糖厂节能基本措施

作者： 霍汉镇

 
    节约能源是国民经济中极重要的问题，制糖工业能耗大，更要搞好节能工作。甘蔗糖厂的蔗渣可用于造纸或制纤维板，搞好节能工作可剩余更多的蔗渣，或减少其他燃料的用量，对提高糖厂经济效益的意义十分重大。
    国内的糖厂对节能是相当重视的，从1960年代以来已采取了很多措施，多数糖厂的标煤耗对蔗比已从当时的约8%降低到5%左右，有些厂接近或低于4%，达到国际甘蔗制糖厂的先进水平。在国外，欧美国家的甜菜糖厂和精炼糖厂的节能技术比较先进，丹麦DDS公司在节能方面是世界著名的，其标煤耗对甜菜比约为3%；德国BMA公司也有多项创新，到90年代，德国甜菜糖厂的汽耗对甜菜比已降低到25～32%。在炼糖方面，欧美国家加工１吨原糖耗能 (3.5～4.2)×106kJ，相当于标煤0.12～0.14吨。对比这些先进水平，国内的糖厂还有较大的差距，通过节能提高糖厂经济效益的潜力还很大。国内多数的甘蔗糖厂，如分步采取适当的措施，完全可以将能耗降低25～30％。
　　节能是一个综合性的问题，关系到工厂的工艺、设备和管理控制等各方面。工厂节能水平的高低，反映了它的技术与管理是否先进。节能的措施很广泛，下面概括介绍国内外糖厂的主要节能措施，从中亦可看出国内外的差距。

1、压榨工段

　　１、减少压榨渗透水。国内甘蔗糖厂早期使用渗透水量较多，在60年代一般约为25%，有些厂达到30%。以后通过改善甘蔗破碎等措施来提高抽出率，用水量逐渐减少。现在多数糖厂约为15%。因此，混合汁对甘蔗的比例也从过去的约105%降低到90～95%，减少了所需蒸发的水量。
　　２、适当降低压榨机所用的压力，在60年代，压榨机顶辊压力对辊子截面积的比例Pav通常为2.3～2.5MPa(230～250t/m2)。现在普遍降低到1.8～2.2MPa，有些厂降到1.6MPa，相应减少了压榨机所用动力。既降低能耗，又利于安全运转和延长设备寿命。
　　３、采用高效率的动力设备，国外较多采用调速性能良好的工业汽轮机，国内则较多使用直流电动机。在传动装备方面，采用传动效率高的全封闭的减速箱代替老式的开放式齿轮组，以及用有三支输出轴的齿轮箱代替压榨机的三星齿轮，都减少传动过程的能量损耗。采用油压马达驱动压榨机更兼有效率高和损耗少的优点。

2、澄清系统

    １、蔗汁的加热使用后效蒸发罐汁汽或汽凝水作热源，减少高温热源的消耗。国外很重视用后几效汁汽或汽凝水来加热。国内较好的糖厂可用到第三效或四效汁汽，但用汽凝水的很少，还有不少糖厂以用二效或一效汽为主，能耗较高。
    ２、采用传热性能良好的设备以便使用低温热源。性能良好的板式换热器的加热温度可达到仅低于汁汽温度4～5℃。新的宽缝隙的板式换热器可适用于含有纤维颗粒的蔗汁。但国内有些糖厂用的板式换热器的效果并不理想。
    ３、使用较高浓度的石灰乳，特别是在碳酸法糖厂，石灰乳浓度多数超过20ºBe，减少了带入蔗汁中的水分。
    ４、减少过滤机的洗水量，将甜水循环使用。减少过滤机用汽，用压缩空气取代蒸汽。
    ５、减少处理过程的热损失。国内糖厂澄清工段的散热极大，沉淀器放汁、清汁曲筛和糖浆曲筛都损失大量热能，虽然有些厂采取了一些改进措施，但还需要从根本上解决。

