Спиртовое производство является энергоемким. Потребность тепловой энергии составляет 60 - 65 Гкал на 1000 дал спирта. Теплопотребление крупного спиртового производства может сравниться с потребностями в тепле целого города. Например, Мариинскому спиртовому комбинату необходимо только на спиртовое производство около 200 тыс. Гкал в год.
Особенностью спиртового производства является то, что затрачиваемая тепловая энергия отводится от полупродуктов производства в виде низкотемпературного вторичного тепла, которое приходится отводить холодной водой, сливая ее затем в открытые водоемы или направляя в градирни, т.к. использовать получаемую теплую воду в технологии в полном объеме на большинстве заводов затруднительно.
В последнее время в технологии производства спирта осуществлены разработки, обеспечивающие снижение потребления энергоресурсов:
- механико-ферментативная обработка замеса, позволяющая работать без образования экстра-пара;
- применение тонкого помола зерна, что дает возможность снизить температуру разваривания и соответственно снизить потребление свежего пара на 10-12%;
- использование БРУ косвенно-прямоточного действия и вакуумных установок.
Однако в полной мере вопросы рационального использования тепло-энергоресурсов в спиртовой промышленности не решены. Проблемой остается использование вторичного тепла из-за его низких параметров.
Более удачно решаются эти вопросы на заводах, обеспечивающих теплом жилые поселки. Так, Мариинский спиртовый комбинат полностью использует для отопления и горячего водоснабжения жилого микрорайона и помещений комбината дефлегматорную воду, тепло лютерной воды и бардную воду с поверхностей теплообмена в теплообменниках расхолодки сусла, дрожжанок, бродильных аппаратов.
Вместе с тем, даже на этом комбинате имеются резервы по рациональному использованию вторичного тепла, например, тепла экстра-пара.
Проработка вопросов рационального потребления тепло-энергоресурсов в спиртовом производстве показывает, что решаться они должны комплексно с учетом требований технологии, конструкции существующего оборудования, режимов работы, наличия источников потребления вторичного тепла и т.п.
Общий расход тепловой энергии на производство спирта складывается из расхода тепла на:
- разваривание сырья;
- стерилизацию дрожжевого сусла;
- пропарку технологического оборудования;
- перегонку и ректификацию;
- на отопление и вентиляцию производственных помещений завода;
- сушку послеспиртовой барды;
- сантехнические нужды завода;
- на холостой ход завода.
Расход тепловой энергии на разваривание определяется по формуле:
Qр = Gзам ٠ Сзам ٠ (Тразв - Тзам) - Qвтор.пара
Где:
Qр - расход тепла на разваривание, ккал;
Gзам.-масса
замеса, кг;
Cзам - удельная теплоемкость замеса, ккал/кг. град.
Тразв - температура разваривания массы в аппаратах тепловой обработки, град.;
Тзам - температура замеса, град.;
Qвтор.пара - тепло экстра-пара, используемого для подогрева замеса, ккал.
Приведенная зависимость показывает, что расход тепла на разваривание будет снижаться при снижении температуры разваривания и повышении температуры замеса, при возможно большем использовании тепла экстра-пара на подогрев замеса.
Температура разваривания зависит от вида и качественного состояния сырья, степени измельчения, конструкции и эксплуатационного состояния варочного оборудования, требуемой выдержки массы при заданной температуре.
Таблицу с конкретными цифрами смотри здесь ...
Расход тепловой энергии на стерилизацию дрожжевого сусла
определяется по формуле:
Qстер. др. сус. = K ٠Gсус ٠ Cсус ٠ (Тстер – Тсус) + Gдрож ٠ Смат.др. ٠ (Т стер - Тмат)
Где:
Qстер. др. сус. -расход тепла на стерилизацию дрожжевого сусла, ккал;
К - доля сусла, отбираемого
на дрожжи;
Gсус - общее количество выработанного сусла, кг.;
Ссус - удельная теплоемкость сусла, ккал/кг. град.
Тстер - температура стерилизации, °С.
Тсус - температура сусла, отбираемого в дрожжанки, °С;
Сдрож -масса металла дрожжанок, использованных для стерилизации заданного количества дрожжевого сусла, кг.;
Смат - удельная теплоемкость материала дрожжанок, ккал/кг. град.
Тмат -температура материала дрожжанок до поступления сусла на стерилизацию, °С.
Расход тепловой энергии на пропарку технологического оборудования
(в бродильных аппаратах и дрожжанках) определяется по формуле:
Qпропар. обор. = Gмат.обор. ٠ Cмат. ٠ (Тпропар. –
Тмат.нач.)
