白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)利用設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

潘大金，程 偉，潘天全，張 杰，李 娜，鞏 曉，彭 兵

（安徽金種子酒業(yè)股份有限公司，安徽阜陽(yáng) 236023）

白酒是中國(guó)特有的傳統(tǒng)酒種，作為世界六大蒸餾酒之一，被國(guó)人譽(yù)為“瓊漿玉液”。中國(guó)白酒具有獨(dú)特的芳香，不但給人們帶來(lái)了精神和物質(zhì)享受，而且創(chuàng)造了巨大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。我國(guó)大多數(shù)白酒廠采取的是固態(tài)發(fā)酵法白酒蒸餾的操作，采用傳統(tǒng)的間歇式甑桶蒸餾，其主要存在蒸餾裝置數(shù)量多而分散、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備使用效率低等弊端，還存在操作環(huán)境差、原酒的質(zhì)量控制難度大、易造成酒蒸汽及酒的風(fēng)味物質(zhì)損失等問(wèn)題[2]；同時(shí)，在固態(tài)發(fā)酵白酒敞開式蒸料過(guò)程中，由于對(duì)熱能及蒸汽的回收利用研究不夠深入，不能充分有效地合理利用熱能及蒸汽，造成利用率不高等問(wèn)題[3]。近年來(lái)，隨著科技進(jìn)步，安全環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)釀造工藝逐漸難以滿足白酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求[4]；因此，實(shí)現(xiàn)蒸料操作時(shí)蒸汽的集中回收與再循環(huán)利用，減少資源浪費(fèi)已成為各白酒廠的主要研究課題，同時(shí)也是白酒蒸餾、節(jié)能環(huán)保等發(fā)展的趨勢(shì)。針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際，本文分析與探討了一種白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)裝置，為白酒固態(tài)發(fā)酵的蒸料操作提供一種帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)利用的設(shè)備系統(tǒng)，該裝置主要包括蓋盤接口系統(tǒng)、蒸汽管道系統(tǒng)、蒸汽壓縮系統(tǒng)、蒸汽再生系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)等部分，能夠解決釀酒蒸料過(guò)程中的蒸汽外散浪費(fèi)問(wèn)題，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實(shí)現(xiàn)蒸汽的回收再循環(huán)利用。該設(shè)備操作安全，又能保證蒸料及餾酒的操作需要，改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高釀酒蒸餾設(shè)備的操作安全性。

1 設(shè)備設(shè)計(jì)目的及其主要結(jié)構(gòu)分析

1.1 所需解決的技術(shù)問(wèn)題及其達(dá)到的有益效果

白酒釀造中的蒸料過(guò)程，多采用敞開式蒸煮，會(huì)造成大量的蒸汽浪費(fèi)現(xiàn)象，釀酒蒸汽的二次利用能達(dá)到節(jié)約環(huán)保等目的。該帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)利用的設(shè)備系統(tǒng)能夠解決釀酒蒸料過(guò)程中的蒸汽外散浪費(fèi)問(wèn)題，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實(shí)現(xiàn)蒸汽的回收再循環(huán)利用，操作安全，又能保證餾酒的操作需要；改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高釀酒蒸餾設(shè)備的操作安全性等。該裝置具有如下有益效果：（1）工作效率高，帶壓蒸料要比傳統(tǒng)蒸糧縮短蒸煮時(shí)間5～10 min，且蒸煮比較徹底利于后期微生物的生產(chǎn)繁殖；（2）節(jié)能環(huán)保，在蒸料時(shí)可以對(duì)蒸汽進(jìn)行回收，通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知每天每個(gè)班組可節(jié)約1.5 m3蒸汽；（3）減輕勞動(dòng)力，智能化程度高，只需要一個(gè)人操控操作面板即可切換至蒸料與餾酒；（4）操作安全，在蒸料餾酒時(shí)，操作人員只需遠(yuǎn)程控制即可完成，消除蒸汽燙傷等安全隱患。

1.2 工作原理及其主要特點(diǎn)

裝置系統(tǒng)操作過(guò)程中，如圖2 所示的蓋盤接口系統(tǒng)，將墊片放置在彈簧膨脹節(jié)頂部的凹槽中，將行車等吊裝設(shè)備的吊鉤對(duì)稱連接在蓋體的鉤環(huán)上，并設(shè)置防脫落裝置，再通過(guò)行車等吊裝設(shè)備將蓋體吊起并與甑鍋鍋體閉合。根據(jù)實(shí)際距離及設(shè)備安裝布局，在電路控制系統(tǒng)設(shè)置液壓裝置、上部轉(zhuǎn)軸、中部轉(zhuǎn)軸及底部轉(zhuǎn)軸等的運(yùn)動(dòng)行程模式，開啟對(duì)應(yīng)行程使擺臂裝置水平擺動(dòng)到彈簧膨脹節(jié)的對(duì)應(yīng)位置。開啟液壓裝置行程使彈簧膨脹節(jié)伸展并與彈簧膨脹節(jié)緊密閉合。觀察傳感器的指數(shù)變化，以便及時(shí)調(diào)整蒸汽流量，滿足蒸料或餾酒的工藝要求。

