Para i woda

 Instalacja parowa

Z instalacji parowej nie warto rezygnować. Oszczędności są tylko pozorne ponieważ para zmniejsza zużycie drogich matryc i rolek. Cierpi równiez wydajność ponieważ wilgoć jest jest naturalnym lubrykantem, który ułatwia granulowanie.

Zapraszamy do zapoznania się z poniższymi artykułami, które przybliżą tematykę pary w procesie granulacji.

Układ automatyki pary.

Projektujemy i dostarczamy instalacje parowe do granulatorów do pasz zwierzęcych i biomasy. Instalacje są przystosowane do automatycznej kontroli pracy granulatora lub linii granulacji. Wykonujemy instalacje na zamówienie do pracujących juz granulatorów.

Instalacja składa się z zaworu odcinającego, odwadniaczy, zaworu redukcyjnego, zaworu automatycznej regulacji ilości dozowanej pary oraz jej odcinania, odwadniacza wirowego, manometrów kontrolnych oraz by-pass z zaworem odcinającym.

Odpowiednia jakość pary

 Informacje praktyczne związane z instalacją parowa.

W większości przypadków, główną przeszkodą w osiągnięciu maksymalnej wydajności granulatora jest nieodpowiednia jakość pary ponieważ skondensowana para służy jako smar dla materiału przechodzącego przez matrycę i ułatwia granulowanie.

Teoretycznie każda cząstka zostaje pokryta warstwą wilgoci i to redukuje tarcie. Redukcja tarcia przyczynia się do wzrostu wydajności granulatora i wydłużenia żywotności matrycy i rolek. Dzięki zastosowaniu odpowiedniej jakości pary o podwyższonej temperaturze zachodzi częściowa transformacja skrobi (żelatynizacja) co sprawia, że granulki są bardziej zwarte i gęste. Żelatynizacja to proces zamiany skrobi w cukry proste. Proces odbywa się pod wpływem czasu, temperatury i odpowiedniego poziomu wilgotności. Zarówno czas pozostawania materiału w kondycjonerze jak i temperatura i wilgotność są zwykle wystarczające, aby zaszła ta transformacja.

Doświadczalnie udowodniono, że dla większości rodzajów paszy idealną temperaturą dla osiągnięcia najlepszych rezultatów jest około 75oC lub więcej. Poziom wilgotności surowca wchodzącego na matrycę powinien wynosić od 17% do 18%. Nie jest to wilgotność stała, ale sprawdza się dla większości pasz.

Większa ilość pary dodawana nawet w dużych odstępach czasowych, powoduje zamakanie surowca i zatykanie matrycy. Problem zwykle się rozwiązuje podwyższając temperaturę bez nadmiernego zwiększana wilgotności. Projektując linie do produkcji pary należy mieć to na uwadze.

Jest niezwykle ważne, aby zasilanie parą było stałe, o najwyższej możliwej temperaturze, suche i przy niezmiennym ciśnieniu, a przede wszystkim aby para była pozbawiona wilgoci i nie była skroplona. W przypadku kiedy para zawiera za dużo wody, wymieszany surowiec jest nazbyt wilgotny i uzyskanie wymaganej temperatury może byc problematyczne.

W niektórych krajach, jak np. Stany Zjednoczone, ta kwestia nie jest tak istotna, gdyż tamtejsze zboża charakteryzują się niską zawartością wilgoci.

Z całą pewnością nie można ostatecznie określić uniwersalnych warunków kondycjonowania. Należy być w tym względzie elastycznym i dostosować je do receptury danego granulatu, mając na uwadze różną zawartość protein, skrobi i melasy.

Związek między temperaturą a wilgotnością

Z praktyki wynika, że chcąc osiągnąć temperaturę rzędu 75oC – 90oC w granulatorze, przy zastosowaniu odpowiedniej pary, wpływamy też na wzrost wilgotności surowca o ok. 5% (czyli z 12% rośnie do 17%).

