Вакуумные котлы являются основным видом теплового оборудования, применяемого с целью получения кормовой муки из сырья животного происхождения, в том числе крови, фибрина и форменных элементов.
Для производства кровяной муки в настоящее время применяют вакуумные котлы различной конструкции. В основном они отличаются размерами (геометрическим объемом), поверхностью нагрева, способом загрузки, конструкцией привода, частотой вращения мешалки, методом конденсации сокового пара, конструкцией конденсаторов и вакуум-насосов.
Вакуумные котлы имеют в качестве поверхности нагрева горизонтальные цилиндрические стенки (боковой обогрев), сферические одну или две торцевые стенки (полный обогрев), цилиндрические стенки, вал и лопасти мешалки, а также сферические стенки, вал и лопасти мешалки. Большая поверхность нагрева (обогреваются стенки, вал и лопасти мешалки) в значительной степени интенсифицирует процесс тепловой обработки.
Вакуумные котлы изготовляют с приводами различной конструкции, что отражается на габаритных размерах аппарата, а следовательно, на занимаемой ими площади. Различают следующее расположение привода:
привод от электродвигателя, установленного на плите, — вал мешалки приводится во вращение через шестереночную передачу;
привод от электродвигателя, установленного на редукторе, — вал мешалки приводится в действие от редуктора;
привод электродвигателя, установленного под редуктором, — вал мешалки приводится в действие от редуктора;
привод от электродвигателя, установленного под котлом, — вал мешалки приводится в действие от редуктора через гибкую связь.
Во всех вакуумных котлах новейшей конструкции с целью механизации процесса загрузки сырья в загрузочной горловине, кроме крышки, предусмотрен патрубок для передувки сырья с помощью передувочного бака. Загрузочную горловину изготовляют составной, причем средняя ее часть может иметь различную высоту, что зависит от необходимости вывода в верхний этаж крышки горловины.
Для получения кровяной муки на предприятиях мясной промышленности находят применение вакуумные котлы КВМ-4,6 и Ж4-ФГ1А и котлы фирмы «Атлас» (Дания).
В комплект поставки вакуумного котла КВМ-4,6 входят: вакуумный котел, барометрический конденсатор, бак конденсатора — приемник теплой воды, водокольцевой вакуумный насос ВВН-3, арматура и приборы [задвижка Ду-100 для выпуска соковых паров в конденсатор устанавливается на патрубке загрузочной горловины, вентиль Ду-65 для подачи пара в рубашку котла, вентиль Ду-15 для подачи воды для залива вакуум-насоса, предохранительный клапан Ду-80 для рубашечного пространства, пробно-спускные краны Ду-15 для выпуска воздуха из рубашечного пространства и проверки наличия давления в корпусе котла, три трехходовых крана для продувки трубок приборов, конденсатоотводчик Ду-40 для отвода конденсата, два пробно-спускных крана Ду-40 для слива жира и бульона и выравнивания давления до атмосферного в полости котла, вентиль Ду-40 для перепуска конденсата, манометр для измерения давления пара в рубашке котла, мановакуумметр для измерения остаточного давления в корпусе котла, вакуумметр для измерения разрежения, создаваемого вакуум-насосом].
Помимо того, в комплект поставки входят запасные части, в том числе быстроизнашивающиеся детали и инструмент, а также эксплуатационная документация.
В комплект поставки вакуумного котла Ж4-ФПА входят: вакуумный котел, отцеживатель, водокольцевой насос ВВН-3, арматура и приборы [два пробно-спускных крана Ду-15 для выпуска воздуха из рубашечного пространства и проверки наличия давления в корпусе котла, два пробно-спускных крана Ду40 для слива жира и бульона и выравнивания давления (до атмосферного) в полости котла, предохранительный клапан Ду-50 для рубашечного пространства, два трехходовых крана для продувки трубок к приборам, манометр для измерения давления в рубашке котла, мановакуумметр для измерения остаточного давления в корпусе котла], а также запасные части, включая быстроизнашивающиеся детали и инструмент, эксплуатационная документация.
Вакуумный котел КВМ-4.6А состоит из следующих основных узлов: рамы с приводом, корпуса с мешалкой и опорными узлами вала мешалки, загрузочной горловины, люка разгрузочного и ловушки к мановакуумметру.
