飼料行業清潔生產方案的研究

林進欽

（佛山市順德區節能協會，廣東 佛山 528300）

佛山市順德區某飼料企業是一家成立10多年的老企業，是廣東省最早應用膨化技術的飼料生產廠家。目前，受國家產業結構調整以及消費者對產品安全、品質要求的提高影響，該企業同時面臨市場、資金、成本、能耗、環保和技術多方面的壓力。為了適應日益激烈的市場競爭和環保的需要，提高清潔生產水平，該企業在環保專家及行業專家的協助下開展了清潔生產審核工作。

1 審核準備

審核準備是實施清潔生產審核的第一階段。此階段的任務是提高廣大員工的思想認識，使之對清潔生產審核程序有初步的了解。審核小組采取的形式有：清潔生產知識培訓，利用企業信息報、板報等進行宣傳。通過宣傳，企業可以形成廣大員工從關心清潔生產、參與清潔生產到為清潔生產獻計獻策的良好氛圍，使員工從原材料和能源、工藝技術、過程控制、設備、產品、管理、廢棄物、員工素質八方面提出清潔生產合理化建議。同時，組建清潔生產審核領導小組和工作小組，并制定清潔生產工作計劃。

2 預審核和審核

審核小組對企業現狀進行詳細的調研考察，在此基礎上建立物料平衡和水平衡，查找能耗高、廢氣排放量大的主要原因，并從原輔材料和能源替代、技術工藝改造、設備維護更新、過程控制、管理制度、員工、廢棄物七個方面對企業清潔生產現狀進行潛力分析。

2.1 原輔材料和能源

企業購買的原材料多為袋裝，存儲存在散落或潮濕霉變的可能。另外，袋裝的原材料在投料時經過多次搬運，轉移過程損耗比較大，建議改造其儲存方式和投料方式。企業生產中使用的蒸汽由廠內燃水煤漿蒸汽鍋爐提供，水煤漿燃燒產生大量的二氧化硫、氮氧化物、煙塵，并產生灰渣，對環境影響較大，建議更換其燃料。

2.2 設備

企業使用的粉碎機、膨化機、風機多為Y型淘汰落后系列的電機，部分電機還是2003年前生產的，能耗較高。

2.3 過程控制

現生產車間包裝工序疊包崗位仍用人工疊包，效率較低，工人的勞動強度大，且人工碼出的垛重復性差，在運輸過程中容易出現倒垛現象，建議更換為碼垛機器人疊包。

2.4 技術工藝

DC干燥段出口廢氣直接排放，帶走的熱量大，造成較大資源浪費，建議對其出口廢氣進行余熱利用。企業原蒸汽冷凝水并沒有回收裝置，生產所產生的蒸汽冷凝水直接跟生活污水一起排入市政管網，造成資源浪費，建議對其蒸汽冷凝水進行回收利用。

2.5 廢棄物

蝦料生產過程中會產生不少臭氣，對周邊的環境造成很大的影響。目前，臭氣治理只是簡單地從原材料生產上進行普通收集，然后高空排放，這樣并不能很好地處理臭氣的排放，建議新增一套惡臭廢氣處理裝置，對其臭氣進行有效治理。企業投料工序有一個投料口未配備粉塵收集措施和除塵器，造成投料粉塵無組織排放，影響車間環境和原料浪費，建議新增一套除塵系統對其投料粉塵進行收集處理。

2.6 員工

員工環境意識及主人翁責任感不強，企業沒有對員工實行績效考核，員工的自覺性不強。

2.7 管理

建議加強企業管理制度，制定清潔生產獎勵制度，落實相關的獎罰措施，鼓勵員工積極工作。由于企業全廠用能設備較多，建議建立制定計量儀表檢定計劃，完善計量儀表配置，確保計量設備的準確性，減少誤差產生的損失。

在此階段，確定本輪清潔生產審核的目標是單位產品綜合能耗下降，單位產品顆粒物排放量下降等量化指標，清潔生產水平達到二級水平。

3 方案產生與篩選

針對上一階段分析出的各方面原因，審核小組在全廠范圍內宣傳動員，鼓勵全體員工有針對性地提出清潔生產方案及合理化建議。在這一輪清潔生產工作中，經篩選產生22個方案，其中無/低費方案14個，中/高費方案8個。該企業積極將這些可行的方案全部應用到生產中，都取得了一定的經濟效益與環境效益。以下著重介紹8個中/高費方案。