Dlatego szacuje się, że zapotrzebowanie na parę w procesie granulacji jest równe 5% maksymalnej produkcji samego granulatora. Tą wartość (zapotrzebowanie na parę) łatwo więc obliczyć znając maksymalną wydajność maszyny.

Jeżeli jej nie znamy, należy założyć, że produkcja na jedną godzinę wynosi 100 kg i pomnożyć to przez Hp silnika głównego.Oczywiście uzyskamy w ten sposób wydajność maksymalną, ale zawsze lepiej pomylić się na plus niż na minus.

Doświadczenie uczy, że jeśli zwiększymy temperaturę surowca o 10oC to jego wilgotność wzrośnie o 1%.

Wybór wytwornicy pary

Po ustaleniu ilość potrzebnej pary, można obliczyć jak duży kocioł będziemy potrzebować.

Specyficzną cechą systemów do wytwarzania pary do granulatorów jest fakt, że para zostaje wchłonięta przez surowiec i dlatego systemy te mają obieg skraplający relatywnie krótki. To oznacza, że do kotła dostarczana jest duża ilość wody zasilającej, a temperatura tej wody jest niższa niż byłaby w przypadku urządzenia produkującego parę, w którym odzyskanie skroplin jest duże.

W związku z tym faktem uzdatnianie wody powinno być bardziej regularne i lepsze niż w przypadku systemu z dużym odzyskiem skroplin.

Ilość pary określa się w kilogramach wytworzonych w temp. 100oC z wody zasilającej. Ale w naszym konkretnym przypadku zastosowania pary byłby to dość niebezpieczny sposób, ponieważ woda dostarczana ma znacznie niższą temperaturę, a para nie ma temp. 100oC, bo to oznaczałoby, że powstaje przy ciśnieniu atmosferycznym.

Wydajność kotła zmienia się w zależności od temperatury wody zasilającej i ciśnienia w produkcji. W celu zapewnienia sobie pewnego marginesu bezpieczeństwa, wybierając kocioł należy zdecydować się na większy o 25% od tego na jaki wskazywałoby teoretyczne zapotrzebowanie na parę.

Do mniejszych maszyn zaleca się instalowanie regulatora czasowego, który umożliwi włączenie kotła z odpowiednim wyprzedzeniem, przed rozpoczęciem zmiany produkcyjnej. Jeżeli jakaś wytwornica, teoretycznie lub praktycznie nie może wyprodukować wystarczającej ilości pary, rozwiązaniem problemu jest podwyższenie temperatury wody. Można to łatwo zrobić instalując podgrzewacz kotłowy i izolując termicznie zbiornik wody zasilającej, aby w ten sposób wyeliminować straty ciepła.

Nie wolno zapominać, że straty ciepła są bardzo kosztowne. Nie trzeba też wyjaśniać, że skropliny powinny powrócić do zbiornika na wodę zasilającą, aby zmniejszyć do minimum zużycie paliwa. Kolejna praktyczna zasada mówi nam, że zwiększenie temperatury wody o 6oC pozwala zmniejszyć o 1% zużycie paliwa wykorzystywanego do przejścia wody w parę.

Częstym powodem powstawania pary wilgotnej jest zbyt wysoki poziom wody we wnętrzu kotła (zaleca się regularne i uważne kontrolowanie tego poziomu). 

Transport pary

W warunkach granulacji typowych dla strefy europejskiej nie wolno zapominać, że para powinna być gorąca, sucha i pod stałym ciśnieniem.