Рама котла представляет собой сварную конструкцию и предназначена для установки корпуса котла и привода мешалки. Корпус котла представляет собой горизонтальный цилиндрический сварной сосуд с эллиптическими днищами и двойными стенками, в полость между которыми подается пар для обогрева. В днище вварены бобышки, к которым крепятся опоры вала мешалки. В рубашку котла вварены штуцеры для ввода пара, установки предохранительного клапана, спуска конденсата и выпуска воздуха из рубашечного пространства.
В середине корпуса, перпендикулярно к оси котла приварен цилиндрический патрубок для подсоединения загрузочной горловины. В нижней части переднего днища корпуса имеются разгрузочная горловина, а также штуцер с пробно-спускным краном и козырьком для взятия пробы и слива жира.
Мешалка представляет собой шестигранный вал, на котором с помощью штампованных накладок (хомутов) укреплены стальные литые лопасти. Угол между двумя смежными лопастями составляет 120°. Концы лопастей имеют скосы, обеспечивающие при реверсировании вращения мешалки передвижение сырья в сторону разгрузочного люка.
Расстояние (зазор) между концами лопастей и внутренней стенкой корпуса котла в нижней части по дуге с центральным углом 120° должно быть 5 мм.
Вал мешалки вращается в двух роликовых подшипниках, установленных в литых кронштейнах, которые крепятся шпильками к бобышкам, вваренным в днища корпуса. В кронштейнах установлены также корпуса сальников, которые служат для уплотнения вала мешалки. Для сальников используется асбестовая пропитанная набивка. Для смазки подшипников имеются шприц-масленки.
В опорах мешалки котла КВМ-4,6А установлены два двухрядных роликовых радиально-сферических подшипника и однорядный упорный шарикоподшипник. В опорах котла Ж4-ФПА применяют двухрядные радиально-сферические роликовые подшипники.
Привод мешалки осуществляется асинхронным электродвигателем, соединенным через упругую муфту с цилиндрическим двухступенчатым редуктором. Тихоходный вал редуктора соединяется с валом мешалки уравнительной муфтой со срезными штифтами. Центровка привода осуществляется с помощью регулировочных стаканов.
Загрузочная горловина состоит из цилиндрической обечайки с двумя фланцами, крышки с отражателем и бугельного запорного устройства.
Нижний фланец обечайки загрузочной горловины служит для присоединения к корпусу котла. Верхний фланец, в кольцевой паз которого укладывается набивка асбестовая прорезиненная с резиновым сердечником, служит для герметичного закрывания горловины крышкой с запорным бугелем. При загрузке сырья крышка горловины отводится в сторону. На крышке установлен пробный кран, при открывании которого оператор убеждается в отсутствии давления соковых паров в корпусе котла. К крышке крепится также отражатель, который обеспечивает зазор между крышкой и фланцем горловины при открывании и предохраняет оператора от случайного выброса продукта или пара, если крышка будет поднята при наличии давления в корпусе.
В обечайку горловины вварен патрубок для соединения полости котла с вакуумной системой.
Разгрузочный люк предназначен для закрывания разгрузочной горловины и состоит из крышки с вытеснителем, рычага, откидной серьги и устройства для дистанционного открывания.
Вытеснитель крышки заполняет свободное пространство разгрузочной горловины для предотвращения возможности образования пробки в полости горловины.
В крышку люка вварен штуцер с пробно-спускным краном, который служит для взятия пробы и слива жира, а также для выравнивания давления в корпусе котла до атмосферного и возможности подачи сжатого воздуха в случае образования пробки на входе разгрузочной горловины. Горловина герметично уплотняется асбестовой прорезиненной набивкой с резиновым сердечником, уложенной в кольцевой паз крышки.
Герметичность достигается прижатием уплотнения крышки к торцу горловины посредством запорного рычага и нажимного винта откидной серьги. Нажимной винт котлов имеет проточку, входящую в паз скобы, приваренной к рычагу, которая служит для направления нажимного винта и принудительного отрыва крышки от торца горловины.
Крышка разгрузочного люка при работе котла дополнительно блокируется штырем и цепью, закрепленной на ручке, приваренной к рычагу. К рычагу и серьге разгрузочного люка приварены стопорные планки, предназначенные для увеличения хода винта и предотвращающие возможность быстрого откидывания серьги и самопроизвольного открывания крышки.
Устройство для дистанционного открывания (шарнирный рычаг — удлинитель) позволяет оператору открывать крышку разгрузочного люка с безопасного расстояния.
