洗瓶機(jī)排氫熱能和堿液回收方案分析

高宜兵 張科 張明 許銀萍

1.洗瓶機(jī)排氫現(xiàn)狀

啤酒飲料標(biāo)簽不斷更新升級(jí)，洗瓶所產(chǎn)生的有害物質(zhì)或氣體也越發(fā)復(fù)雜。洗瓶機(jī)除標(biāo)洗瓶時(shí)，標(biāo)簽種類(lèi)繁雜產(chǎn)生多種污染物，其中鋁箔類(lèi)標(biāo)簽與高溫堿液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氫氣集聚遇到明火極易發(fā)生爆炸，所以洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)在線排氫系統(tǒng)，減小生產(chǎn)過(guò)程中氫氣的聚集，將混有氫氣的混合氣體引入到開(kāi)放的外部空間。

早期是自然排放（圖一），氫氣排出不及時(shí)不徹底。另外，排氫溫度能夠達(dá)到80℃左右，并且混合氣體含有一定量的微粒堿液，直接排放即浪費(fèi)能源，又不環(huán)保，且堿液飛落到廠房頂部，造成污染和腐蝕。

圖一

因此，需要對(duì)洗瓶機(jī)排氫系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)，確保洗瓶機(jī)運(yùn)行安全節(jié)能環(huán)保，以適應(yīng)市場(chǎng)快速發(fā)展的需要。

2.強(qiáng)制排氫系統(tǒng)初步升級(jí)和改進(jìn)

目前洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)多是強(qiáng)制排氫系統(tǒng)（見(jiàn)圖二），即設(shè)計(jì)增加了強(qiáng)排風(fēng)機(jī)，液浸泡槽的高溫氣液混合體，通過(guò)大通徑氫氣管路匯集，由除氫風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排出廠房頂板外。風(fēng)機(jī)流量達(dá)到3000m3/h 以上，使得排氫更徹底，避免了氫氣的聚集，杜絕安全隱患。

圖二

大流量風(fēng)機(jī)排氫，單位時(shí)間帶出了更多的熱能和堿液，為了節(jié)約能源，排氣裝置同時(shí)增加堿液回收功能，如圖三。氫氣出口與除氫風(fēng)機(jī)之間，接近風(fēng)機(jī)出口設(shè)計(jì)堿液回收管路，高溫混合氣液體經(jīng)過(guò)出口管壁的自然冷卻，少量微粒堿液冷卻匯集回流到洗瓶機(jī)槽體，冷卻回收堿液約占排出總量的10%-30%。

這種強(qiáng)制排氫，熱能和堿液依然有近70%以上的浪費(fèi)，微粒堿液排出依然對(duì)廠房環(huán)境造成污染，甚至腐蝕損壞。排氫系統(tǒng)依然需要再升級(jí)完善。

3.排氫熱能和堿液回收再升級(jí)完善

洗瓶機(jī)是高能耗、高排污、高速化運(yùn)行的機(jī)器。水、電、氣等能源消耗量巨大，環(huán)保壓力巨大，為了提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，急需要對(duì)洗瓶機(jī)排氫系統(tǒng)進(jìn)行更加徹底的升級(jí)和完善（圖三）。

圖三

3.1.增加熱交換系統(tǒng)，在線回收利用熱能

如圖四，在除氫風(fēng)機(jī)出口管道設(shè)計(jì)增加高效率熱交換器，一方面使得高溫混合氣液體迅速降溫，通過(guò)回用管路輔助洗瓶機(jī)預(yù)沖洗加熱升溫，也可以輔助其它需要加熱升溫的地方，比如洗箱機(jī)堿液槽等。另一方面熱交換器也使得高溫微粒堿液迅速冷凝匯集，通過(guò)堿液回收管路回流到洗瓶機(jī)槽體，減少堿液消耗。冷卻回收堿液約為總量的80%到90%。

圖四

3.2.增加二次冷凝收集裝置，再次回收

通過(guò)高效熱交換器，高溫混合氣液體中80%至90%的堿液達(dá)到回收利用；溫度能夠下降到約50℃左右。為了充分回收堿液，減低環(huán)境污染，排氫口末端增加設(shè)計(jì)二次冷凝收集槽，見(jiàn)圖五。經(jīng)過(guò)一次換熱降溫后堿液收集后的氫氣混合體，排出前再經(jīng)過(guò)多道冷凝網(wǎng)板收集并導(dǎo)流到收集箱中，通過(guò)堿液回收管回流到堿槽中繼續(xù)使用，這樣使得排氫堿液回收率達(dá)到90%以上。最終排出相對(duì)干燥和低溫的混合氣體，大大提高生產(chǎn)效率和技術(shù)等級(jí)。

圖五

3.3 連鎖控制排氫風(fēng)機(jī)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)

只要洗瓶機(jī)運(yùn)行生產(chǎn)，氫氣就會(huì)不斷地產(chǎn)生，所以排氫風(fēng)機(jī)必須同主機(jī)連鎖運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)，排氫風(fēng)機(jī)即運(yùn)行，主機(jī)停機(jī)排氫風(fēng)機(jī)延時(shí)停止。當(dāng)風(fēng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)或故障時(shí)，洗瓶機(jī)報(bào)警并停機(jī)。

在排氫管道設(shè)計(jì)氣體流量檢測(cè)傳感器，當(dāng)排氫流量低于設(shè)定值時(shí)，洗瓶機(jī)報(bào)警并停機(jī)，這樣確保氫氣不會(huì)聚集，徹底杜絕安全隱患。