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  • 发展循环经济——酒精生产工艺过程节水措施

    发布日期:2013-05-02 10:18 阅读量:36

      (张建华 山东青州云门酒业(集团)有限公司)

      酒厂是传统的用水大户,在酒精生产过程中注意节水,特别是结合工艺中的各用水特点,采用新设备、新技术,以达到节水的目的对企业节能减排、增加效益有着重要的作用。

      山东青州云门酒业(集团)有限公司,是山东省酿酒行业的重点企业,公司始建于1948年,现有3000m3/d污水处理设备一套,各类饮用白酒灌装生产线7条,具有5万t/a食用酒精、5000t/a粮食酒生产能力,是山东地区循环经济试点企业之一。为搞好企业环境保护和清洁生产工作,公司近几年来大力推行(原载于《中国白酒》杂志2010年第7期)循环经济生产方式,在生产工艺过程中节能降耗,形成了一套设备先进、工艺技术一流的综合治理、循环利用的清洁生产体系,现将生产工艺过程中的节水措施总结如下:

      一、公司生产过程中废水产生情况:

      主要是酒精生产产生的废糟液,精塔废水,设备清洗水,粮食酒甑底水、蒸馏冷凝水,洗瓶水。

      二、节水技术改造

      酒精生产由粉碎、糊化、糖化、发酵、蒸馏五道工序组成,生产过程中主要用水工序是粉碎、糖化、发酵等工序。公司技术人员经过多年的生产实践及借鉴其他酒厂节水措施,经过反复实验论证,总结出一套适合本企业特点的节水改造措施,以减少新鲜水的使用量,提高水的重复利用率,具体如下:

      (一)、酒精车间

      1、粉碎工序

      该工序拌料水比在1:2.8~3.0之间,故每吨酒精需用原料在3吨,粉碎拌料水用量在8.4~9.0吨,该拌料水水质达到一般工业用水指标皆可。采用部分糖化、发酵工段冷(原载于《中国白酒》杂志2010年第7期)却水拌料,提高水的重复利用率。用水比例一般控制在总用水量的30%~40%比较合理,符合工艺要求。吨酒精可节约水3~3.4吨。

      采用酒糟过滤清液20%~30%替代新鲜水拌料,吨酒精节约水2~2.5吨。

      综合该工序吨酒精节约水5~5.9吨,共计节约水25~29.5万吨/年。

    粉碎工序新增设备明细表

    序号

    设备名称

    单位

    数量

    功率(kW)

    备注

    1

    洗尘塔

    1

    2

    浓浆泵

    2

    15

    3

    配套管路及附件

    1

    合计

    4

    15

    2、糖化工序
      糖化作业完成后,要将近60℃的糖液温度降至30℃左右,送入发酵罐,这一过程传统上都采用排管式喷淋冷却,为了控制发酵温度,必须把发酵过程中产生酒精生产中的热量移走,这一过程是靠发酵的排管冷却完成,排管表面容易结成冰垢,这两个条件决定了它需要再补充混入大量的低温水来完成冷却,为了节约糖液后冷却过程中用水总量,用螺旋板换热器替代传统的排管式喷淋冷却,是十分有效的一项改进措施。螺旋板换热器是一种冷热流体全逆流的高效换热器,由于两股流体在各自通道中的流速均较高,通道又扁薄,因而它的换热效果很好,在酒精生产中用于糖液后冷却,它的传热系数可比排管式喷淋冷却高5~8倍,这就使它的传热面积配置大为减少。更由于它是全逆流型式换热,当利用发酵排出的冷却水(27~28℃)作二次水冷却时,其排水温度可达54~55℃,进排水温差平均高(原载于《中国白酒》杂志2010年第7期)达27℃,而传统的排管式喷淋冷却进排水温差仅为10~12℃,因而螺旋板换热器的用水总量仅为排管式喷淋冷却的40%。排管式喷淋冷却糖化冷却水用量4吨/吨酒精左右,故采用螺旋板换热器吨酒精节水2.4吨左右。共计节约水12万吨/年。

    糖化工序新增设备明细表

    序号

    设备名称

    单位

    数量

    功率(kW)