Где:
Qпропар. обор. - расход тепла
на пропаривание дрожжанок, возбраживателя и бродильных аппаратов, ккал.;
Gмат. обор. - суммарная масса материала пропариваемого оборудования, кг.;
Смат - удельная теплоемкость материала, ккал/кг. град.
Тпропар - температура стенки оборудования при пропаривании,°С ;
Тмат.нач - температура стенки оборудования до начала пропаривания, °С.
Расход тепловой энергии на брагоректификацию спирта.
Аппаратное отделение является самым энергоемким по теплу участком спиртового производства. Как показывает анализ данных по заводам, потребление тепла на БРУ составляет 70-75% общих затрат тепла на весь технологический процесс производства спирта, поэтому рациональное использование тепловой энергии на этом участке является очень значимым.
Брагоректификационные установки требуют особого внимания по соблюдению режима, обеспечению технологических показателей полупродуктов в заданных пределах. Так, снижение крепости бражки с 8 до 6 % увеличивает расход пара на перегонку на 4-5 кг/дал., а повышение крепости спирта - ректификата на 0.1 % сверх нормативного приводит к увеличению расхода пара на 1,5-2 кг/дал.
Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию производственных помещений.
Тепловая энергия на отопление, вентиляцию и теряемая зданиями в окружающую среду определяется выражением:
Qо.в. = К • qт.х. ٠ Vзд. ٠ (Твн. - Тнар) + Gвент.в. • Св • (Твн -Тнар )
Где:
Qо.в. - расход тепла на отопление и вентиляцию, ккал.;
qт.х. - усредненная удельная тепловая характеристика зданий и производственных помещений, выражаемая количеством тепла теряемого 1 м3 объема помещения за единицу времени при разности внутренней и наружной температур 1 °С;
Vзд - общий объем производственных помещений завода, м3;
Твн,Тнар -температура внутри и снаружи помещения, °С;
Gвент.в. - суммарный объем вентиляционного воздуха, подаваемого в помещения в единицу времени, м3 ;
Св -удельная теплоемкость воздуха, ккал/м3. град.
К - коэфициент, учитывающий собственные тепловыделения.
Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию зависит от температуры наружного воздуха, объема помещений, количества тепла, выделяемого оборудованием.
В зимнее время, как показывают расчеты, удельные расходы тепла на отопление и вентиляцию могут составить 3-3,8 тыс. ккал. на дал. спирта.
На отопление и вентиляцию может быть использована часть вторичного тепла.
Расход тепловой энергии на сантехнические нужды.
Как правило, на большинстве спиртовых заводов на санитарно-технические нужды, в основном на мойку оборудования, полов, душевых и др., используются вторичные энергоресурсы, дефлегматорная вода, артезианская вода, использованная в теплообменниках. В необходимых случаях вода для этих целей дополнительно подогревается.
Обобщенные данные по ряду заводов показывают, что удельный расход тепловой энергии на санитарно-технические нужды составляет 1,5-2 тыс. ккал. /дал.
Расход тепловой энергии на холостой ход завода.
При вынужденных остановках завода или отдельных участков тепло используется для компенсации возникающих потерь работающим оборудованием, прямых потерь пара от продувки, на доведение теплового режима после остановки до нормы и т.п.
Обобщение данных по ряду спиртзаводов показывает, что при остановках расход тепловой энергии достигает значительных величин.
|
Производительность завода, дал./ сут.
|
Расход тепловой энергии на холостой ход спиртзавода
|
|
|
1000 2000 3000
|
Гкал./сут.
|
нормальный пар т/сут |
|
8 - 10 11,5 - 14 13,5 - 16
|
12,5 - 15 18 - 22 21 - 25
|
|
Выводы
1. Оптимальный расход теплоэнергоресурсов на производство спирта достигается при внедрении современных технологических приемов при работе на регламентированных режимах, не допуская снижения производительности или остановок производства.
2. Обеспечение непрерывной бесперебойной работы оборудования, высокое качество ремонта и обслуживания оборудования. Оснащение производства средствами автоматизации и КИП являются важным фактором в борьбе за экономию топлива.
3. Подлежат использованию все вторичные энергоресурсы. Дефлегматорная вода и вода из теплообменников и охладительных рубашек аппаратов должна использоваться для подготовки питательной воды котлов, приготовление замеса, в системах отопления и горячего водоснабжения служебных помещений и жилых домов. Вторичный пар может использоваться для подогрева замеса.
4. Следует уделять необходимое внимание проведению мероприятий, обеспечивающих работу котельных с максимальным КПД.