3.1 DC干燥尾氣余熱回收

DC干燥冷卻是企業一個重要的工段，近年來隨著專業技術和節能技術的發展，不少節能技術用于該工段。例如，干燥冷卻風機變頻技術，可有效節約電能；熱風加熱器利用熱水和蒸汽冷凝水熱能加熱冷風技術，可有效節約蒸汽；DC干燥段出口廢氣熱能回收技術，可以回收和節約能源；高壓高效電機應用技術，可用于DT和DC主電機，有效節能；工藝合理布置，熱風和冷風沙克龍可直接進入出料彎刮板，可節省1臺輸送設備；DC主驅動裝置增加輔助電機技術，可防止在異常停機的狀態下無法順利啟動設備；DC熱風沙克龍采用熱水伴熱技術。

基于企業目前DC干燥段情況考慮，企業決定實施DC干燥段出口廢氣熱能回收利用技術。利用循環水域DC干燥蒸汽直接接觸換熱，再用熱水去加熱干燥空氣，從而達到余熱回收利用的目的。本方案采用了目前先進的技術，經過熱量回收后的尾氣可由65℃降至室溫，且可使76 456 m3/h的空氣從20℃升至36℃，有效節省熱風加熱器加熱的電能。

3.2 原材料散裝改為筒裝

飼料生產過程中，袋裝原材料存儲存在散落或潮濕霉變的可能，同時袋裝的原材料在投料時經過多次搬運轉移過程，投料時袋子殘留等情況均會降低原材料利用率。據企業統計，平均每50 kg玉米、小麥因袋裝投料大約有30 g損耗（包括袋子殘留和多次轉移損耗）。本方案主要針對采購的散裝原材料，建議采用立筒倉裝存儲原材料，并安裝原材料自動輸送帶投料，因為立筒倉具有占地面積小、完全機械化作業、儲糧品種多等優點。采用立筒倉儲存、自動輸送投料方式，可減少原材料的損耗，節約包裝費用，減少物料間的交叉污染，減少人力成本。同時，采用自動投料，可以減少投料過程中的粉塵向外界揮發量。

3.3 蒸汽冷凝水回收利用

企業原蒸汽冷凝水并沒有回收裝置，生產所產生的蒸汽冷凝水直接跟生活污水一起排入市政管網。蒸汽冷凝水為高溫軟化水，其熱能利用價值比較高，若直接排放而不進行回收利用，無論是在水資源還是在熱能資源上都會造成極大的浪費。經企業研討，決定對蒸汽冷凝水進行回收，這樣既可以減少水資源的浪費，又可以減少煤的用量。企業采用閉式回收系統，可最大限度地利用冷凝水的熱量，節約用水，節約燃料。冷凝水集水箱以及所有管路都處于恒定的正壓下，系統是封閉的。系統中冷凝水所具有的能量大部分通過一定的回收設備直接回收到鍋爐里，冷凝水的回收溫度僅喪失在管網降溫部分。由于封閉，水質有保證，回收進鍋爐的水處理費用減少，而且冷凝水回收的經濟效益好，設備的工作壽命長。

3.4 碼垛機器人疊包

審核小組在預審核中調研發現，現生產車間包裝工序疊包崗位仍用人工疊包，效率較低，且需要的人力成本較高，工人的勞動強度大。人工碼出的垛重復性差、碼垛質量低，運輸過程中容易出現倒垛現象，從而增加了產品的破損。在本輪清潔生產過程中，企業決定在疊包崗位采用碼垛機器人進行自動疊包。碼垛機器人具有以下特點：結構簡潔、易于維護；適用性強、靈活多變，多關節的直線式運動軌跡更合適于碼垛作業，傳動效率高，運動軌跡清晰明了，多種抓手和碼垛方式可供選擇，適用于不同的產品特性；能耗低，可靠性強，最低運載功率可達3.5 kW左右[1]。因此，碼垛機器人提高了碼垛速度，同時碼垛的精度和重復性也得到大大提高。這樣的垛既便于存儲和運輸，同時又增加產品的美感。原包裝線1班碼垛工人需3名，人工碼垛能力為400包/h，如使用碼垛機器人，生產線可節約工人2名，而碼垛機器人的碼垛能力在800～1 000包/h。碼垛機器人使得很多勞動力從繁重而又單調的體力勞動中解放出來，提高生產效率，降低人工成本。

