Применение МГД резонаторов для интенсификации
технологических процессов в производстве сахара


Авторы: Березовский В.М., Дадилов С.Д., Козин В.А., Сальников Н.А., Ушаков М.В., Чайковская Е.А., Яценко П.А.

Влияние магнитного поля на водо-дисперсные известно ещё с 40-х годов 20 века. С тех пор в различных странах мира и с разным успехом применяются аппараты в разнообразных видах технологий и производств, использующие энергию постоянного или электромагнитного полей. Наряду с этим существуют свыше 40 разнообразных теорий, пытающихся объяснить и описать механизм воздействия поля на протекающие через них водные среды.

Несмотря на обоснованность существующих подходов к объяснению механизма влияния магнитных полей на водо-дисперсные среды, многие из лабораторных исследований, подтверждающих правильность того или иного подхода, оказались не воспроизводимыми. То есть, на сегодняшний день нет единой теории, позволяющей аналитически рассчитать воздействие магнитного поля на протекающую через него среду определённого состава.

Специалисты компании «ЕТВ - ТЕХНОЛОГИЯ ПЛЮС» разрабатывают, производят и внедряют аппараты магнитной обработки различных видов суспензий на качественно новом техническом уровне, учитывая наработанный практический опыт как собственного, так и предыдущих поколений в этой области. Так, например, нами освоена и воплощена в аппаратах возможность автоматического регулирования настроечного параметра во взаимосвязи с динамикой течений обрабатываемой среды, что обеспечивает максимально стабильную и эффективную работу аппаратов. Это обстоятельство позволяет нам и успешно компенсировать динамику воздействия внешних диссипативных факторов, отрицательно влияющих на стабильность работы МГД резонатора и учитывать существенный разброс производственных нагрузок (по давлению, расходу среды и др.). МГДР, работая на физическом принципе, не изменяют ионный состав обрабатываемой жидкости, но, изменяя ее структуру, позволяют значительно повлиять на протекание технологического процесса. Зачастую это единственная возможность усовершенствовать используемое в технологии оборудование или процессы, т. к. исчерпаны другие возможности (механические или химические).
Как показывает практика, применение других методов интенсификации технологических процессов иногда слабо предсказуемо, неуправляемо и энергозатратно (по сравнению с МГД резонаторами на постоянных магнитах). Специалистами «ЕТВ - ТЕХНОЛОГИЯ ПЛЮС» наработан значительный опыт промышленного применения аппаратов МГДР во многих отраслях промышленности, в том числе, и в сахарной. Поэтому мы рекомендуем следующие объекты и процессы для внедрения МГД резонаторов в сахарной отрасли.

1. Котловое хозяйство

Применение МГД резонаторов для безреагентного удаления старой накипи и предотвращения образования новой общеизвестно. Нами получены положительные результаты внедрения аппаратов на паровых котлах многих сахарных заводов. По полученным данным: теплообменная поверхность очистилась от накипи и новая накипь не образовывалась, снизился расход соли на регенерацию приблизительно в 2 раза, увеличился пробег ионообменных фильтров более чем в 3 раза. Отмытые старые карбонатные отложения удалялись через продувки. Следует отметить, что тепловое хозяйство любого сахарного завода ничем не отличается от аналогичного объекта другого промышленного предприятия, на которых мы тоже успешно внедряем МГД резонаторы, зачастую полностью заменяя ХВО, а при ее наличии – интенсифицируя процесс водоподготовки. Целесообразно устанавливать аппарат на систему ГВС и другие места, имеющие теплообменное оборудование.

2. Сульфитация

Как показала практика, возможно применение МГДР для интенсификации процесса адсорбции. Аппарат был установлен перед пароконтактным подогревателем и обрабатывал питательную воду. При этом температура воды на его выходе повысилась на 10% (с 65 до 72 0С), рН диффузионного сока снизился до 5,8 единиц, что потребовало сжигания меньшего количества серы для поддержания требуемых значений для сахароварения в диапазоне 6,2 – 6,4 единиц (до установки аппарата 6,8 – 7,2 единицы).

3. Выпарные колонны

Общеизвестно, что одной из самых значительных проблем на сахарных заводах является обеспечение безнакипного режима работы выпарных колонн. Трудность состоит в том, что практически невозможно применение противонакипных химических реагентов, что влечет за собой большие финансовые затраты при остановке производства в процессе работы завода на необходимую механическую очистку. Так, по данным 2000 года, часовой простой одного из предприятий этой отрасли обходился в сумму 15000 гривен, а ведь для очистки колонн выпарной станции необходимо несколько дней (!). Специалистами компании "ЕТВ - ТЕХНОЛОГИЯ ПЛЮС", в результате внедрения МГД резонаторов на многих сахарных заводах, решена задача безреагентного предотвращения накипи в выпарных колоннах. Аппарат устанавливался на линии подачи свекловичного сока, что обеспечивало изменение структуры обрабатываемой суспензии полем постоянных магнитов. В результате, кинетика образования кристаллов солей жесткости изменилась с поверхностной на объёмную - они потеряли адгезионную способность к теплообменной поверхности. Благодаря этому, поверхность теплообмена корпусов выпарной установки покрывалась небольшим рыхлым мелоподобным слоем, который легко удалялся механическим путем по окончании сезона сахароварения. Отсутствие накипных отложений дало возможность эксплуатировать выпарную станцию в паспортном режиме, с оптимальным КПД, (по давлениям и температурам); заметно снизился брызгоунос, что снизило потребление жировых добавок.