3、蒸发系统

　　蒸发系统是糖厂节能的中心环节之一，良好的蒸发系统类似一个蒸汽分配器，将较高温度的蒸汽转换成适合各工艺部门使用的蒸发汁汽，本身消耗热能不多。主要的关键如下：
　　１、提高糖浆浓度。糖浆浓度是影响糖厂能耗的很重要指标，也是反映糖厂管理与操作水平的重要尺度。糖浆浓度高者，煮糖用汽少，煮糖时间短，节能效果好；但蒸发与煮糖的操作与控制的技术水平要较高。欧美的糖厂采用自动控制，糖浆浓度多数在70ºBx以上，有些达到75ºBx。国内糖厂用人工控制，难以达到这样高；但广东也有不少糖厂的糖浆浓度达到65～68ºBx。不过，现在还有很多糖厂只在60ºBx左右或更低，差距很大。要实现高糖浆浓度，需要全厂生产均衡稳定，蔗汁量和各岗位用汽量都要尽量稳定，煮糖的物料和设备适当调配，减少汁汽用量的波动。
　　２、充分利用蒸发罐汁汽，特别是后效罐的汁汽，将进入冷凝器的汁汽量减到最低值。为此，要适当提高蒸发罐汁汽的压力和温度。国外先进的甜菜糖厂多用四效压力蒸发，国内最好的甘蔗糖厂用三效压力蒸发。汁汽温度高，后效的汁汽也可用于煮糖。国外较多使用第三、四效的汁汽煮糖。国内最好的糖厂也以用三效汽煮糖为主，中等水平的糖厂以用二效汽为主，但还有不少糖厂主要用一效汽或废汽煮糖，能耗就高得多。
　　３、采用传热效能高的蒸发设备，并努力保持换热面的清洁。国外甜菜糖厂不少采用高效的膜式蒸发器，并采取多项措施减少蒸发罐的积垢。甘蔗糖厂也有研究使用。
　　４、充分回收和利用各种汽凝水 (包括加热和煮糖的汽凝水) 中的热能。汽凝水经过多级自蒸发降温，再用于糖汁的加热。

4、煮炼系统

　　煮炼是糖厂实际耗能量最大的部门，是糖厂节能的重点。煮糖用汽量是影响糖厂能耗的关键。国内糖厂煮糖用汽量较高，较好的也达到甘蔗量的16～18%，还有不少厂超过20%。丹麦和德国的糖厂在80年代后的煮糖用汽量一般为甜菜量的11～14%。主要的措施是：

　　１、减少煮炼的物料回煮。丹麦DDS公司的糖厂澄清效率高、产品质量好，将甲糖和乙糖混合作成品出厂(色值仅0.25°St)，大大地减少了糖膏煮制总量。国内不少糖厂在糖浆纯度较高时，将甲洗蜜全部回煮甲糖膏，并将少量甲糖蜜也回煮，回煮量按产品质量控制，也减少了糖膏煮制总量。
　　２、煮糖罐采用高效率的搅拌装置，加速物料循环和改善对流状况，提高晶体质量，缩短煮糖时间，减少煮糖用水 (以至不用)，降低所需的蒸汽压力和耗汽量。欧美糖厂的煮糖罐绝大多数都有机械搅拌装置。丹麦、德国和美国的多数糖厂的煮糖过程都不进水(它们的糖浆浓度超过70%)。国内糖厂有些煮糖罐装设搅拌器的效果不错，但未达理想，还有部分设备未有明显效果。
　　３、采用连续煮糖，降低煮糖用汽压力，使用后效蒸发罐汁汽，并均匀平衡用汽。连续煮糖罐的工作液面低，对流好，所用汽压较低。德国BMA公司的立式连煮器使用的蒸汽温度只为90～95℃，可以用后效蒸发罐的汁汽，节能效果好。法国FCB公司的卧式连煮器的用汽压力也较低。
　　４、采用低能耗的分蜜机。老式的甲糖分蜜机能耗高，处理１吨糖膏要用约2.5kWh的电力，这种机启动时用电多，减速时用机械刹车，能量损耗大。新式的分蜜机用电制动减速，将降速时的能量回收入电网，损耗小，启动快，电耗较低，每处理１吨糖膏用电0.9～1.2 kWh，比老式的节约一半以上。欧洲(德、法、英、意、瑞典等) 和美、日等国近年制造的离心机都是这一类，国内也有这类产品，但还有差距。
　　５、减少分蜜机洗水量，国内一些糖厂已采取措施使分蜜洗水喷洒均匀并严格控制用水量。丹麦和德国的甜菜糖厂的白糖分蜜大部分用清糖浆洗涤，很少或不用水。国内糖厂甲糖分蜜用汽量很大，约为甘蔗量的1.5～2％，欧美糖厂的分蜜基本上不打蒸汽，或只用低压的汁汽，这方面的差距特别大。