    备注

    1

    空气冷却器

    1

    15

    2

    螺旋板换热器

    2

    3

    电控

    1

    4

    其他配套设备

    2

    5

    配套管路及附件

    1

    合计

    7

    15

      3、发酵工序
      ⑴发酵工序冷却水用量大,但换热量较小,冷却完物料后,冷却水升温不多,可继续用作糖化工序的冷却水,冷却水不与物料接触,且在封闭管路中基本没有受到污染,只是温度升高,因此将这部分水排入循环水池冷却后一部分回用作为糖化、发酵工段冷却水循环使用,另一部分作为粉碎工序的拌料用水,提高了水的重复利用率。
      ⑵调整原料破碎工艺,控制破碎颗粒直径1.5mm~1.8mm,拌料加水比由1:2.8~3.0调整为1:2.6~2.8,在酒精生产过程中,发酵成熟醪酒精含量从8.5%提高到10~11%,从而达到节水节能效果,吨酒精可节省工艺用水1.0~1.3吨,共计节约用水5~6.5万吨/年。
      ⑶发酵过程中发酵罐冷却原来使用传统的排管式冷却,冷却效果差,用水量大,容易结垢,传统的排管式冷却吨酒精冷却水用量在8吨左右,现改用螺旋板换热器后吨(原载于《中国白酒》杂志2010年第7期)酒精节水4.8吨左右,共计节约用水24万吨/年。
      综上酒精车间共计节约用水66~72万吨,该项目取下限66万吨。

    发酵工序新增设备明细表

    序号

    设备名称

    单位

    数量

    功率(kW)

    备注

    1

    螺旋板换热器

    10

    2

    浓浆泵

    10

    75

    3

    刷罐器

    10

    11

    4

    冷却塔

    2

    8

    5

    循环水池

    1

    6

    管路及附件

    1

    合计

    34

    94

      二、粮食酒车间和包装车间
      粮食酒的生产是将酒醅加热蒸馏冷却后,冷却水没有得到回收,经改造回收用作包装车间的洗瓶水,以提高水的重复用率。目前,公司每生产1吨粮食酒耗水35吨,除车间清洗设备、地面,培养窖泥用水及蒸馏过程中的挥发消耗大约7吨左右,剩余冷却水28吨用于包装车间一次洗瓶、刷瓶。该车间工艺用水28m3×0.5万吨酒=14万m3。包装车间年产3万吨成品酒,吨酒耗水8.6m3,该车间用水8.6m3×3万吨酒=25.8万m3,将此粮食酒车间工艺用水回用于包装车间,能节水14万m3。

    粮食酒车间及包装车间新增设备表

    序号

    设备名称

    单位

    数量

    功率(kW)

    备注

    1

    30 m3储水罐

    2

    2

    冲控机

    6

    10.8

    3

    10m3清洗机

    6

    9

    4

    洗瓶机

    6

    24

    5

    管路及附件

    1

    合计

    21

    43.8

    三、结论

    通过上述改造后,项目可节约用水总计80万吨。

    节水汇总表

    序号

    项目名称

    指标(t)

    总计(万t)

    备注

    酒精车间

    66

    产能5万吨

    1

    粉碎工序

    5-5.9

    25

    取下限

    2

    糖化工序

    2.4

    12

    3

    发酵工序

    5.8

    29

    粮食酒及包装车间

    1

    包装车间

    14

    一次洗瓶、刷瓶

    合计

    80

    、改造前后能耗对比

    1、国家酒精行业能耗指标

    国家酒精行业主要技术标准

    序号

    项目名称

    单位

    一级

    二级

    三级

    1

    耗水

    M3/千升

    ≤20

    20-40

    ≥40

    2

    耗电

    kWh/千升

    ≤140

    140-170

    ≥170

    3

    耗气

    吨/千升

    ≤2.8

    2.8-3.0

    ≥3.0

    2、改造前酒精生产能耗

    改造前企业5万吨酒精生产能耗

    序号

    项目名称

    单位

    单耗

    备注

    1

    耗水

    36.2

    2

    耗电

    kWh

    152

    3

    耗气

    3.2

    3、改造后酒精生产能耗

    改造后企业5万吨酒精生产能耗

    序号

    项目名称

    单位

    单耗

    备注

    1

    耗水

    23

    2

    耗电

    kWh

    159.1

    3

    耗气

    3.2

    五、经济效益分析

    1、经济效益:

