白酒生產企業勾調車間布局設計的應用分析

宋 潔，馮錫龍

(華商國際工程有限公司，北京 100069)

白酒，是以糧谷為主要原料，以大曲、小曲、麩曲、酶制劑及酒母等為糖化發酵劑，經蒸煮、糖化、發酵、蒸餾、陳釀、勾調而成的蒸餾酒。白酒的主要成分是乙醇和水，溶于其中的酸、酯、醇、醛等種類眾多的微量有機化合物，雖然只占總量的1%～2%，卻是白酒的呈香呈味物質，決定著白酒的風格和質量。釀酒原料和工藝決定了這些風味物質的合成，勾調使各種微量香味成分的分子間重新排列和締合，達到酒體設計標準酒樣的香味和風格特點。因此，勾調是白酒釀造的一項重要且必不可少的工藝。本文在酒廠勾調車間設計及安全整改方案的基礎上，結合現場學習經歷，對勾調車間的工藝和防火安全措施進行闡述。

1 白酒勾調工段簡述

1.1 勾調工藝

勾調以合格的酒為基礎，按不同的比例進行調配，保持白酒特定風格。過去的勾調是由勾調師憑借個人感官技能和豐富的勾調經驗進行調酒。隨著白酒企業發展及規模擴大，手工調酒已不能滿足生產需求，調酒技術逐漸開始走向機械化、自動化。20 世紀80 年代初，五糧液集團率先開發了計算機勾調技術，發展至今，越來越多的大型酒廠與設備生產廠家合作，研發并應用白酒自動勾調控制系統，從操作員開始，以從下到上的層次結構為管理系統提供信息，實現設備控制、過程控制、生產控制之間的“管控一體化”。

不銹鋼罐勾調是目前各酒廠使用的主要勾調方法。勾調步驟大致如下：

①選酒。勾調前，必須先選酒，以每罐酒的詳細記錄為依據，若貯存時間長的酒質有變，需多次品評，記錄酒質。

②小樣勾調。以大宗酒為基礎，邊調邊嘗，勾調好的小樣，加漿調到要求的酒度，再進行品嘗，合格后進行理化檢驗。

③正式大罐勾調。按照小樣勾兌確定的比例，用酒泵打入勾調罐內，攪拌均勻后取樣嘗評，若變化不大，加漿至所需酒度，攪勻。

④酒過濾。降度勾調后的酒，需經多級過濾設備去除其中的雜質和絮凝物。

圖1所示是某酒廠的勾調工段工藝流程。

圖1 勾調生產工藝流程

生產過程全部通過中央自動控制室對白酒進行全自動化勾兌，系統準確安全的將各類白酒及水按要求的配比進行勾兌、調味，調好的半成品經化驗合格后，通過盤式硅藻土過濾機、精濾機過濾出質量合格的成品酒，再將該成品酒泵送至各成品酒罐內。

1.2 勾調工段計算

1.2.1 體積分數和質量分數的換算

白酒酒精含量是以體積分數表示的，即100 mL白酒中的酒精含量（mL）。

體積分數與質量分數的換算式：

式中：φ——體積分數（%）；

ω——質量分數（%）；

0.78934——純酒精在20 ℃時的相對密度。

酒精相對密度與百分含量對照表（20 ℃）是依據體積分數與質量分數的換算關系制定。實際應用中，已知體積分數（質量分數）可直接通過查該表轉換質量分數（體積分數）。

1.2.2 酒精含量換算

將質量為m、酒精含量為φ的白酒換算為酒精含量φ，換算后酒的質量為m。在折算中，可以確定純酒精質量不變，根據質量分數進行換算。通過公式2 或查表可以得到φ，φ所對應的質量分數ω，ω，則有：

根據公式3 可以得到折算后的白酒質量。酒廠通常將不同度數的白酒折算成某一酒精含量的白酒，以便于原酒入庫驗收時統一計量和管理。

1.2.3 白酒加漿量的計算

設：原酒酒精含量為φ，質量分數為ω，原酒質量為m，加漿降度后的酒精含量為φ，質量分數為ω。加漿降度中，純酒精的質量不變，即：

得：

1.2.4 白酒的勾調計算

酒廠生產中經常遇到兩種以上不同酒度的白酒進行勾調組合，酒精含量的計算最為重要。勾兌組合后酒的質量計算：

式中：ω，ω——原酒的質量分數（%）；

ω——勾調組合后酒的質量分數（%）；

m，m——原酒的質量（kg）；

m——勾調組合后酒的質量（kg）。

白酒多以體積分數表示酒精度，可先根據公式2將體積分數換算為質量分數后進行計算。

2 勾調車間安全設施和措施

2.1 勾調車間涉及的危險因素

2.1.1 白酒

①根據《危險化學品目錄》第2828 項，乙醇溶液(按體積含乙醇大于24%)屬于危險化學品，目前多數白酒項目的安全評價認為，白酒濃度高于24%，列為危險化學品監管范疇。