5、动力与设备

　　１、采用压力较高和高效率的锅炉和汽轮发电机组。国内糖厂普遍使用压力为2.5MPa的锅炉汽轮机组，部分新建的用压力 3.9MPa 的机组，提高了机组的热效率，并减少了废汽产量，利于全厂的用汽平衡和降低用汽量。在国外，一些大型糖厂使用 6MPa 或更高压力的锅炉汽轮机组，效果更好，但设备投资大，对管理的要求更严格。国内一些糖厂对原有锅炉进行改造，降低了排烟温度，并改善操作，提高了锅炉效率。用蔗渣作燃料的糖厂，利用烟道气先将蔗渣干燥，可提高锅炉的出力和效率。
　　２、采用高效率的泵和鼓风机，近年设计和生产的泵和鼓风机的效率高于以前的老产品。将传统的用阀门或风门节流的调节方法，改变为调节泵或风机的电动机的转速的方法，可以消除节流产生的能量损失；这种技术在国外用得相当普遍，国内的新型企业也应用，但糖厂行动较慢。
　　３、搞好设备与管路的保温。 国内近年推广的保温材料和方法，有一定效果，但散热损失仍然较大，既损失能量，又使车间温度升高，恶化环境 (特别在夏季炼糖时) 。欧美的糖厂对设备和管路的保温很讲究，采用绝热性能高的保温材料，保温层较厚，而且连各种管件都包住，再用薄铝片复裹，表面温度较低 (用红外线测温仪测定约40℃) 。特别是90年代以来，新建或改建的大型糖厂倾向于将大型设备如渗出罐、沉淀器、煮糖罐和助晶机等放在室外，露天放置，对设备绝热性的要求更高。
　　４、应用热压缩技术，将蒸发罐的低压汁汽压缩提高压力，返回前效罐使用。热压缩设备有两类：用高压蒸汽驱动的涡轮式压缩机，及用高压蒸汽的喷射式压缩器。当糖厂不发电而无废汽时，用热压缩的效果最好。DDS公司的甜菜糖厂都有应用。

6、管理控制

　　１、生产管理对节能极为重要。各部门、各岗位都要认真重视节能工作，制订先进可行的节能措施，并贯彻落实。糖厂一定要保持均衡生产，稳定各项技术指标和参数，保持压榨量、糖汁量和各工段用汽量均匀稳定，煮糖工段要安排好物料与设备的调配，减少用汽量的波动。同时，还要杜绝蒸汽和热水管路及其附件的“跑、冒、滴、漏”。
　　２、用电脑控制蒸发过程，保持各效罐的压力、液面和糖汁浓度稳定，当外界条件变化时自动调整运行参数，使糖浆浓度稳定，在此基础上逐步提高糖浆浓度到70ºBx或以上。
    ３、使用电脑控制煮糖，加速煮糖过程，缩短时间，煮糖过程少用或不用水。DDS公司用电脑控制煮糖，通过调节罐内真空度(相应改变了温度)来控制糖液的饱和度，在需要降低或提高糖液饱和度时，则降低或提高真空度、相应改变糖液温度来实现。它改变了用水来调节糖液饱和度的传统做法，是一种高水平的控制方法。
　　４、全厂能源的使用集中管理和控制。用电子计算机实行全面管理和最佳控制，使全厂生产与用汽平衡，锅炉负荷稳定，各项设备发挥最高效率，生产过程达到最佳状态。

　　综观国内外糖厂的节能状况，可以说，甜菜糖厂对节能更重视，措施更多。一个主要原因是甜菜糖厂没有蔗渣作燃料，要大量用煤或石油作能源；节能是降低成本的很重要方面。特别是20世纪70年代后，能源价格大幅度上涨，节能更是极为重要。另一原因是欧美等发达国家有大量的甜菜糖厂，它们可以更多地应用高科技的方法。国内外的甘蔗糖厂，因有蔗渣作原料，而且在不少地区或在某些时间，剩余的蔗渣无其他用途，没有出路，不需要强调节能。因此，尽管我国甘蔗糖厂的节能工作比国外的甘蔗糖厂并不差，但绝不能以此为满足。应当参考甜菜糖厂的经验来改进我们的节能工作。