糧油廠蒸脫（DT）工序的廢汽余熱回收利用分析

梁 浩 朱光羽

（1.廣州市淞吉節(jié)能科技有限公司，廣東 廣州 510006；2.廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，廣東 廣州 510006）

0 引言

當(dāng)今社會(huì)大規(guī)模使用的天然氣、石油、煤等能源都屬于不可再生能源，如果對(duì)不可再生能源開發(fā)過(guò)度，極易產(chǎn)生能源危機(jī)，還會(huì)加速污染環(huán)境[1]。大氣中NOx以及SOx排放的主要來(lái)源是燃煤電廠和工業(yè)、民用鍋爐[2]，這些排放物造成酸雨污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。燃煤不但是CO2生成的主要來(lái)源，而且排放CO2的同時(shí)也在大氣中排放了很多粉塵，降低了空氣質(zhì)量[3-4]。數(shù)據(jù)顯示，燃燒煤所排放的污染物占據(jù)我國(guó)大氣中煙塵含量的70%以上，二氧化硫含量占比為85%，二氧化碳含量占比為80%[5]。

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，但不能一味追求國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還要保護(hù)好環(huán)境，使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)持續(xù)進(jìn)行。而解決此問(wèn)題的主要手段就是廣泛采用節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，如此不但能降低生產(chǎn)能耗，還可以顯著減少污染氣體排放，一舉兩得[6-7]。

某糧油廠是耗能大戶，主要生產(chǎn)食用植物油（大豆油）、飼料大豆粕、大豆磷脂產(chǎn)品，日處理大豆3000 t，精煉食用植物油600 t。該企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程需消耗大量蒸汽，由于煤炭?jī)r(jià)格上漲，廠用蒸汽成本持續(xù)上升，噸豆蒸汽費(fèi)用上漲的幅度比較大，基本達(dá)到每噸上漲20～30元，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生了較大壓力，亟待解決。

采用廢汽余熱回收技術(shù)是解決此問(wèn)題的有效手段[8]。公司領(lǐng)導(dǎo)層高度重視節(jié)能減排工作的開展與實(shí)施，特邀請(qǐng)我單位相關(guān)技術(shù)人員對(duì)企業(yè)壓榨車間蒸脫（DT）工序的設(shè)備用能情況進(jìn)行深入分析，探索較為合理和有效的余熱回收方法，為企業(yè)挖掘節(jié)能潛力，以便更大限度地降低企業(yè)綜合能耗。

1 蒸脫（DT）工序的用能現(xiàn)狀

1.1 蒸脫（DT）工序原理

蒸脫（DT）工序原理如圖1所示。

圖1 蒸脫（DT）工序原理圖

從圖1中不難看出，此工序消耗了大量蒸汽，可以回收大量的廢汽余熱，有較大的節(jié)能空間。

1.2 蒸脫（DT）工序廢汽熱量回用現(xiàn)狀

蒸脫（DT）工序的廢汽熱量回用現(xiàn)狀如圖2所示。

圖2 蒸脫（DT）工序廢汽熱量回用現(xiàn)狀

由圖2不難看出，目前廢汽回收系統(tǒng)中廢氣冷卻器的設(shè)置是不合理的，它采用冷卻水將溫度為72.6 ℃的廢汽進(jìn)行冷卻后全部排掉，顯然沒(méi)有回收這部分廢汽余熱。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)了解，這部分廢汽的流量高達(dá)每小時(shí)3萬(wàn)m3以上，蘊(yùn)含著大量的余熱，應(yīng)該對(duì)其加以回收，產(chǎn)生高壓蒸汽供給生產(chǎn)之用，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

2 廢氣冷卻器的節(jié)能原理

眾所周知，蒸汽所攜帶的熱量遠(yuǎn)高于熱水，因此余熱回收一般以產(chǎn)生蒸汽為主要目的。但由圖2不難看出進(jìn)入廢汽冷卻器的廢汽溫度只有72.6 ℃，顯然在常壓下是難以產(chǎn)生蒸汽的（水在常壓下變成蒸汽的飽和溫度是100 ℃），這也是本次余熱回收的技術(shù)難點(diǎn)。因此，本文采用了真空加熱的方式來(lái)回收廢汽余熱，其原理介紹如下：

