprochenen wärmewirtschaftlichen Einsparungen noch anderweitige überraschende Vorteile. So gestaltet sieh der Betrieb der Ein  dampfstation    3, soweit sie als Mehrstufen- verdampfer arbeitet, hinsichtlich Regulierung viel einfacher und stabiler. Die   Wärmewirt-    schaft verbessert sich damit weiterhin und es werden auch die   Rohrleitungsnetze    einfacher.



   Die Maschinengruppe braucht nicht unbedingt, wie in Fig. 3 gezeigt, in der Zusam  menfassung    einer   Entnahme-Eondensations-    turbine mit einem Generator und einem Turbokompressor zu bestehen. Die Gruppe kann vielmehr auch aufgeteilt werden, wobei ver  schiedene      Eombinationen    möglich sind. So kann z. B. der Generator lediglich von einer Gegendruck-Dampfturbine und der   Kompres-    sor von einer Entnahme-Kondensationsturbine angetrieben werden, wobei für letztere Gruppe allenfalls   noeh    ein Zusatzmotor vorgesehen werden kann.   Anch    kann mit dem mit Gegendruck arbeitenden Turbinenteil ein Generator und mit dem mit Kondensation arbeitenden Turbinenteil der Kompressor für die Thermokompression lösbar verbunden sein.

   Anstatt für die Kochstation 6 und den Teil 31 der Eindampfstation 3 einen gemeinsamen Thermokompressor vorzusehen, kann für den Betrieb des Teils 31 auch ein besonderer, von einer Turbine oder auch einem   Motor    angetriebener Thermokompressor vorgesehen werden. Preislich dürfte allerdings ein gemeinsamer Thermokompressor, in den die Brüden aus dem Teil 31 erst bei einer höheren   Druck-    stufe eingeführt werden, von Vorteil sein.



   Ferner besteht die   Möglichkeit,    in einer Anlage nach Fig. 3 Speicher vorzusehen, und zwar in der üblichen   Weise    und mit dem Zwecke, Schwankungen im   Dampfverbrauch      auszugleiehen.    Auch lässt sich durch Leistungs  regelung    der Turbinen den Anforderungen des Betriebes ohne Schwierigkeiten   nachkomuien.   



   In einer   Zuekerfabrik    der in Fig. 3 gezeigten Bauart lässt sich bei Stillstand der zur Zuckergewinnung dienenden Teile ohne weiteres noch Energie für den Verkauf an die   Elelrtiizitätsversorgung    erzeugen, indem ja ein   Dampfkessel    und eine   Kondensationsdampf-    turbine mit Generator vorhanden sind und lediglieh der Kompressor 11 mittels einer   Kupplung    13 abzuschalten und die Verbin  dung zwischen Turbine 9 und   Vielkörper-    Verdampferteil 3 durch ein Ventil 14 zu unterbrechen ist. Bei neu zu errichtenden Anlagen kann zudem die Grösse der Kondensationsturbine so bemessen werden, dass beträchtliche Leistungen erzeugbar sind, wobei allenfalls ein Zusatzgenerator angekuppelt werden kann.



  Dabei dürfte die   Kühlwasserversorgung,    in Einblick auf den Bedarf der Zuckerfabrik an Wasser, für gewöhnlich für den Betrieb einer Kondensationsgruppe mit der vollen   Leistung    des Dampfkessels 1 gesichert sein.



      PATENTAN8pRUOH 1:   
Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Gewinnung von   Roh- oder    Weisszucker aus   Riiben    oder Zuckerrohr, die eine Eindampf   station, eine : Kochstation, sowie weitere Reiz-    dampf benötigende Apparaturen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die   Kochstation    vollständig und von der Eindampfstation ein Teil mit Thermokompression arbeitet, und dass für die Erzeugung der für die Thermokompression, sowie noch für anderweitige Zwecke benötigten Energie in mindestens einer Dampfkraftmaschine zur Entspannung kommender Frischdampf verwendet wird, von dem ein Teil nach erfolgter teilweiser Entspannung in der   Elraftmaschine    aus dieser entnormen und anschliessend zur Abgabe der erforderlichen Wärme an die übrigen,

   Reizdampf benötigenden Apparaturen der Anlage verwertet wird.   

Claims (1)

1. UNTERAN8PRUOH: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da dureh gekennzeichnet, dass der für die Koch- station und den mit Thermokompression arbeitenden Teil der Eindampfstation benötigte Heizdampf von einem einzigen, mehrstufigen Kompressor verdichtet wird, der die Brüden aus dem von ihm mit Heizdampf belieferten Teil der Eindampfstation in einer obern Verdichtungsstufe absaugt.

   PBTENTBNSPRUCH II: Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannung des Frisch- dampfes in mindestens einer Entnahme-Kondensationsturbine erfolgt.

   UNTERANSPRÜCHE: 2. Einrichtung nach Patentansprueh II, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine einen mit Gegendruck arbeitenden und einen damit in Reihe geschalteten Kondensationsteil aufweist.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeieh- net, dass die Entnahme von Heizdampf zwi schen den zwei Turbinenteilen erfolgt.

   4. Einrichtung nach Patentansprueh II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass mit dem mit Gegendruck arbeitenden Turbinenteil ein Generator und mit dem mit Kondensation arbeitenden Turbinenteil der Kompressor für die Thermokompression lösbar verbunden ist.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Turbinenteile eine gemeinsame Welle haben und in die Entnahmeleitung ein Absperrorgan eingebaut ist, so dass sich nach Schliessen des letzteren und Lösen des Kompressors von dem mit Kondensation arbeitenden Turbinenteil mit den zwei Turbinenteilen während des Stillstandes der für die Zuekergewinnung dienenden Apparaturen Strom für die Lieferung ausserhalb der Anlage erzeugen lässt.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine Gegendruckturbine, welche nur einen Generator antreibt, und ferner durch eine Entnahme-Kondensationsturbine, welche nur den Kompressor für die Thermokompression antreibt.

   7. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Entnahme-Kondensationsturbine und Kompressor bestehenden Gruppe ein Zusatzinotor zugeordnet ist.

   8. Einriehtung nach Patentanspruch II, gekennzeiehnet durch zwei Kompressoren, die von getrennten Kraftmaschinen angetrieben werden und von denen der eine der Eindampf station und der andere der Kochstation zugeordnet ist.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des der Kochstation zu- geordneten Kompressors durch eine Entnahme-Kondensationsturbine erfolgt, die auch noch einen Generator antreibt.