T-VRC技術(shù)在啤酒生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

喬立恩

(三得利啤酒(上海)有限公司,上海201112)

糖化麥汁煮沸是啤酒釀造過程中能耗最高的工序,啤酒生產(chǎn)中有40%～50%的蒸汽熱能消耗在糖化車間,占整個(gè)啤酒廠蒸汽耗量的35%。麥汁煮沸時(shí)產(chǎn)生的二次蒸汽如果直接排放至大氣,不僅浪費(fèi)許多熱量,也對(duì)周圍環(huán)境造成一定的污染。三得利啤酒(上海)有限公司的糖化有老糖化和新糖化兩個(gè)工段,其中新糖化工段的麥汁產(chǎn)量占整個(gè)麥汁產(chǎn)量的75%,煮沸階段的蒸汽用量很大,平均每鍋麥汁煮沸耗用蒸汽高達(dá)8.04 t,煮沸時(shí)每鍋產(chǎn)生的二次蒸汽蒸發(fā)量為7.80 t,新糖化年平均麥汁煮沸次數(shù)為2023次,年蒸汽用量高達(dá)16 268 t,二次蒸汽蒸發(fā)量為15 779 t,排出的二次蒸汽的汽化潛熱為2 269 k J/kg,新糖化工段的余熱利用潛力非?？捎^。

三得利公司的熱能需求主要集中在麥汁煮沸工序及各車間的熱水制備工序,其中麥汁在煮沸鍋內(nèi)煮沸可以分為麥汁加熱升溫和麥汁煮沸蒸發(fā)兩個(gè)階段;從中間槽送過來的75.6 t麥汁,首先在煮沸鍋內(nèi)從76℃被加熱到100℃,計(jì)算結(jié)果表明吸熱量高達(dá)7 597 MJ,然后麥汁被煮沸,平均煮沸蒸發(fā)量為7.8 t,根據(jù)二次蒸汽的汽化潛熱,可計(jì)算出煮沸階段總吸熱量17 612 M J。各車間的熱水制備主要用在管道清洗(CIP)和CIP站換水等中,糖化、發(fā)酵、過濾、包裝等車間的熱水使用量高達(dá)22 000 t,但連續(xù)8 h內(nèi)熱水最大使用量小于100 t。由于新糖化煮沸鍋的蒸汽耗量占整個(gè)新糖化工段蒸汽用量的55%,結(jié)合全廠的用能情況,公司決定對(duì)新糖化煮沸產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行有效回收利用,在保證煮沸工藝質(zhì)量的情況下,充分利用二次蒸汽的余熱,達(dá)到節(jié)能減排的目的。

圖1是二次蒸汽回收利用系統(tǒng)流程圖,二次蒸汽回收的利用包括了三個(gè)途徑。第一路二次蒸汽通過板式換熱器1把100m3儲(chǔ)水罐A的水從76℃加熱到95℃,加熱能力120 m3/h,該路熱水主要用于麥汁預(yù)熱,95℃的熱水通過麥汁預(yù)熱板式換熱器2把76℃的麥汁加熱到92℃,預(yù)熱時(shí)間約25 m in,該階段吸收熱量5 064MJ,回用二次蒸汽2.23 t,可有效減少麥汁升溫期間的蒸汽耗用量。第二路利用來自煮沸鍋的二次蒸汽和來自煮沸鍋混合蒸汽冷凝水,分別通過板式換熱器4把100 m3儲(chǔ)水罐B中的常溫凈化水從25℃加熱至85℃,加熱能力50m3/h,該路熱水主要用于糖化、過濾、發(fā)酵、包裝的管道CIP清洗工序,多余水量可供食堂和浴室使用,該階段由于各用戶點(diǎn)的用熱時(shí)間不一致,取平均吸熱量2 512 M J,回用二次蒸汽1.11 t。第三路二次蒸汽通過自動(dòng)控制熱壓機(jī)(簡(jiǎn)稱T-VRC)裝置,與一次蒸汽形成混合蒸汽,然后再用于麥汁煮沸,該階段吸收熱量4 538M J,回用二次蒸汽2 t。該路系統(tǒng)二次蒸汽邊產(chǎn)生邊利用,不存在利用的滯后性,利用效率高,節(jié)能收益顯著。

圖1 二次蒸汽回收利用系統(tǒng)流程圖

改造采用的進(jìn)口自動(dòng)控制熱壓機(jī)(T-VRC) 40JC-A 0,驅(qū)動(dòng)蒸汽的壓力0.6 MPa,流量4.5 t/h,驅(qū)動(dòng)口直徑125 mm;吸入蒸汽的壓力0.0 MPa,流量2.0 t/h,吸入口直徑200 mm;吐出蒸汽的壓力0.1 MPa,流量6.5 t/h,吐出口直徑250mm。在吐出蒸汽流量不變的情況下,吸入蒸汽壓力具有一定的調(diào)節(jié)作用(1.5～3.0 t/h)。0.6 MPa一次蒸汽(驅(qū)動(dòng)蒸汽)進(jìn)入 T-VRC和二次蒸汽充分混合后,經(jīng)過盤管加熱麥汁煮沸。當(dāng)麥汁加熱至100℃泛汽后,VRC自動(dòng)啟動(dòng)參與麥汁煮沸,通過T-VRC性能曲線圖分析,T-VRC的吐出蒸汽流量6～7 t/h,吐出蒸汽圧力0.10～0.15 MPa,驅(qū)動(dòng)蒸汽圧力0.6 MPa,吸入蒸汽圧力0.0MPa,吸入比(總混合蒸汽:二次蒸汽):1.5～3.0,取吸入比平均值2.25,即煮沸鍋一鍋可利用2 t二次蒸汽,二次蒸汽年利用量4 046 t。

改造后,新糖化麥汁煮沸階段一次蒸汽用量大幅下降,同時(shí)高溫?zé)崴到y(tǒng)制備,有效補(bǔ)充了其他生產(chǎn)工段的熱水供應(yīng)系統(tǒng),全廠熱能利用率得到提高。二次蒸汽回收利用改造實(shí)施完成后,在麥汁煮沸工藝參數(shù)不變的情況下,改造后釀造工段的汽耗節(jié)約了26%,公司的總汽耗節(jié)約了19%,按全年用汽量80 024 t和蒸汽單價(jià)126元/t計(jì)算,公司可以減少蒸汽成本192萬元;改造項(xiàng)目的總投資為355萬元,二年即可收回投資。