蒸料操作時(shí)，通過(guò)電路控制系統(tǒng)打開（關(guān)閉）電動(dòng)止回閥，實(shí)現(xiàn)蒸料汽管道的暢通，酒蒸汽管道的關(guān)閉，開啟蒸汽壓縮系統(tǒng)與蒸汽再生系統(tǒng)，并先向其中注入一定量的生產(chǎn)用水，開啟羅茨風(fēng)機(jī)以壓縮蒸料汽；當(dāng)產(chǎn)生再生蒸汽時(shí)，開啟排汽管與底鍋閥門連通；當(dāng)回收的蒸汽不足以產(chǎn)生循環(huán)蒸汽時(shí)，加熱裝置輔助加熱生產(chǎn)用水而產(chǎn)生二次蒸汽。餾酒操作時(shí)，通過(guò)電路控制系統(tǒng)打開（關(guān)閉）電動(dòng)止回閥，實(shí)現(xiàn)酒蒸汽管道的暢通，蒸料汽管道的關(guān)閉，并開啟酒蒸汽冷卻裝置進(jìn)行餾酒操作。對(duì)稱設(shè)置的擺臂裝置可以同時(shí)進(jìn)行蒸料或餾酒操作，解決釀酒蒸料過(guò)程中的蒸汽外散浪費(fèi)現(xiàn)象，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實(shí)現(xiàn)蒸汽的回收再循環(huán)利用，操作安全，又能保證餾酒的操作需要。該設(shè)備的應(yīng)用可以有效改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高釀酒蒸餾設(shè)備的操作安全性。

1.3 設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)分析

圖1 為帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)利用設(shè)備系統(tǒng)的流程圖，該白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)裝置主要由蓋盤接口系統(tǒng)1、蒸汽管道系統(tǒng)2、蒸汽壓縮系統(tǒng)3、蒸汽再生系統(tǒng)4、電路控制系統(tǒng)5 等部分組成[5]。

蓋盤接口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖見圖2，蓋盤接口系統(tǒng)1 包括耐壓彈簧101、墊片102、彈簧膨脹節(jié)一103、凹槽104、彈簧膨脹節(jié)二105、液壓裝置106。如圖3所示，蒸汽管道系統(tǒng)2 包括擺臂裝置201、回收蒸汽管道202、餾酒管道203、上轉(zhuǎn)軸2011、中轉(zhuǎn)軸2012、下轉(zhuǎn)2013、動(dòng)力電機(jī)2014、電動(dòng)止回閥2015、傳感器2016。蒸汽壓縮系統(tǒng)3 包括羅茨風(fēng)機(jī)301、羅茨風(fēng)機(jī)罩體302。蒸汽再生系統(tǒng)4 包括加熱裝置401、水汽儲(chǔ)存裝置402、進(jìn)水排水裝置403、排汽管404。

帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)利用設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，蓋盤接口系統(tǒng)1 包括蓋盤接口，蓋盤接口的兩側(cè)均固定連接有耐壓彈簧101，蓋盤接口的上方設(shè)置有墊片102，蓋盤接口的兩側(cè)均開設(shè)有凹槽104，蓋盤接口位于墊片102 的上方固定連接有彈簧膨脹節(jié)105，彈簧膨脹節(jié)105 的兩側(cè)均固定連接有液壓裝置106，液壓裝置106 的上方設(shè)置有傳感器2016。蓋盤接口系統(tǒng)1 的上方固定連接有蒸汽管道系統(tǒng)2，蒸汽管道系統(tǒng)2 包括擺臂裝置201，擺臂裝置201 包括上轉(zhuǎn)軸2011，上轉(zhuǎn)軸2011 的下表面固定連接有中轉(zhuǎn)軸2012，中轉(zhuǎn)軸2012的下表面固定連接有下轉(zhuǎn)軸2013。下轉(zhuǎn)軸2013 的下表面固定連接有動(dòng)力電機(jī)2014，動(dòng)力電機(jī)2014 遠(yuǎn)離下轉(zhuǎn)軸2013 一端的上方設(shè)置有動(dòng)力電機(jī)2014，動(dòng)力電機(jī)2014 的上方設(shè)置有電動(dòng)止回閥2015。擺臂裝置201 的上表面固定連接有回收汽管道202，回收汽管道202 遠(yuǎn)離擺臂裝置201 的一端與蒸餾酒管道203 固定連接，餾酒管道203 的表面固定連接有冷卻裝置。

