洗瓶機排氫熱能和堿液回收方案分析

高宜兵 張科 張明 許銀萍

1.洗瓶機排氫現(xiàn)狀

啤酒飲料標簽不斷更新升級，洗瓶所產(chǎn)生的有害物質(zhì)或氣體也越發(fā)復雜。洗瓶機除標洗瓶時，標簽種類繁雜產(chǎn)生多種污染物，其中鋁箔類標簽與高溫堿液反應產(chǎn)生氫氣，氫氣集聚遇到明火極易發(fā)生爆炸，所以洗瓶機設計在線排氫系統(tǒng)，減小生產(chǎn)過程中氫氣的聚集，將混有氫氣的混合氣體引入到開放的外部空間。

早期是自然排放（圖一），氫氣排出不及時不徹底。另外，排氫溫度能夠達到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，需要對洗瓶機排氫系統(tǒng)進行升級和改進，確保洗瓶機運行安全節(jié)能環(huán)保，以適應市場快速發(fā)展的需要。

2.強制排氫系統(tǒng)初步升級和改進

目前洗瓶機設計多是強制排氫系統(tǒng)（見圖二），即設計增加了強排風機，液浸泡槽的高溫氣液混合體，通過大通徑氫氣管路匯集，由除氫風機強制排出廠房頂板外。風機流量達到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

大流量風機排氫，單位時間帶出了更多的熱能和堿液，為了節(jié)約能源，排氣裝置同時增加堿液回收功能，如圖三。氫氣出口與除氫風機之間，接近風機出口設計堿液回收管路，高溫混合氣液體經(jīng)過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槽體，冷卻回收堿液約占排出總量的10%-30%。

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

3.排氫熱能和堿液回收再升級完善

洗瓶機是高能耗、高排污、高速化運行的機器。水、電、氣等能源消耗量巨大，環(huán)保壓力巨大，為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，急需要對洗瓶機排氫系統(tǒng)進行更加徹底的升級和完善（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，在除氫風機出口管道設計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，通過回用管路輔助洗瓶機預沖洗加熱升溫，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，通過堿液回收管路回流到洗瓶機槽體，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

通過高效熱交換器，高溫混合氣液體中80%至90%的堿液達到回收利用；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，排氫口末端增加設計二次冷凝收集槽，見圖五。經(jīng)過一次換熱降溫后堿液收集后的氫氣混合體，排出前再經(jīng)過多道冷凝網(wǎng)板收集并導流到收集箱中，通過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到90%以上。最終排出相對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。

圖五

3.3 連鎖控制排氫風機，降低安全風險

只要洗瓶機運行生產(chǎn)，氫氣就會不斷地產(chǎn)生，所以排氫風機必須同主機連鎖運轉(zhuǎn)，當主機啟動，排氫風機即運行，主機停機排氫風機延時停止。當風機不運轉(zhuǎn)或故障時，洗瓶機報警并停機。

在排氫管道設計氣體流量檢測傳感器，當排氫流量低于設定值時，洗瓶機報警并停機，這樣確保氫氣不會聚集，徹底杜絕安全隱患。