UHT工藝蒸汽冷凝水余熱回收的節能改造

郭黃歡

摘 要：蒸汽作為一種有效、經濟、安全、衛生的交換熱源，在食品飲料業有著廣泛應用，隨著飲料行業的不斷發展，飲料生產線對蒸汽的運行需求量也越來越大。為滿足飲料生產企業節能減排的生產要求，飲料業將蒸汽冷凝水余熱回收作為其重點實施的節能技術改造工程，為對其高溫冷凝水進行余熱回收利用，對飲料調配液及熱水的管道進行了簡單改造，加裝了換熱管道。經工程實踐應用證明，取得了良好的效果，某企業采用該技術年節約809.9噸標煤。

關鍵詞：蒸汽冷凝水 余熱回收 節能降耗

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（b）-0083-01

蒸汽作為一種有效、經濟、安全、衛生的交換熱源，在食品飲料業有著廣泛應用。超高溫滅菌工藝（UHT）是將物料在連續流動的狀態下通過熱交換器加熱至100～150℃（不同飲料所需殺菌溫度不同），并在這一溫度下保持一定的時間以達到商業無菌的水平，然后迅速冷卻到30～40℃。滅菌后的產品在無菌狀態下灌裝至無菌容器，可在保證產品質量的前提下，延長產品在非冷藏條件下進行儲存的時間，因此高溫殺菌工藝是飲料業不可或缺的一道工藝。目前，隨著國內經濟的快速增長和人民生活水平的不斷提高，人們對各類飲料、乳制品的消費日益增長，各種加工生產線設備對蒸汽的需求量大幅增長，導致生產過程中產生大量的冷凝水，其所攜帶的熱能是非常值得回收利用的重要資源。

近年來，隨著國內企業對此類設備的不斷研究開發以及節能減排的生產要求，飲料行業開始探索能源梯級利用的方法，冷凝水余熱回收成為飲料行業重點推廣的節能技術改造之一。

1 蒸汽冷凝水余熱利用技術改造

超高溫滅菌系統所用的加熱介質大都為蒸汽或熱水，按物料與熱介質接觸與否，進一步可分為兩大類，即直接加熱系統和間接加熱系統。該文所述企業主要采用超高溫間接加熱系統，項目實施前UHT殺菌工藝主要消耗的能源是外購蒸汽，供汽壓力約為0.8 MPa左右，高溫蒸汽通過換熱器加熱熱水到140℃左右，通過140℃的熱水對常溫調配液進行高溫滅菌，蒸汽加熱熱水后，冷卻變成冷凝水排放，蒸汽冷凝水是一種高溫水，當蒸汽釋放其汽化潛熱轉變為凝結水狀態時，大約還有近20%～25%左右的熱能保留在冷凝水中。經實際測得該飲料廠實際排放的冷凝水溫度約95℃左右，整個工藝過程存在熱能浪費，并且排放的大量高溫蒸汽冷凝水排放至污水處理站，造成發酵細菌大量死亡，大大降低污水處理能力。

公司采用自主研發技術，對各個生產線的UHT工藝的高溫蒸汽冷凝水的余熱進行回收利用，既將余熱得到充分的利用，又能保證污水處理能力。具體節能技術改造原理如下：在原產品調配液入口處增加一段換熱管，將原來直接排放的95℃左右冷凝水引入新增換熱管對常溫產品調配液進行預熱，預熱過程呈梯級式換熱，換熱后測得冷凝水溫度降到32℃左右，冷凝水再直接排放至污水處理站。改造后直排的冷凝水余熱被回收利用，減少蒸汽的消耗量，經過新增預熱器后的調配液溫升約為6℃。

該項目改造投資共計42萬元，主要用于購買換熱管、管道材料等相關配件以及設備安裝調試費用，其中固定資產投資約30萬元。項目只對蒸汽冷凝水的余熱進行回收利用，未改變企業生產工藝，對生產流程沒有影響，也未改動企業主要生產設備。

2 項目節能量監測

該企業一、二級計量儀表配置較為完善，但三級計量儀表配置相對較差。對各生產線及工序的二級計量儀表（特別是蒸汽表）配置方面不夠細化，UHT工藝使用的蒸汽無單獨的計量儀表，其蒸汽消耗量是按企業車間蒸汽消耗總量來統計計算。項目涉及到的能源只有蒸汽，根據《綜合能耗計算通則》，按改造前后輸入的蒸汽壓力為0.8 MPa計算，查蒸汽焓值為2768.4 kJ/kg。經計算該項目改造前該企業的單位產品消耗蒸汽折標為0.1553 kg標準煤/箱，改造后單位產品消耗蒸汽折標為0.1449 kg標準煤/箱，預計項目年節能量約為809.9tce。

項目年節能量=（改造前飲料蒸汽單耗-改造后飲料蒸汽單耗）×改造前飲料年產量=（0.1553-0.1449 ×77，873，190=809.9噸標準煤。

3 結語

企業現有生產線13條，年蒸汽消耗量達20多萬噸，由于前期高溫蒸汽冷凝水的直排，導致大量的余熱被浪費掉，且影響污水處理站的處理能力，該項目通過對蒸汽冷凝水進行余熱利用改造，不但能夠節約降耗，而且會保證企業污水處理站的能力，具有顯著的經濟效益和環保意義。

參考文獻

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