②根據《化學品分類和危險性公示通則》（GB 13690—2009）、《危險化學品目錄》：白酒屬于第3.2類中閃點易燃液體。

③根據《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）2018年版，白酒的火災危險性類別為甲類。

④根據《職業性接觸毒物危害程度分級》（GBZ 230—2010），白酒屬Ⅳ級(輕度危害)。

⑤根據《危險化學品重大危險源辨識》（GB 18218—2018），白酒屬于應進行重大危險源辨識的危險化學品。

2.1.2 電氣火災

引發電氣火災的原因是多種多樣的，歸納起來主要有以下幾種：①短路、電弧和火花；②過負荷；③接觸不良；④防雷和防靜電接地系統故障；⑤人為破壞，吸煙、故意破壞電器、電纜等。

據不完全統計，在酒廠火災中，因電氣引起的火災占72.5 %。此外，勾調車間還存在著電氣傷害、機械傷害、物體打擊、高處墜落、觸電、噪聲、振動、起重等危險、有害因素。綜上所述，勾調車間最主要的危險問題是火災、爆炸危險。

2.2 安全設施和措施

勾調車間的火災危險性分類為甲類，設計應充分考慮防火安全問題。具體的安全設計內容如下：

2.2.1 土建設計

《酒廠設計防火規范》（GB 50694—2011）中關于勾調車間的規定條文較少，僅對勾調與酒庫設置在同一建筑物內、勾調與洗瓶車間和包裝車間設置在同一建筑物內的情況做出了防火分隔要求。其他類型工廠，也無類似工段設計可供參考。因此，目前勾調車間的設計還缺乏相關規范依據。

根據以往酒廠設計項目經驗，勾調車間的設計思路通常分兩種情況：第一種，由于勾調車間大部分空間用于放置勾調罐，基本與酒庫布置相同，因此參考酒庫布置進行設計，建筑物性質為甲類庫房；第二種，按勾調車間進行設計，建筑物性質為甲類車間。

①按酒庫設計

白酒庫的耐火等級、層數和面積應符合《酒廠設計防火規范》（GB 50694—2011）中表6.1.1 的規定，見表1。

表1 白酒庫、食用酒精庫的耐火等級、層數和面積

此外，《酒廠設計防火規范》（GB 50694—2011）中關于酒庫的其他規范要求，見表2。

表2 關于酒庫土建設計的規范要求

某白酒廠勾調車間技改，就是參考半敞開式酒庫進行技改設計。勾調車間占地面積約5800 m，在廠房內設置有自動滅火系統和火災自動報警系統的前提下，用防火墻分割為8 個防火分區，分割后每個分區面積不大于750 m。除滿足上表所列要求外，關于防火墻的具體要求還包括：防火隔墻耐火極限不應小于4 h，墻高至屋面板底；緊靠防火墻兩側的門、窗、洞口之間最近邊緣的水平距離不應小于2 m，確小于2 m 時需采用乙級防火窗；每個防火分區設兩個疏散門直通室外，且防火分區內任一點至最近安全出口的直線距離＜30m；穿防火墻處需用防火封堵材料緊密填實。

②按勾調車間設計

勾調車間耐火等級、層數和面積應符合《建筑設計防火規范》中表3.3.1 的規定，詳見表3。其他要求建議參考酒庫進行設計。

表3 甲類廠房的層數和每個防火分區的最大允許建筑面積

綜上所述，兩種建筑設計思路最大的區別在于防火分區面積不同，假設同為單層、二級耐火建筑，在設置有自動滅火系統時，按酒庫（半敞開式）設計防火分區最大面積為750 m，按勾調車間設計防火分區最大面積為6000 m。由此看來，按勾調車間設計時建筑成本和使用性會更好，但在實際項目經驗中，此類設計經常會遇到安全問題，特別是建筑面積和罐容較大時，保障車間人員安全、有效控制火情是比較困難的。因此，建議對于規模較大的白酒廠，勾調罐有效容積大于100 m3或兼做勻化暫存功能時，采用酒庫設計是較為合理的；對于規模較小的白酒廠，勾調罐有效容積小于或等于100 m3時，可采用勾調車間的設計思路。

2.2.2 工藝管路和設備布置

勾調車間的工藝管路主要包含酒管、壓縮空氣管、降度水管、自來水管等。其中酒管公稱直徑大于等于DN50 時，是GC2 級壓力管道。《酒廠設計防火規范》中對于酒管的規定詳見規范5.0.9、5.0.15、5.0.16 等，此處不再贅述。圖2 是勾調罐的主要管道連接示意。