Polecamy szczególnej uwadze następujące kwestie:

Uwagi dotyczące instalacji linii pary:

• należy pomyśleć o zaworze bezpieczeństwa odpowiednim do danej linii pary,
• zawór szybkiego odcięcia przez wraz z automatycznym odwadniaczem zasilającym w parę granulator, mógłby być pierwszym krokiem do automatycznego kontrolowania granulacji,
• urządzenia odwadniające są najważniejszym elementem systemu dystrybucji pary. Nie wolno zapominać, że w okresie rozruchu maszyny powinny być w stanie rozładować dużą ilość wody. Cała para jaka jest używana w trakcie rozruchu powstaje bez przegrzania i zawiera wodę.
• w fazie rozruchu pojawia się znaczna ilość wody; ważne jest aby przygotować odpowiednio duży pojemnik, gdzie będzie się ona zbierać. Należy umieścić go poza obiegiem pary, z tego zbiornika woda jest następnie odprowadzana do zbiornika na wodę zasilającą.
• rura zbiorcza jest tak samo ważna jak urządzenia odwadniające
• należy pamiętać, że za separatorem skroplin powinny się znajdować: urządzenie odwadniające, wskaźnik przelotu/przechodzenia, zawór zaporowy (zwłaszcza jeżeli chcemy podwyższyć skropliny lub spodziewamy się, że może powstać przeciwciśnienie w orurowaniu). Wskaźnik przelotu pozwoli nam kontrolować czy prawidłowo funkcjonuje wyładunek skroplin. Oczywiście należy pamiętać by go umieścić w takim miejscu by był dobrze widoczny.
• Poziom skroplonej pary może zostać podwyższony za pomocą ciśnienia samej pary. Powinniśmy pamiętać, że jedna atmosfera odpowiada 10 tm wysokości.
• Średnica rur powinna być na tyle duża, aby transportować parę bez zbytniego obniżania ciśnienia. Zostało udowodnione, że małe średnice rur są często przyczyną ograniczeń instalacji pary i tym samym wpływają ujemnie na wydajność granulatora.

Interpretacja wyników

Temperatura surowca powinna wynosić około 75 – 85oC, a zawartość wilgoci w kondycjonowanym surowcu powinna sięgać ok. 17%. Nadmierna różnica temperatury między surowcem kondycjonowanym wychodzącym z mieszalnika, a temperaturą granulki wychodzącej z matrycy (rzędu +3oC – 6oC) jest oznaką, że surowiec nie jest wystarczająco natłuszczony lub nie używamy wystarczającej ilości pary, albo matryca jest nazbyt gruba jak na nasze potrzeby.

Jeżeli mamy trudności w osiągnięciu odpowiedniej temperatury bez nadmiernego wzrostu wilgotności, może to być spowodowane tym że:

• jakość pary nie jest odpowiednia
• początkowa zawartość wilgoci w surowcu jest za wysoka
• mamy do czynienia z dwoma wymienionymi wyżej przyczynami jednocześnie.

Jeśli temperatura granulki po wyjściu z chłodnicy jest za wysoka (np. wyższa niż 15oC od temp. otoczenia) najprawdopodobniej mamy źle dobrana chłodnicę (nieodpowiednie rozmiary) lub czas pozostawania w niej granulek jest nazbyt krótki, albo też niewystarczająca jest ilość powietrza (dwa ostatnie czynniki mogą wystąpić jednocześnie).

Wilgotność końcowa produktu powinna być prawie jednakowa jak wilgotność surowca, to oznacza, iż w trakcie chłodzenia powinna zostać wyeliminowana wilgoć z kondycjonowania parą, jednocześnie zawartość wilgoci w granulce nie powinna być niższa niż na początku w surowcu – chłodnica powinna bowiem chłodzić, ale nie wysuszać.

Zbyt duża zawartość pyłu w granulacie lub niewystarczająca twardość granulek są oznaką, że surowiec nie był odpowiednio kondycjonowany lub stopień spiętrzenia matrycy w stosunku do średnicy otworu jest nieodpowiednio dobrany.

Wydajność granulatora można łatwo określić zbierając do worka granulat wyprodukowany w ciągu 20-30 sekund, ważąc go i mnożąc otrzymane wyniki.