Ловушка к мановакуумметру предназначена для улавливания твердых частиц, уносимых соковыми парами, и предотвращения искажений в показаниях мановакуумметра.
Конденсатор, бак к конденсатору, водокольцевой насос и вакуумметр входят в вакуумную систему котла. Соковые (вторичные) пары, получаемые в котле при испарении влаги да сырья в процессе сушки, по трубе отводятся в общую вакуум-паровую магистраль и конденсатор, В барометрический конденсатор для конденсации соковых паров подается холодная вода, которая, стекая с полок, находящихся внутри его корпуса, распыляется и смешивается со встречно поступающим соковым паром. Несконденсировавшийся пар по трубе отводится в каплеотделитель, где в результате изменения скорости и направления потока капли оседают на стенки перегородки и трубой отводятся в барометрическую трубу. Смесь несконденсировавшихся газов после каплеуловителя по трубе поступает в вакуум-насос, сжимается и выбрасывается по выхлопной трубе. Теплая вода, получаемая в барометрическом конденсаторе в результате смешения холодной воды с соковыми парами, по трубе отводится в приемник теплой воды.
При эксплуатации вакуумного котла с барометрическим конденсатором необходимо соблюдать следующие условия. Количество подаваемой холодной воды в конденсатор по трубе должно быть меньше количества отводимой теплой воды по барометрической трубе. В противном случае излишек воды в конденсаторе поднимется, и вода зальет содержимое котла, каплеотделитель и вакуум-насос. Вода, попав в котел, может испортить содержимое его, а при попадании в суховоздушный вакуум-насос — вывести его да строя.
Высота барометрической трубы должна быть не менее 11м, если труба прямая, и 11,5 м, если груба изогнутая. Нижний конец барометрической трубы должен быть опущен ниже уровня воды в приемнике не менее чем на 200—250 мм. Выхлопная труба вакуум-насоса должна быть выведена в канализацию, с тем чтобы все газы, выделяющиеся да сырья при переработке в вакуумных котлах, не загрязняли воздух производственного помещения.
Вакуумный котел фирмы «Атлас» отличается от описанных выше вакуумных котлов тем, что его вал, лопасти мешалки и заднее днище обогреваются паром. Он снабжен водоструйным конденсатором. Наличие развитой поверхности нагрева способствует сокращению процесса тепловой обработки сырья в котле. Мешалка котла имеет частоту вращения 0,45 с-1, вместимость котла составляет 5,2 м3. Мешалка котла приводится в действие от закрытого короткозамкнутого электродвигателя.
Котел фирмы «Атлас» имеет горизонтальный цилиндрический корпус с паровой рубашкой, заднее днище эллиптическое цельносварное с корпусом, второе — плоское отъемное. Такая конструкция аппарата позволяет применять мешалку с несъемными лопастями, что дает возможность выполнить перемешивающие лопасти полыми, обогреваемыми паром.
Подача пара, осуществляемая по трубе на вращающийся вал мешалки, производится со стороны плоского днища через сальниковое устройство. Сконденсировавшийся пар из вала, лопастей и рубашки котла поступает в конденсационные горшки. Привод мешалки осуществляется со стороны эллиптического днища через цилиндрический и червячный редукторы. Загрузка котла производится через вертикальную горловину, закрываемую эллиптической крышкой с зажимным устройством, выгрузка — через люк в нижней части плоского днища. Герметизация загрузочного и. разгрузочного люков достигается применением винтовых механизмов с ручным приводом. Соковый пар из котла поступает в конденсатор. Для контроля работы котел снабжен манометром, термометром, вакуумметром. Он также имеет спускной кран для жира.
Расход воды на единовременную промывку котла вместимостью 4,6 м3 составляет примерно 3 м3, а вместимостью 2,8 м3 — 1,5 м3. Расход пара на 1 кг испаренной влаги при обработке неотжатого фибрина составляет 1,44 кг.
На фазе разварки и стерилизации сырья потребляемая мощность электродвигателем в зависимости от вида сырья, перерабатываемого в вакуумном котле, колеблется от 10 до 25 кВт, а на фазе сушки она составляет 28-37 кВт.
Расход воды на работу мокровоздушного вакуум-насоса при сушке коагулированного фибрина в вакуумном котле составляет 30,5 м3 на 1 т сырья. Удельная теплоемкость сухого фибрина 2,35 кДж/ (кг · К).