水蒸氣具有壓力升高，飽和溫度也相應(yīng)提高的物理特性，如表1所示。

表1 水蒸氣飽和溫度和飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系

例如，將廢汽冷卻器的壓力設(shè)置為7 kPa（真空狀態(tài)），此時(shí)水的飽和溫度為39 ℃。當(dāng)廢汽冷卻器的冷卻水進(jìn)水溫度為40 ℃時(shí)，可以吸收廢汽余熱全部變?yōu)?0 ℃的蒸汽。也就是說(shuō)，廢汽冷卻器的冷卻水一側(cè)處于7 kPa的真空狀態(tài)，而廢汽一側(cè)處于高于大氣壓的正壓狀態(tài)。經(jīng)過(guò)廢汽冷卻器后，廢汽放熱溫度由72.6 ℃下降到47.4 ℃，而冷卻水吸熱由40 ℃的液態(tài)水變?yōu)?0 ℃的低壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)了回收廢汽余熱來(lái)產(chǎn)生蒸汽的目的。所以，本文提出的廢汽冷卻器余熱回收方案如圖3所示。

圖3 廢汽冷卻器余熱回收方案

如圖3所示，首先啟動(dòng)真空泵，將廢汽冷卻器的水側(cè)抽成真空狀態(tài)，然后關(guān)閉真空泵。40 ℃的冷水經(jīng)過(guò)廢汽冷卻器變成40 ℃的低壓蒸汽，再經(jīng)過(guò)電動(dòng)加壓泵，升壓后變成120 ℃的蒸汽供給其他設(shè)備使用，這樣不但回收了廢汽的余熱，而且提高了蒸汽的用能品味，可謂一舉兩得。

3 經(jīng)濟(jì)效益估算

3.1 廢汽冷卻器回收余熱能力計(jì)算

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以圖2（改造前）方式運(yùn)行時(shí)，廢汽冷卻器的運(yùn)行參數(shù)如圖4所示。

圖4 廢汽冷卻器運(yùn)行參數(shù)圖

測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理結(jié)果

由于企業(yè)是24 h連續(xù)運(yùn)行，每年按8000 h計(jì)算，那么每年可以節(jié)約蒸汽量：1.215×0.8=0.972萬(wàn)t，為方便計(jì)算，按1萬(wàn)t每年計(jì)算。

根據(jù)產(chǎn)品樣本，電動(dòng)壓縮泵壓縮1 t蒸汽需要110 kW·h電，按0.7元/（kW·h）計(jì)算，推算出蒸汽壓縮成本約77元。

目前采用集中供熱方式，每噸蒸汽價(jià)格大概為250元，也就是說(shuō)回收1 t蒸汽可為企業(yè)節(jié)約：250-77=173元。保守考慮，本文按150元計(jì)算。

3.2 余熱回收效益計(jì)算

每年可以回收1萬(wàn)t蒸汽，每噸蒸汽價(jià)格150元，那么每年的經(jīng)濟(jì)效益為：1×150=150萬(wàn)元。改造總投資300萬(wàn)元，回收期為：300÷150×12=24個(gè)月，大約2年時(shí)間。

4 結(jié)論

本文在對(duì)糧油廠進(jìn)行實(shí)地考察、測(cè)試和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其蒸脫（DT）工序廢汽熱量回用進(jìn)行了節(jié)能方案計(jì)算和分析。廢汽余熱回收主要采用真空蒸發(fā)技術(shù)和蒸汽電動(dòng)加壓技術(shù)，將40 ℃的冷卻水變?yōu)?20 ℃的蒸汽加以回用。經(jīng)過(guò)初步測(cè)算，每年可節(jié)約蒸汽費(fèi)用150萬(wàn)元，節(jié)能改造投資基本上兩年左右可以回收，這對(duì)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。