如圖3 所示的回收汽管道，其中回收汽管道202 遠(yuǎn)離蓋盤接口系統(tǒng)1 的一端與蒸汽壓縮系統(tǒng)3固定連接，蒸汽管道系統(tǒng)2 通過(guò)回收汽管道202 與蒸汽壓縮系統(tǒng)3 固定連接。蒸汽壓縮系統(tǒng)3 包括羅茨風(fēng)機(jī)301，羅茨風(fēng)機(jī)301 的外表面套裝有羅茨風(fēng)機(jī)罩體302，蒸汽壓縮系統(tǒng)3通過(guò)管道與蒸汽再生系統(tǒng)4固定連接。蒸汽再生系統(tǒng)4包括加熱裝置401，加熱裝置401 的底部固定連接有水汽儲(chǔ)存裝置402，加熱裝置401 的側(cè)面固定連接有進(jìn)水排水裝置403。加熱裝置401 的上表面固定連接有排汽管404，蒸汽再生系統(tǒng)4 的側(cè)面固定連接有電路控制系統(tǒng)5。

1.4 裝置的使用方法

傳統(tǒng)的間歇式甑桶蒸餾，其主要存在蒸餾裝置數(shù)量多而分散、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備使用效率低等弊端，還存在操作環(huán)境差、原酒的質(zhì)量控制難度大、易造成酒蒸汽及酒的風(fēng)味物質(zhì)損失等問(wèn)題。本文所述一種釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)裝置，能夠解決釀酒蒸料過(guò)程中的蒸汽外散浪費(fèi)現(xiàn)象，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實(shí)現(xiàn)蒸汽的回收再循環(huán)利用，操作安全又能保證蒸餾酒的操作需要；改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

白酒釀造的蒸料或餾酒等操作過(guò)程中，該裝置的使用操作步驟主要包括：（1）將蓋體吊起并與甑鍋鍋體閉合，開啟液壓裝置使彈簧膨脹節(jié)伸展并與彈簧膨脹節(jié)緊密閉合；（2）蒸料操作時(shí)，通過(guò)電路控制系統(tǒng)打開（關(guān)閉）電動(dòng)止回閥，實(shí)現(xiàn)蒸料汽管道的暢通，酒蒸汽管道的關(guān)閉；（3）開啟羅茨風(fēng)機(jī)以壓縮蒸料汽，當(dāng)產(chǎn)生再生蒸汽時(shí)開啟排二次蒸汽；（4）蒸酒操作時(shí)，通過(guò)電路控制系統(tǒng)打開（關(guān)閉）電動(dòng)止回閥，實(shí)現(xiàn)酒蒸汽管道的暢通，蒸料汽管道的關(guān)閉，開啟酒蒸汽冷卻裝置進(jìn)行餾酒操作，對(duì)稱設(shè)置的擺臂裝置可以同時(shí)進(jìn)行蒸料或餾酒操作；（5）蒸料或餾酒操作完成后，關(guān)閉蒸汽壓縮系統(tǒng)與蒸汽再生系統(tǒng)或酒蒸汽冷卻裝置，依次完成彈簧膨脹節(jié)的壓縮并與彈簧膨脹節(jié)的分離，擺臂裝置的水平擺動(dòng)并實(shí)現(xiàn)蒸汽導(dǎo)管與蓋體的分離。