圖2 勾調罐連接管道示意圖

勾調工段的主要設備配置有：

①勾調罐，是勾調工段主體設備，不銹鋼材質，常壓運行。勾調罐通常根據工藝和產品品種需要確定尺寸和數量，勾調罐尺寸至少有兩種規格，大體積勾調罐用于勾調和大配方，小體積罐用于調味和微調。因白酒具有易燃易爆的危險性，白酒勾調罐、儲罐設計要充分考慮安全和消防問題，目前尚無具體規范對白酒儲罐做出要求，個人認為其設計可參考《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007—2014。具體配置包含：進酒口、出酒口、壓縮空氣口、低液位控制接口、取樣口、入孔、罐頂加強鋼、阻火呼吸閥、泡沫液進口、高液位控制接口、透光孔、液位計接口、旋梯、罐頂平臺等。

②粗過濾機，用于過濾已勾調好的半成品酒，去除酒內較大雜質。過濾機配有緩沖罐和泵，操作時應注意過濾機的壓力控制，保證過濾壓力小于0.3 MPa。常用過濾設備為活性炭過濾機、硅藻土過濾機，這類過濾機具有過濾快、過濾量大的特點。

③精濾機，用于白酒精濾，正常過濾壓力應小于0.3 MPa。過濾低度白酒時，還應使用冷凍過濾機，以去除因高級脂肪酸乙酯溶解度下降而析出的白色絮狀沉淀。

④輸酒泵，向勾調罐泵酒，酒泵應采用衛生泵，防爆。

⑤質量流量計，勾調需按照一定比例泵入原酒，使用質量流量計控制泵酒量。

勾調罐的布置目前尚無規范做出明確規定，建議參考酒庫進行布置。根據《酒廠設計防火規范》（GB 50694—2011）6.1.6 條規定：白酒庫、食用酒精庫內的儲罐，單罐容量不應大于1000 m，儲罐之間的防火間距不應小于相鄰較大立式儲罐直徑的50 %；單罐容量小于或等于100 m、一組罐容量小于或等于500 m時，儲罐可成組布置，儲罐之間的防火間距不應小于0.5 m，儲罐組之間的防火間距不應小于2 m；當白酒庫、食用酒精庫內的儲罐總容量大于5000 m時，應采用不開設門窗洞口的防火墻分隔。

2.2.3 排水和消防

勾調車間內應設置室內消火栓、水噴霧滅火系統或泡沫滅火系統。另外，有軟件模擬研究表明，當罐體著火時，火焰附近的最高溫度可達900 ℃，且會對周邊罐體造成熱輻射影響，因此白酒金屬罐應設置消防冷卻水系統。

在排水設計上，每個防火分區的排水應單獨管道排放，排放出口設置水封裝置。廠區內應設置事故池，勾調車間應設有導液管（溝），使溢漏酒液能自流入存液池內。事故存液池的有效容積不應小于最大勾調罐的容積。

2.2.4 通風措施

勾調車間的每個防火分區，應設置防爆事故排風設施，酒蒸汽密度比空氣密度大，易聚集在地面，風機宜設置在側墻低位，有軟件模擬計算表明，側墻設置風機可以提高換氣效率。排風管道嚴禁穿越防火墻和有爆炸危險場所的隔墻。

2.2.5 電氣

勾調車間內所有電氣設備應滿足防爆要求。有實驗表明酒液流動產生的靜電能量足以點燃乙醇蒸汽，因此罐體、電氣設備、輸酒管道等要做靜電接地，管道與管道、管道與閥門之間應采用螺栓連接并進行靜電跨接保護。勾調車間內還應設置乙醇蒸汽濃度檢測報警裝置、火焰探測器，當發出報警信號時，聯動開啟事故風機和噴淋系統。

3 結語

近幾年，各地政府對于建設項目的消防防火設計要求越來越嚴格，防火設計直接關系到工廠和員工人身安全，因此應高度重視。白酒勾調車間作為甲類建筑，其防火安全是整個設計工作中的重中之重，但目前關于勾調車間的相關規范條文還比較缺乏，致使有些設計只能按較嚴格的規范來執行。另外，從工藝設計角度考慮，許多工藝要求與防火要求相悖，例如：勾調工段其實是白酒儲存和包裝的中間環節，如果能夠與酒庫或灌裝設置在同一建筑物內，則能夠節省管路和設備，提高生產效率，但此類方案常因無法滿足消防要求而無法執行。因此，勾調工段的工廠設計仍存在一些類似問題亟待進一步研究和規范。