劉廣敬

甘蔗糖廠鍋爐節(jié)能減排技改措施研究

劉廣敬

（云南東暉建設(shè)集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650216）

近年來，隨著全球化進(jìn)程日益加快，能源問題已經(jīng)成為全球廣泛關(guān)注的熱點話題。中國幅員遼闊，是一個能源大國，在某種程度上，雖然能源儲量多，但是能量的消耗也是巨大的。分析了云南省甘蔗糖廠鍋爐的實際運作現(xiàn)狀，提出甘蔗糖廠鍋爐節(jié)能減排的可操作性具體措施，為相關(guān)工作人員提供一定的技術(shù)參考。

糖廠；鍋爐；甘蔗渣；節(jié)能減排

1 甘蔗糖廠鍋爐運作現(xiàn)狀

云南省現(xiàn)有70多家甘蔗糖廠，均配備自備熱電站，采用中壓（3.82 MPa、450 ℃）或次中壓（2.45 MPa、400 ℃）蔗渣爐，配置中壓（3.43 MPa、435 ℃）或次中壓（2.35 MPa、390 ℃）背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，滿足甘蔗糖廠蒸汽熱負(fù)荷和用電負(fù)荷的需求。

甘蔗糖廠鍋爐燃料為糖廠壓榨機(jī)組末座壓榨機(jī)排出的剩余物——甘蔗渣。在實際生產(chǎn)過程中，普遍存在鍋爐出力不足，運行熱效率低于設(shè)計熱效率，僅能達(dá)到78%左右（甘蔗渣水份為50％的鍋爐設(shè)計熱效率為84%）的問題。甘蔗渣水份高是導(dǎo)致鍋爐出力不足和熱效率低的主要原因，導(dǎo)致鍋爐燃燒效率低、不完全燃燒損失、鍋爐排煙損失。針對以上情況，建議采用以下技術(shù)成熟、可靠、可操作性的節(jié)能減排技改措施。

2 節(jié)能減排技改措施

2.1 甘蔗渣自然通風(fēng)干燥節(jié)能減排技改措施

甘蔗制糖工藝生產(chǎn)過程中，甘蔗渣普遍存在的問題為：當(dāng)壓榨機(jī)組甘蔗入蔗波動時，機(jī)組末座排出來的甘蔗渣水份偏高，此時的甘蔗渣入鍋爐燃燒會引起鍋爐燃燒熱效率低、出力不足，引起整個甘蔗制糖生產(chǎn)工藝的惡性循環(huán)。當(dāng)壓榨機(jī)組生產(chǎn)正常時，控制較好的機(jī)組末座甘蔗渣水份也有48%左右，此時入爐燃燒時也有以下不利后果：①鍋爐熱效率低。甘蔗渣水份高時，入爐膛燃燒會引起不良效果——必需耗用部份的能量把甘蔗渣中的水分蒸發(fā)走，達(dá)到甘蔗渣的燃燒點；造成爐膛溫度低、燃燒不完全、排煙煙量大，排灰中有很多不完全燃燒的甘蔗渣；使用燃燒空氣多，排煙量大，帶走大量能量。②鍋爐出力低。當(dāng)甘蔗渣水份高時，爐膛溫度低，燃燒不良，鍋爐熱效率低，造成鍋爐出力低，影響制糖工藝的正常生產(chǎn)。③加重環(huán)境污染。當(dāng)甘蔗渣水份高時，燃燒不良，排灰量大，排煙煙氣量多，排煙中含有很多灰塵，這些都加重了環(huán)境污染；④引風(fēng)機(jī)易引出水氣，引起風(fēng)管道及風(fēng)門等金屬部件的低溫銹蝕。

國內(nèi)部份甘蔗糖廠以前也采用過抽鍋爐尾部低溫?zé)煔飧稍锛夹g(shù)，但是技術(shù)不成熟，故障率高，生產(chǎn)安全率低，且干燥效果也不好。根據(jù)云南省現(xiàn)有甘蔗糖廠廠址所處的地理位置和生產(chǎn)榨季期的氣候特點：平均氣溫較高，平均相對濕度較低。實踐經(jīng)驗證明，甘蔗渣經(jīng)打包機(jī)擠壓成捆包后，甘蔗渣比例從0.15 t/m3增加到0.45 t/m3，同時50%的水分也從內(nèi)部被擠壓到捆包外表面，堆放自然通風(fēng)干燥7 d左右，甘蔗渣水份從50%降低至40%，每噸甘蔗渣自然干燥蒸發(fā)水167 kg。

自然通風(fēng)干燥節(jié)能減排技改措施為：①配置甘蔗渣打包、開包、輸回送系統(tǒng)，確保甘蔗渣作為鍋爐燃料的供給。壓榨機(jī)組末座出來的甘蔗渣（含水分50%）進(jìn)入打包機(jī)擠壓成捆包，有利于自然干燥和減少堆放場地面積。②建造一座的自然通風(fēng)干燥棚，充分利用廠址的地理氣候資源優(yōu)勢（利于自然干燥）。

上述節(jié)能減排技改措施具有以下優(yōu)勢：①能把甘蔗渣水分從50%降至40%，甘蔗渣在爐膛中燃燒會形成懸浮燃燒，燃燒完全充分，鍋爐熱效率可以提高5%～8%；②提高了爐膛溫度，有利于燃燒，使燃燒更完全，排灰量大幅度減少，同時，減少煙氣中含有的灰塵及煙氣量，降低了空氣污染；③提高了鍋爐的出力，鍋爐升溫升壓快，點火方便，可以滿負(fù)荷運行，甚至可以適當(dāng)超負(fù)荷運行；④鍋爐燃燒空氣量少，排煙煙氣量少，煙氣帶走的能量少，減輕送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷；⑤運行費用低，回收投資成本快。