2 生產(chǎn)應(yīng)用分析與探討

2.1 帶壓蒸料及餾酒操作過(guò)程中蒸汽回收循環(huán)利用裝置的應(yīng)用（見圖4、圖5）

前期準(zhǔn)備工作，將墊片放入放置在彈簧膨脹節(jié)頂部的凹槽中，再利用行車將蓋體與甑體閉合，然后調(diào)控蒸汽回收循環(huán)利用裝置操作面板使得彈簧膨脹節(jié)伸展并與彈簧膨脹節(jié)緊密閉合。蒸料操作時(shí)，通過(guò)電路控制系統(tǒng)打開（關(guān)閉）電動(dòng)止回閥，實(shí)現(xiàn)蒸料汽管道的暢通，酒蒸汽管道的關(guān)閉，開啟蒸汽壓縮系統(tǒng)與蒸汽再生系統(tǒng)，并先向其中注入一定量的生產(chǎn)用水，開啟羅茨風(fēng)機(jī)以壓縮蒸料汽，當(dāng)產(chǎn)生再生蒸汽時(shí)開啟排汽管與底鍋閥門連通；當(dāng)回收的蒸汽不足以產(chǎn)生循環(huán)蒸汽時(shí)，加熱裝置輔助加熱生產(chǎn)用水而產(chǎn)生二次蒸汽。餾酒操作時(shí)，通過(guò)電路控制系統(tǒng)打開（關(guān)閉）電動(dòng)止回閥，實(shí)現(xiàn)酒蒸汽管道的暢通，蒸料汽管道的關(guān)閉，并開啟酒蒸汽冷卻裝置進(jìn)行餾酒操作，對(duì)稱設(shè)置的擺臂裝置可同時(shí)進(jìn)行蒸料或餾酒操作。

2.2 生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益分析

2.2.1 環(huán)保需求

我國(guó)正處于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型發(fā)展的新時(shí)期，加快推進(jìn)清潔生產(chǎn)，提高能源利用率將成為未來(lái)企業(yè)發(fā)展不可逃避的主題[6]。在固態(tài)白酒蒸料生產(chǎn)中，在所難免會(huì)出現(xiàn)“大汽沖酸”現(xiàn)象的發(fā)生，大汽沖酸會(huì)造成蒸汽資源的浪費(fèi)，污染空氣，同時(shí)腐蝕廠房、腐蝕設(shè)備，影響廠房?jī)?nèi)能見度的問(wèn)題[7]。本文所介紹的白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)裝置能實(shí)現(xiàn)蒸汽的二次循環(huán)利用，從根本上解決了“大汽沖酸”所帶來(lái)的蒸汽浪費(fèi)、腐蝕廠房設(shè)備等現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)還能起到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的作用。

2.2.2 實(shí)際生產(chǎn)需求

據(jù)車間生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，每套設(shè)備運(yùn)用到生產(chǎn)班組，每班次生產(chǎn)6～8 h，蒸料3～4 甑鍋，節(jié)約用汽量約為1.4 t，每噸蒸汽價(jià)格約為200 元，每個(gè)生產(chǎn)班次可節(jié)約資金280 元；每套設(shè)備每天供兩個(gè)班組輪流使用，每套設(shè)備每天節(jié)約蒸汽費(fèi)用為500 元左右。該專利設(shè)備應(yīng)用到公司白酒釀造車間，每年釀酒生產(chǎn)平均約為300 d，每年可節(jié)約蒸汽費(fèi)用數(shù)千萬(wàn)元，所節(jié)約蒸汽資金占傳統(tǒng)甑鍋所消耗蒸汽資金的20%左右。

3 討論與總結(jié)

白酒釀造釀造過(guò)程中高效利用低壓二次蒸汽，已成為行業(yè)節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的重點(diǎn)研究和攻關(guān)方向。釀酒工業(yè)二次蒸汽的汽化熱實(shí)現(xiàn)回收利用，釀酒行業(yè)的生產(chǎn)汽耗、耗標(biāo)煤量等均能在原基礎(chǔ)上大幅度降低[8]。本文所述白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環(huán)裝置，能夠解決釀酒蒸料過(guò)程中的蒸汽外散浪費(fèi)現(xiàn)象，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實(shí)現(xiàn)蒸汽的回收再循環(huán)利用，操作安全，又能保證餾酒的操作需要；改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高釀酒蒸餾設(shè)備的操作安全性等，提高經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。在蒸糧操作時(shí)，由于蒸汽量加大，大量蒸汽通過(guò)回收系統(tǒng)回收的同時(shí)，與外界會(huì)產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)差，使得甑鍋內(nèi)壓強(qiáng)增大，從而可以達(dá)到帶壓增料的目的。實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中該設(shè)備需要改進(jìn)的地方主要是設(shè)備蒸汽流量根據(jù)生產(chǎn)工藝操作節(jié)點(diǎn)要適當(dāng)及時(shí)調(diào)整，如果控制不好蒸汽的流量，甑鍋內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，可能會(huì)出現(xiàn)蒸汽從甑鍋水封處泄露，并造成安全隱患等問(wèn)題。智能化帶來(lái)便利的同時(shí)也帶來(lái)了設(shè)備維修問(wèn)題，電力驅(qū)動(dòng)的設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，維修人員不但要了解設(shè)備電器、自動(dòng)化釀酒工藝的相關(guān)知識(shí)，還要精通可能出現(xiàn)故障原因及維修要點(diǎn)，對(duì)設(shè)備維修工人的文化程度與技能水平等均有較高的要求。