啤酒生產過程中冷凝水回收利用工藝優化研究

摘 要：華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司作為最大的啤酒廠之一，每年的蒸汽使用量巨大，如何行之有效地回收冷凝水，是其面臨的一個新的課題。根據本廠的實際情況，在采暖期，將冷凝水用于供暖，充分利用冷凝水的熱量；在非采暖期，引進了先進的溴化鋰工藝，使自來水和冷凝水都能達到降溫的目的。通過這樣改造，在回收利用冷凝水的同時，充分利用冷凝水自身的能量。通過回收利用冷凝水自身熱量，每年可節約能量為2385.47t標準煤。

關鍵詞：冷凝水；節能改造；溴化鋰；溴化鋰吸收式制冷

1 廠內冷凝水現狀

華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司所需蒸汽從熱電廠直接購買，進廠的蒸汽為過熱蒸汽（蒸汽壓力為6kgf/cm2，溫度為220℃），進廠后在廠內降壓減溫為3-4kgf/cm2，溫度為130-140℃的飽和蒸汽。平均每年使用量為332502噸，主要用于釀造、包裝和發酵環節。目前廠內產生的的冷凝水已經由回收管網回收利用，但是僅僅是回收利用水，而對產生的熱能等未加以利用，造成資源浪費。

1.1 現狀分析及可改進點

通過對原有回收系統的研究發現，蒸汽使用過后產生大量的高溫冷凝水，以往的做法僅僅是將其回收，然后利用氨制冷用于洗瓶機和殺菌機補充用水，白白浪費了冷凝水自身的熱能，而廠內很多環節卻需要加熱增加熱能，若能將冷凝水的熱量補充給廠內需要熱量的環節，這樣各取所需，減少了氨制冷的使用，也減少蒸汽的使用，達到了雙贏。

通過考察發現，在采暖期，動力采暖換熱站需要加熱水來給廠區供暖，如果能將高溫冷凝水輸送到動力采暖換熱后，用于廠內供熱，這樣可以大大減少蒸汽的使用量。

在非采暖期，我們引進了先進的溴化鋰制冷系統，來同時降低機器制冷所需的自來水和冷凝水的溫度，這樣大大節約了氨制冷的使用。

1.2 溴化鋰吸收式制冷機

在溴化鋰吸收式制冷機運行過程中，當溴化鋰水溶液在發生器內受到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化；隨著水的不斷汽化，發生器內的溴化鋰水溶液濃度不斷升高，進入吸收器；水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內的冷卻水降溫后凝結，成為高壓低溫的液態水；當冷凝器內的水通過節流閥進入蒸發器時，急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發器內冷媒水的熱量，從而達到降溫制冷的目的；在此過程中，低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的溴化鋰水溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由循環泵送回發生器，完成整個循環。如此循環不息，連續制取冷量。由于溴化鋰稀溶液在吸收器內已被冷卻，溫度較低，為了節省加熱稀溶液的熱量，提高整個裝置的熱效率，在系統中增加了一個換熱器，讓發生器流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進行熱交換，提高稀溶液進入發生器的溫度。原理圖見1。

溴化鋰吸收式制冷機優勢：

（1）以熱能為動力，勿需耗用大量電能，而且對熱能的要求不高。（2）整個制冷裝置除功率很小的屏蔽泵外，沒有其他運動部件，振動小、噪聲低，運行比較安靜。（3）以溴化鋰溶液為工質，制冷機又在真空狀態下運行，無臭、無毒、無爆炸危險，安全可靠，被譽為無公害的制冷設備，有利于滿足環境保護的要求。（4）冷量調節范圍寬。隨著外界負荷變化，機組可在10%～100%的范圍內進行冷量無級調節，且低負荷調節時，熱效率幾乎不下降，性能穩定，能很好地適應變負荷的要求。（5）對外界條件變化的適應性強。如標準外界條件為蒸汽壓力6kgf/cm2（表壓），冷卻水進口溫度32℃，冷媒水出口溫度10℃的蒸汽雙效機，實際運行表明，能在蒸汽壓力2.0～8.0kgf/cm2 （表壓），冷卻水進口溫度25～40℃。冷媒水出口溫度5-15℃的寬闊范圍內穩定運轉。（6）安裝簡便，對安裝基礎的要求低。因運行時振動極小，故無需特殊的機座。可安裝在室內、室外、底層、樓層或屋頂。安裝時只需作一般校平，接上氣，水管道和電源便可。（7）制造簡單，操作、維修保養方便。機組中除屏蔽泵、真空泵和真空閥門等附屬設備外，幾乎都是熱交換設備，制造比較容易。由于機組性能穩定，對外界條件變化的適應性強，因而操作比較簡單。機組的維修保養工作，主要在于保持所需的氣密性。

2 冷凝水回收工藝優化

2.1 采暖期冷凝水回收流程

啤酒廠生產過程的蒸汽使用后變為溫度為105℃的冷凝水，經管道回收進入到冷凝水高溫回收罐中，然后經過管道進入到動力采暖系統中進行換熱，再由管道輸送到冷凝水低溫回收罐中，最后輸送至包裝車間，主要用于清洗機和殺菌機補充用水。

2.2 非采暖期冷凝水回收流程

啤酒廠生產過程的蒸汽使用后變為溫度為105℃的冷凝水，首先經過管道回收進入到冷凝水高溫回收罐中，再由管道輸送至溴化鋰制冷系統中，在溴化鋰系統中，冷凝水和自來水被降溫，冷凝水由管道輸送至包裝車間利用，自來水用于設備冷卻。輸送至包裝車間的冷凝水主要用于清洗機和殺菌機補充用水。包裝車間的蒸汽產生的冷凝水回收直接用于清洗補充用水，這樣，清洗劑和殺菌機補充用水基本達到平衡。經節能利用，產生的冷凝水回收利用率為97%，3%損失于疏水閥。圖2為冷凝水回收利用流程圖。

機和洗瓶機投加水的補足，這樣基本達到平衡，無需再另加自來水，因此節約了蒸汽和自來水。溴化鋰的使用使氨使用量降低，節約了電能。

3 冷凝水回收利用的節能效益

已知華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司年蒸汽使用量約為：332502噸，蒸汽轉化為冷凝水的轉化率是95%，冷凝水回收利用率是97%，水的比熱容為4.2*103J/（kg·℃）。

（1）每年冷凝水產生量為：332502000×0.95×0.97=306400593kg；

（2）冷凝水回收的熱量：306400593×（105-75）×4.2=3.86×1010kJ；

（3）節約氨制冷：3.86×1010kJ；

（4）節約氨制冷量折算成標準煤：3.86×1010÷29306kJ/kg=131735；7.36kg；

（5）自來水釋放熱量為：95000×24×350×（15-7）×4.2=1.53×1010kJ；

（6）節約氨制冷：1.53×1010kJ；

（7）節約氨制冷量折算成標準煤：1.53×1010÷29306kJ/kg=522814.44kg；

（8）動力采暖期節約蒸汽熱量為：306400593÷12×5×（105-75）×4.2=1.61×1010kJ；

（9）節約熱量折算成標準煤：1.61×1010÷29306kJ/kg=548898.90kg；

（10）溴化鋰制冷裝置蒸汽消耗量是7.6kg/h，則一年耗電量：7.6×24×200=36480kg；

（11）折算成標準煤：36480×0.098665=3599.30kg；

冷凝水回收過程中節約能量：1317357.36+522814.44+548898.90-3599.30=2385471.04kg≈2385.47t。

參考文獻

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