采用此項節(jié)能減排技改措施，具有技術(shù)成熟、系統(tǒng)簡單、生產(chǎn)安全率高、節(jié)能減排效果顯著的特點。

以日處理3 000 t甘蔗糖廠為例的經(jīng)濟(jì)效益分析。節(jié)能量方面，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 495 t（折合含水分50%甘蔗渣 5 666 t）。

年節(jié)約費用：5 666 t×0.02萬元/噸＝113萬元（甘蔗渣價按200.00元/噸）。技改投資估算230萬元，技改投資回收期為230萬元/（113萬元/12個月）≈25個月。

2.2 甘蔗渣熱風(fēng)干燥-制冷聯(lián)合節(jié)能減排技改措施

將制冷系統(tǒng)風(fēng)冷式冷凝器排出的熱風(fēng)作為熱源進(jìn)行甘蔗渣干燥，是一項新型的熱風(fēng)干燥-制冷聯(lián)合節(jié)能技術(shù)。針對甘蔗糖廠清凈蒸發(fā)系統(tǒng)和煮煉三系煮糖系統(tǒng)的高位噴射冷凝器，需耗用大量的循環(huán)冷卻水量，循環(huán)冷卻水溫度高達(dá)35 ℃以上，循環(huán)冷卻水蒸發(fā)損耗達(dá)30%。

采用熱風(fēng)干燥-制冷聯(lián)合節(jié)能技改措施的具體流程為：配置制冷冷水機(jī)組系統(tǒng)；配置甘蔗渣打包、開包、輸回送系統(tǒng)，確保甘蔗渣作為鍋爐燃料的供給；建造1座3室分隔的甘蔗渣干燥棚，一室為采用自然通風(fēng)干燥，二、三室為采用制冷系統(tǒng)風(fēng)冷式冷凝器排出的熱風(fēng)干燥。制冷冷水機(jī)組系統(tǒng)向清凈車間和煮煉車間提供10 ℃的循環(huán)冷凍水，回水溫度為30 ℃，輔助高位噴射冷凝器進(jìn)行冷卻，降低大量耗用量，冷卻水溫度降至30 ℃以下，減少了冷卻水蒸發(fā)損耗25%，同時，提高了蒸發(fā)系統(tǒng)末效和三系煮糖系統(tǒng)煮糖罐的真空度。制冷冷水機(jī)組系統(tǒng)的風(fēng)冷式冷凝器排出的45 ℃熱風(fēng)作為甘蔗渣干燥熱源。壓榨機(jī)組末座出來的甘蔗渣（含水分50%），打包擠壓成捆包，先進(jìn)入一室進(jìn)行自然通風(fēng)干燥，水份降低至45%，再進(jìn)入二、三室輪換進(jìn)行45 ℃熱風(fēng)干燥，干燥后的甘蔗渣水分從45%降低至35%，每噸甘蔗渣干燥蒸發(fā)水286 kg。

采用甘蔗渣熱風(fēng)干燥-制冷聯(lián)合節(jié)能減排技改措施，具有以下優(yōu)勢：①制冷的同時也制熱，一舉兩得，能源利用率高；②甘蔗渣水份從50%降至35%，甘蔗渣在爐膛中燃燒更完全充分，鍋爐熱效率可以提高8%～10%；③為清凈車間的蒸發(fā)系統(tǒng)和煮煉車間三系煮糖系統(tǒng)的高位噴射冷凝器提供10 ℃的循環(huán)冷凍水，節(jié)約30%的循環(huán)冷卻水量，提高了蒸發(fā)系統(tǒng)末效和三系煮糖系統(tǒng)煮糖罐的真空度要求，確保白砂糖生產(chǎn)工藝的質(zhì)量穩(wěn)定性。

采用此項節(jié)能減排技改措施，具有技術(shù)成熟、制冷和制熱循環(huán)聯(lián)合雙重效益、兼顧提高白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能減排效果更顯著的特點。

以日處理3 000 t甘蔗糖廠為例的經(jīng)濟(jì)效益分析，節(jié)能量方面：年節(jié)約標(biāo)煤為1 994 t（折合含水份50%甘蔗渣 7 554 t）年節(jié)約循環(huán)冷卻水補充量129萬噸。

年節(jié)約費用7 554 t×0.02萬元/噸+129萬噸×0.10元/噸＝164萬元（甘蔗渣價按200元/噸、水資源價按0.10元/噸計算）。

技改投資估算460萬元，技改投資回收期410萬元/（164萬元/12個月）≈30個月。

3 結(jié)語

為了全面提高云南省甘蔗糖廠鍋爐的運行效率，增強節(jié)能減排效果，建議甘蔗糖廠在技改投資資金緊缺的情況下，采用甘蔗渣自然通風(fēng)干燥節(jié)能減排技改措施，該技改措施具有技改設(shè)資少、節(jié)能減排效果顯著的特點。在技改投資資金充裕的情況下，采用甘蔗渣熱風(fēng)干燥-制冷聯(lián)合節(jié)能減排技改措施，該技改措施具有提高白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能、節(jié)水效果更顯著的特點。

［1］羅志東.糖廠鍋爐的能效監(jiān)測及節(jié)能減排措施［J］.探索科學(xué)，2018（6）：375.

［2］周小紅.糖廠鍋爐的能效監(jiān)測及節(jié)能減排措施［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2018（12）：55-56.

［3］甘蔗糖廠設(shè)計手冊編寫組.甘蔗糖廠設(shè)計手冊［M］.北京：輕工業(yè)出版社，1985.

〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2020）10－0158－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.071