4. Экстракция сахара из свекловичной стружки

Вода, как универсальный растворитель, обработанная в МГДР и затем используемая для экстракции сахара из свекловичной стружки, дает возможность повысить степень его извлечения как минимум на 6 %. Это позволит предприятию снизить потери сахара на этом технологическом участке и завершить сезон сахароварения с более высокими результатами.

5. Фильтрование, отстаивание, центрифугирование и сгущение

Изменяя структуру суспензии посредством обработки ее полем, можно улучшить технологический процесс разделения твердой и жидкой фазы сиропа, сократить время отстаивания сатурационного сока (в два раза и более) в отстойнике при получении декантата и соковой суспензии, улучшить технологический процесс разделения кристаллов сахара от межкристального раствора в роторе центрифуги, улучшить сгущение очищенного сока без потери показателя по качеству в перечисленных технологических ступенях.

6. Гашение извести

Подаваемой в гаситель воде после резонансной обработки в МГД резонаторе можно придать более активные свойства. Это позволит снизить отходы гашения в среднем на 10 %, а следовательно, и повысить концентрацию известкового молока, подаваемого для обработки диффузионного сока или снизить его расход.
Эти результаты эффективной работы МГДР, внедрённых компанией "ЕТВ-ТЕХНОЛОГИЯ ПЛЮС" на сахарных заводах Украины, отражены в соответствующих актах.

По всей видимости, эффективность работы аппаратов обусловлена следующим

Поскольку вода относится к растворителям, которые имеют как окислительные, так и восстановительные свойства, т.е. амфипротонные, то ее молекулы взаимодействуют между собой по реакции:
Н2О + Н2О - Н3О+ + ОН-. (1)

То есть, образуется гидратированный протон, который устойчив в воде, а так как Н3О+ обладает положительным зарядом, то очевидно, что этот гидратированный протон будет взаимодействовать за счет кулоновских сил с ближайшим отрицательным ионом. При этом будет увеличиваться гидратация отрицательного иона, т.к. увеличивается количество молекул воды, которые с ним связаны. Известно, что омагничивание водо-дисперсных систем влияет на гидратацию ионов (частиц), находящихся в ней. Поскольку воздействие магнитного поля на суспензию в аппарате увеличивает степень превращения химических реакций, протекающих в водной среде, можно предположить, что и реакция (1) будет протекать с большей степенью превращения. При силе воздействующего магнитного поля на молекулы воды свыше сил, обуславливающих гидратацию, гидратная оболочка частиц (ионов) будет уменьшаться. То есть можно сказать, что при монотонном увеличении силовых характеристик магнитного поля на водный раствор, существует некий экстремум размера гидратной оболочки ионов.

Таким образом, зная силы, обуславливающие гидратацию ионов, можно создать магнитное поле, необходимое для этого процесса в ту или иную сторону. Изменение гидратации ионов в водном растворе должно привести к изменению взаимодействий между частицами и к изменению «структуры» водного раствора. Таким образом, воздействуя магнитным полем, можно направленно влиять на многие физические свойства водного раствора. Кроме того, вероятно, при воздействии магнитного поля гидратные оболочки частиц становятся несимметричными, которые можно объяснить трансляционным движением частицы в движущемся потоке. С этих позиций процесс образования накипных отложений  и влияние на этот процесс магнитного поля МГДР видится следующим образом.

Ионы Са2+ и СО32-, в основном образующие накипные отложения, находятся в воде в гидратированном виде, т.е. связаны с молекулами воды, которые и обуславливают гидратацию ионов. Конвективная теплоотдача от стальной поверхности теплообмена, где градиент температурного поля наибольший, к водному раствору, омывающему эту поверхность, лишённую оксидной плёнки, уменьшает гидратацию ионов, что приведет к увеличению вероятности взаимодействия этих ионов и образованию соли СаСО3, являющейся основой накипных отложений, на теплообменных поверхностях.

Воздействие магнитного поля на воду, вероятно, позволяет уменьшить гидратацию ионов в объеме потока водного раствора, а не на поверхности теплообмена, по вышеизложенному механизму, что ведёт к образованию соли СаСО3 в объёме среды а не на теплообменных поверхностях.

Гидратированный протон Н3О+, полученный при диссоциации двух молекул воды представляет собой протон Н+ и диполь воды Н2О. По-видимому, наличие и влияние этих гидратированных протонов с уменьшенной под воздействием магнитного поля гидратной оболочкой позволяет преодолеть адгезионные силы Ван-дер-Ваальса на границе «накипь-теплообменная поверхность». Это, вероятно, обуславливает отмывку накипи, а также, в частности, влияет на растворимость газов в обрабатываемой суспензии.

Таким образом, омагничивание водных растворов позволяет образовываться накипным отложениям не на поверхности теплообмена, а в объеме воды, которые впоследствии при необходимости выводятся из потока с помощью грязевика, шламосборника, гидроциклона и т.п. Предложенная гипотеза протекания процессов при омагничивании водных растворов не противоречит существующим на сегодняшний день теориям, поэтому компания "ЕТВ - ТЕХНОЛОГИЯ ПЛЮС" внедряет данный способ интенсификации процессов в новые технологии, совершенствуя их, улучшая качество товарного продукта или снижая его себестоимость.

Контакты

«ЕТВ-Технология плюс»

Украина, г. Харьков

ул. Енакиевская, 1/318

тел:

+38(057)7193272           +38(067)7143659           +38(066)7228891           +38(093)5082160

e-mail:etwater@mail.ru

skype: energiya4

НАШИ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВА

- ENG
- Украина (Ukraine)
- Россия (Russian)
- Бразилия (Brasil)
- Польша (Poland)
ایران - Иран
- Германия (Deutschland)
- Κύπρος (Кипр)