UHT工藝蒸汽冷凝水余熱回收的節(jié)能改造

郭黃歡

摘 要：蒸汽作為一種有效、經(jīng)濟(jì)、安全、衛(wèi)生的交換熱源，在食品飲料業(yè)有著廣泛應(yīng)用，隨著飲料行業(yè)的不斷發(fā)展，飲料生產(chǎn)線對蒸汽的運(yùn)行需求量也越來越大。為滿足飲料生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能減排的生產(chǎn)要求，飲料業(yè)將蒸汽冷凝水余熱回收作為其重點(diǎn)實(shí)施的節(jié)能技術(shù)改造工程，為對其高溫冷凝水進(jìn)行余熱回收利用，對飲料調(diào)配液及熱水的管道進(jìn)行了簡單改造，加裝了換熱管道。經(jīng)工程實(shí)踐應(yīng)用證明，取得了良好的效果，某企業(yè)采用該技術(shù)年節(jié)約809.9噸標(biāo)煤。

關(guān)鍵詞：蒸汽冷凝水 余熱回收 節(jié)能降耗

中圖分類號：TE624 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（b）-0083-01

蒸汽作為一種有效、經(jīng)濟(jì)、安全、衛(wèi)生的交換熱源，在食品飲料業(yè)有著廣泛應(yīng)用。超高溫滅菌工藝（UHT）是將物料在連續(xù)流動的狀態(tài)下通過熱交換器加熱至100～150℃（不同飲料所需殺菌溫度不同），并在這一溫度下保持一定的時間以達(dá)到商業(yè)無菌的水平，然后迅速冷卻到30～40℃。滅菌后的產(chǎn)品在無菌狀態(tài)下灌裝至無菌容器，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，延長產(chǎn)品在非冷藏條件下進(jìn)行儲存的時間，因此高溫殺菌工藝是飲料業(yè)不可或缺的一道工藝。目前，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速增長和人民生活水平的不斷提高，人們對各類飲料、乳制品的消費(fèi)日益增長，各種加工生產(chǎn)線設(shè)備對蒸汽的需求量大幅增長，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的冷凝水，其所攜帶的熱能是非常值得回收利用的重要資源。

近年來，隨著國內(nèi)企業(yè)對此類設(shè)備的不斷研究開發(fā)以及節(jié)能減排的生產(chǎn)要求，飲料行業(yè)開始探索能源梯級利用的方法，冷凝水余熱回收成為飲料行業(yè)重點(diǎn)推廣的節(jié)能技術(shù)改造之一。

1 蒸汽冷凝水余熱利用技術(shù)改造

超高溫滅菌系統(tǒng)所用的加熱介質(zhì)大都為蒸汽或熱水，按物料與熱介質(zhì)接觸與否，進(jìn)一步可分為兩大類，即直接加熱系統(tǒng)和間接加熱系統(tǒng)。該文所述企業(yè)主要采用超高溫間接加熱系統(tǒng)，項(xiàng)目實(shí)施前UHT殺菌工藝主要消耗的能源是外購蒸汽，供汽壓力約為0.8 MPa左右，高溫蒸汽通過換熱器加熱熱水到140℃左右，通過140℃的熱水對常溫調(diào)配液進(jìn)行高溫滅菌，蒸汽加熱熱水后，冷卻變成冷凝水排放，蒸汽冷凝水是一種高溫水，當(dāng)蒸汽釋放其汽化潛熱轉(zhuǎn)變?yōu)槟Y(jié)水狀態(tài)時，大約還有近20%～25%左右的熱能保留在冷凝水中。經(jīng)實(shí)際測得該飲料廠實(shí)際排放的冷凝水溫度約95℃左右，整個工藝過程存在熱能浪費(fèi)，并且排放的大量高溫蒸汽冷凝水排放至污水處理站，造成發(fā)酵細(xì)菌大量死亡，大大降低污水處理能力。

公司采用自主研發(fā)技術(shù)，對各個生產(chǎn)線的UHT工藝的高溫蒸汽冷凝水的余熱進(jìn)行回收利用，既將余熱得到充分的利用，又能保證污水處理能力。具體節(jié)能技術(shù)改造原理如下：在原產(chǎn)品調(diào)配液入口處增加一段換熱管，將原來直接排放的95℃左右冷凝水引入新增換熱管對常溫產(chǎn)品調(diào)配液進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱過程呈梯級式換熱，換熱后測得冷凝水溫度降到32℃左右，冷凝水再直接排放至污水處理站。改造后直排的冷凝水余熱被回收利用，減少蒸汽的消耗量，經(jīng)過新增預(yù)熱器后的調(diào)配液溫升約為6℃。

該項(xiàng)目改造投資共計(jì)42萬元，主要用于購買換熱管、管道材料等相關(guān)配件以及設(shè)備安裝調(diào)試費(fèi)用，其中固定資產(chǎn)投資約30萬元。項(xiàng)目只對蒸汽冷凝水的余熱進(jìn)行回收利用，未改變企業(yè)生產(chǎn)工藝，對生產(chǎn)流程沒有影響，也未改動企業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備。

2 項(xiàng)目節(jié)能量監(jiān)測

該企業(yè)一、二級計(jì)量儀表配置較為完善，但三級計(jì)量儀表配置相對較差。對各生產(chǎn)線及工序的二級計(jì)量儀表（特別是蒸汽表）配置方面不夠細(xì)化，UHT工藝使用的蒸汽無單獨(dú)的計(jì)量儀表，其蒸汽消耗量是按企業(yè)車間蒸汽消耗總量來統(tǒng)計(jì)計(jì)算。項(xiàng)目涉及到的能源只有蒸汽，根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》，按改造前后輸入的蒸汽壓力為0.8 MPa計(jì)算，查蒸汽焓值為2768.4 kJ/kg。經(jīng)計(jì)算該項(xiàng)目改造前該企業(yè)的單位產(chǎn)品消耗蒸汽折標(biāo)為0.1553 kg標(biāo)準(zhǔn)煤/箱，改造后單位產(chǎn)品消耗蒸汽折標(biāo)為0.1449 kg標(biāo)準(zhǔn)煤/箱，預(yù)計(jì)項(xiàng)目年節(jié)能量約為809.9tce。

項(xiàng)目年節(jié)能量=（改造前飲料蒸汽單耗-改造后飲料蒸汽單耗）×改造前飲料年產(chǎn)量=（0.1553-0.1449 ×77，873，190=809.9噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

3 結(jié)語

企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)線13條，年蒸汽消耗量達(dá)20多萬噸，由于前期高溫蒸汽冷凝水的直排，導(dǎo)致大量的余熱被浪費(fèi)掉，且影響污水處理站的處理能力，該項(xiàng)目通過對蒸汽冷凝水進(jìn)行余熱利用改造，不但能夠節(jié)約降耗，而且會保證企業(yè)污水處理站的能力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保意義。

參考文獻(xiàn)

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