梁 浩 朱光羽

（1.廣州市淞吉節(jié)能科技有限公司，廣東 廣州 510006；2.廣東工業(yè)大學材料與能源學院，廣東 廣州 510006）

0 引言

當今社會大規(guī)模使用的天然氣、石油、煤等能源都屬于不可再生能源，如果對不可再生能源開發(fā)過度，極易產生能源危機，還會加速污染環(huán)境[1]。大氣中NOx以及SOx排放的主要來源是燃煤電廠和工業(yè)、民用鍋爐[2]，這些排放物造成酸雨污染問題日益嚴重。燃煤不但是CO2生成的主要來源，而且排放CO2的同時也在大氣中排放了很多粉塵，降低了空氣質量[3-4]。數(shù)據(jù)顯示，燃燒煤所排放的污染物占據(jù)我國大氣中煙塵含量的70%以上，二氧化硫含量占比為85%，二氧化碳含量占比為80%[5]。

我國是一個發(fā)展中國家，但不能一味追求國民經濟的發(fā)展，還要保護好環(huán)境，使經濟增長持續(xù)進行。而解決此問題的主要手段就是廣泛采用節(jié)能技術，實現(xiàn)節(jié)能減排，如此不但能降低生產能耗，還可以顯著減少污染氣體排放，一舉兩得[6-7]。

某糧油廠是耗能大戶，主要生產食用植物油（大豆油）、飼料大豆粕、大豆磷脂產品，日處理大豆3000 t，精煉食用植物油600 t。該企業(yè)在生產過程需消耗大量蒸汽，由于煤炭價格上漲，廠用蒸汽成本持續(xù)上升，噸豆蒸汽費用上漲的幅度比較大，基本達到每噸上漲20～30元，對企業(yè)的生產經營產生了較大壓力，亟待解決。

采用廢汽余熱回收技術是解決此問題的有效手段[8]。公司領導層高度重視節(jié)能減排工作的開展與實施，特邀請我單位相關技術人員對企業(yè)壓榨車間蒸脫（DT）工序的設備用能情況進行深入分析，探索較為合理和有效的余熱回收方法，為企業(yè)挖掘節(jié)能潛力，以便更大限度地降低企業(yè)綜合能耗。

1 蒸脫（DT）工序的用能現(xiàn)狀

1.1 蒸脫（DT）工序原理

蒸脫（DT）工序原理如圖1所示。

圖1 蒸脫（DT）工序原理圖

從圖1中不難看出，此工序消耗了大量蒸汽，可以回收大量的廢汽余熱，有較大的節(jié)能空間。

1.2 蒸脫（DT）工序廢汽熱量回用現(xiàn)狀

蒸脫（DT）工序的廢汽熱量回用現(xiàn)狀如圖2所示。

圖2 蒸脫（DT）工序廢汽熱量回用現(xiàn)狀

由圖2不難看出，目前廢汽回收系統(tǒng)中廢氣冷卻器的設置是不合理的，它采用冷卻水將溫度為72.6 ℃的廢汽進行冷卻后全部排掉，顯然沒有回收這部分廢汽余熱。經過現(xiàn)場了解，這部分廢汽的流量高達每小時3萬m3以上，蘊含著大量的余熱，應該對其加以回收，產生高壓蒸汽供給生產之用，來實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

2 廢氣冷卻器的節(jié)能原理

眾所周知，蒸汽所攜帶的熱量遠高于熱水，因此余熱回收一般以產生蒸汽為主要目的。但由圖2不難看出進入廢汽冷卻器的廢汽溫度只有72.6 ℃，顯然在常壓下是難以產生蒸汽的（水在常壓下變成蒸汽的飽和溫度是100 ℃），這也是本次余熱回收的技術難點。因此，本文采用了真空加熱的方式來回收廢汽余熱，其原理介紹如下：

水蒸氣具有壓力升高，飽和溫度也相應提高的物理特性，如表1所示。

表1 水蒸氣飽和溫度和飽和壓力的對應關系

例如，將廢汽冷卻器的壓力設置為7 kPa（真空狀態(tài)），此時水的飽和溫度為39 ℃。當廢汽冷卻器的冷卻水進水溫度為40 ℃時，可以吸收廢汽余熱全部變?yōu)?0 ℃的蒸汽。也就是說，廢汽冷卻器的冷卻水一側處于7 kPa的真空狀態(tài)，而廢汽一側處于高于大氣壓的正壓狀態(tài)。經過廢汽冷卻器后，廢汽放熱溫度由72.6 ℃下降到47.4 ℃，而冷卻水吸熱由40 ℃的液態(tài)水變?yōu)?0 ℃的低壓蒸汽，實現(xiàn)了回收廢汽余熱來產生蒸汽的目的。所以，本文提出的廢汽冷卻器余熱回收方案如圖3所示。

圖3 廢汽冷卻器余熱回收方案

如圖3所示，首先啟動真空泵，將廢汽冷卻器的水側抽成真空狀態(tài)，然后關閉真空泵。40 ℃的冷水經過廢汽冷卻器變成40 ℃的低壓蒸汽，再經過電動加壓泵，升壓后變成120 ℃的蒸汽供給其他設備使用，這樣不但回收了廢汽的余熱，而且提高了蒸汽的用能品味，可謂一舉兩得。

3 經濟效益估算

3.1 廢汽冷卻器回收余熱能力計算

經過現(xiàn)場測試，以圖2（改造前）方式運行時，廢汽冷卻器的運行參數(shù)如圖4所示。

圖4 廢汽冷卻器運行參數(shù)圖

測試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實驗與數(shù)據(jù)處理結果

由于企業(yè)是24 h連續(xù)運行，每年按8000 h計算，那么每年可以節(jié)約蒸汽量：1.215×0.8=0.972萬t，為方便計算，按1萬t每年計算。

根據(jù)產品樣本，電動壓縮泵壓縮1 t蒸汽需要110 kW·h電，按0.7元/（kW·h）計算，推算出蒸汽壓縮成本約77元。

目前采用集中供熱方式，每噸蒸汽價格大概為250元，也就是說回收1 t蒸汽可為企業(yè)節(jié)約：250-77=173元。保守考慮，本文按150元計算。

3.2 余熱回收效益計算

每年可以回收1萬t蒸汽，每噸蒸汽價格150元，那么每年的經濟效益為：1×150=150萬元。改造總投資300萬元，回收期為：300÷150×12=24個月，大約2年時間。

4 結論

本文在對糧油廠進行實地考察、測試和數(shù)據(jù)分析的基礎上，對其蒸脫（DT）工序廢汽熱量回用進行了節(jié)能方案計算和分析。廢汽余熱回收主要采用真空蒸發(fā)技術和蒸汽電動加壓技術，將40 ℃的冷卻水變?yōu)?20 ℃的蒸汽加以回用。經過初步測算，每年可節(jié)約蒸汽費用150萬元，節(jié)能改造投資基本上兩年左右可以回收，這對實際生產設計具有一定的指導意義。