    节约水80万吨/年,平均按2.2元/吨(水资源费+取水费),实现节约收入176万元/年。  

    酒精生产节水改造设备一次性总投资为:767万元。

    附:酒精节水改造投资估算表

    表3                                                     单位:万元

    序号

    设备名称

    单位

    数量

    单价

    合计

    粉碎工序

    1

    洗尘塔

    1

    10

    10

    2

    泥浆泵

    2

    3

    6

    3

    配套管路及附件

    1

    8

    8

    小计

    4

    24

    糖化工序

    1

    空气冷却器

    1

    20

    20

    2

    螺旋板换热器

    2

    8

    16

    3

    电控

    1

    12

    12

    4

    其他配套设备

    2

    25

    50

    5

    配套管路及附件

    1

    40

    40

    小计

    7

    138

    发酵工序

    1

    螺旋板换热器

    10

    8

    80

    2

    浓浆泵

    10

    2.8

    28

    3

    刷罐器

    10

    1

    10

    4

    冷却塔

    2

    20

    40

    5

    循环水池

    1

    80

    80

    6

    管路及附件

    1

    210

    210

    小计

    34

    448

    粮食酒及包装车间

    1

    30m3储水罐

    2

    3

    6

    2

    冲控机

    6

    4

    24

    3

    10m3清洗机

    6

    2

    12

    4

    洗瓶机

    6

    4

    24

    5

    管路及附件

    1

    30

    小计

    21

    96

    合计

    66

    706

    设备安装费

    五*8%

    56

    配套工程

    18

    总计

    五+六+七

    780

      由一次性投资和节约收入对比可以看出,节水措施在企业生产运行方增加经济效益方面,作用突出。
      六、社会效益分析
      实现变废为宝及资源的综合利用,降低了企业生产成本,提高了企业经济效益。同时有利于山东省节能减排和环保工作的顺利实施,对强化当地环境综合治理,改善当地投资环境,保证社会稳定,促进当地经济社会的可持续发展起到积极的作用。即响应国家节能减排的政策,又为周边居民带来良好的生活环境。因此,本项目的实施具有显著的社会效益。
      七、社会效益分析
      该项目建成后,年节约新鲜水80万吨,减少污水排放68.8万吨;减少生产过程用水浪费,彻底解决厂区环境污染问题,同时促进工业、农业的共同发展。
      该项目的实施,能够节约能源、减少大气污染、改善生态环境,因此具有良好的环境效益。
      八、结论:
      该措施实施后,公司各种资源将得到最有效的利用,提高设备生产效率和企业用能的整体水平,实现能源节约目标,降低单位产品生产成本,提高经济效益,实现经济可持续发展。同时最大限度的减少废弃物排放,逐步使生态步入良性循环的轨道,大大加快企业发展的步伐。
      上述各项节水措施是针对传统的酒精生产工艺进行改造,它们切实、有效、可行。该设计采用的处理工艺,均是经过实际生产检验的,并充分考虑了经济效益。
      循环经济是企业可持续发展的必然选择,我公司近几年来在此方面取得了较好的成果。在车间生产中制定了合理的管理标准、操作规程和技术规范,并要求在工资分配、提升和荣誉称号等几方面建立和完善循环经济激励机制,企业在财务上采用单独建账,统计循环经济所取得的经济效益,建立奖励基金,来鼓励和持续推行循环经济工作。今后的几年中,我们必将走出一条适合我(原载于《中国白酒》杂志2010年第7期)国农业发展与资源合理综合利用,可持续的新型循环经济工业道路。
      作者简介:

          张建华,山东青州云门酒业(集团)有限公司,(1983.1),男,山东省青州市人,本科,主要从事公司项目协助申报、计量管理、节能管理、环保管理、技术资格证书复审等工作。