3.5 除臭處理治理工程

蝦料生產過程中，配料、熟化和烘干的工藝中都會產生不少臭氣，對周邊的環境造成很大的影響，之前的臭氣治理只是簡單地從原材料生產上進行普通收集，然后高空排放，這樣并不能很好地處理臭氣的排放。因此，企業決定委托設計建設一套惡臭廢氣處理裝置。目前，分布在2層的烘干及冷卻排氣筒引至為一套填料式洗滌塔，洗滌塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備，塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆的方式放置在支承板上。液體填料上方通過噴嘴噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，適用于氨、硫化氫、甲醛、甲醇、胺類等惡臭物質的除臭處理。填料式洗滌塔的處理，可有效降低生產過程產生的惡臭，降低惡臭氣體對周邊居民的影響。

3.6 除塵系統改造

審核小組在預審核中調研發現，企業投料工序有一個投料口未配備粉塵收集措施和除塵器，造成投料粉塵無組織排放，影響車間環境和原料浪費。同時，粉碎工序采用的沙克龍直徑較小，導致沉降空間小，除塵效率不高，存在較大的清潔生產潛力。在本輪清潔生產中，企業決定在投料工序增加集氣罩和一個布袋除塵器進行除塵。增加收集措施和除塵系統后，預計可減少和回收投料粉塵80%以上。同時，將粉碎工序的沙克龍直徑從現有的0.8 m增大到1.2 m，從而提高除塵效率。

3.7 電機能效提升改造方案

飼料行業生產的主要設備中，如粉碎機、各種篩分機械、混合機、冷卻器、膨化機、螺旋空壓機、各種風機、水泵、制粒機、提升機、打包輸送機等，都需要電動機使其能夠正常運轉。由于車間內粉塵較大，對電機磨損較嚴重，電機使用壽命較短，同時以往三相異步電機，因為各種因素往往電機的額定功率遠大于拖動設備運行功率，存在“大馬拉小車”現象。重載、大慣量設備要求啟動扭矩大。功率因數與額定效率達不到設計標準等問題，使得電機的實際效率大大降低，帶來的結果就是能耗巨大，其電機能效提升潛力較大。

為降低能耗，響應國家電機能效提升計劃，企業決定把原來風機和水泵使用淘汰落后系列的大功率（22 kW以上）、且運轉時間較長（24 h運行）的Y型電機更換為二級能效的YE3系列的節能電機。原Y型電機均為3級能效，電機轉軸存在一定破損，原參數能效值為92%～94%，電機運行溫度較高，故障率高；新的YE3電機為2級能效，能效值為94%～95%，較原電機能效值更高，且運行穩定，散熱少。同時，在電機外殼加裝隔塵罩，防止粉塵進入電機內部，延長電機壽命。

3.8 燃氣鍋爐替代水煤漿鍋爐

生產中使用的蒸汽由廠內燃水煤漿蒸汽鍋爐提供，水煤漿為外購，水煤漿燃燒產生大量的二氧化硫、氮氧化物、煙塵，并產生灰渣。雖然近年鍋爐廢氣監測達標，但從監測報告結果可以看出，其污染物排放濃度正逐年升高。此外，審核前鍋爐燃燒效率為75%，燃燒效率較低，與目前計算水平已有一定差距。為進一步減少污染物的產生和排放，企業決定淘汰燃水煤漿鍋爐，改用燃天然氣鍋爐。新的天然氣鍋爐燃燒效率比原來水煤漿鍋爐（75%）高，可達92%，同時保溫性能好。在產同等蒸汽下，新的燃天然氣鍋爐比燃水煤漿鍋爐降低能源消耗6.3 kgce/MJ，同時可以減少90%的二氧化硫和煙塵的排放。

3 結論

通過本輪清潔生產審核，企業掌握了污染源分布、污染物產生情況以及高能耗高物耗的部位，提出了相應的清潔生產方案。這使得企業進一步消減了污染物的排放和能源的消耗，產生明顯的經濟效益和環境效益，同時提高了全體員工清潔生產意識，培養了一批清潔生產骨干，為企業持續清潔生產計劃奠定重要基礎。

1 王亭嶺，王彩玲，馬景義，等.碼垛機器人在飼料工業的研究及應用[J].飼料工業，2013，（11）：11-14.