甘蔗糖业  2007 Issue (4): 25-31,40   PDF    
广东糖厂节能技术与管理
徐清华, 张铛锋, 黄福五    
广东轻工职业技术学院, 广州 510300
摘要:甘蔗糖厂是一个能量平衡系统,糖厂节能关键是减少能量损失,提高系统的能量有效利用率K.结合广东糖厂的节能经验,对糖厂节能问题进行理论分析,指出了提高能量有效利用率K和解决节能实际问题的措施及方向.
关键词节能     有效利用率     能量损失     管理    

节能与环保是当前我国经济活动的主要工 作, 制糖工业是能耗大的工业, 国家 “十一五” 发 展规划目标要求甘蔗糖标煤耗低于 5%蔗,甜菜 糖标煤耗低于 6%菜[1]。据统计,2005/06 年生产 期全国甘蔗制糖工业平均耗标煤率为 6.23%蔗, 最高耗标煤率超过 9.23%蔗,最低耗标煤率为 4.22%蔗,吨蔗耗电量为 31.85 kW·h[2]。我国甘 蔗糖厂标煤耗历史最低水平是 3.89%蔗[3],由珠 江糖厂于 1984/85 年榨季实现。国外先进的甜菜 糖厂标煤耗已降到甜菜量的 1%~3%[4]。不难看 出,我国制糖工业节能平均水平和国内外先进水 平有很大差距。如何进一步加强能源管理,开发 节能技术,做好节能工作,完成国家“十一五” 发展规划目标, 将糖厂标煤耗降至世界先进水平, 是制糖工业各方应十分关注的课题。甘蔗糖厂节 能是一个综合性问题,关系到工厂的工艺与工艺 控制、设备和企业管理等各方面,广东甘蔗糖厂 在这些方面有很多成功经验和实践,本文结合广 东糖厂节能经验对节能问题进行分析研究。

1 节能技术
1.1 节能技术的基本思路

甘蔗糖厂是以甘蔗为原料生产成品糖的工 厂, 在加工生产过程中要耗用大量的热能和电能。 目前糖厂都自备有热电站,采用热电联产循环, 即从锅炉出来的蒸汽先进入发电汽轮机做功发电 向制糖加工设备提供电能,然后,从汽轮机排出 (或中间抽出)的蒸汽(乏汽)供给制糖工艺过 程使用。 糖厂节能任务就是提高能源的利用效率, 减少制糖过程中的各种能量损失,从而降低生产 单位成品糖所消耗的电能和热能(或蒸汽) 。

从能量平衡的角度看,甘蔗糖厂是一个能量 平衡系统,输入系统的能量是动力车间燃料燃烧 放出的热量 Q1 和外电网输入的电能 W1,在制糖 生产加工中有效利用能量 Q2、糖厂热力装置向外 电网输出的电能 W2 和制糖过程中产生的各种能 量损失 Q3 之和应与前述输入能量相等,即 Q1+ W1=Q2+W2+Q3。糖厂节能水平可用系统的能量 有效利用率 K 来衡量,K 可用 2 种方法来计算, 其一是将有效利用的能量和向外输出电量之和与 总输入能量相比,即 K=(Q2+W2)/(Q1+W1) ; 其二是将输入能量减去各种能量损失后和输入能 量相比,即 K=(Q1+W1-Q3)/(Q1+W1) 。显然, 系统的能量有效利用率 K 越高,糖厂越节能。提 高 K 的措施就是糖厂的节能措施。K 的第1种计 算方法便于对糖厂的节能情况进行评价和比较。 在制糖生产加工中有效利用能量 Q2 包括制糖过 程中被有效利用的热能和电能,是目前常用吨甘 蔗消耗蒸汽的热量和电能中被有效利用的那部 分,并不是其全部,目前尚难准确计算出。从 K的第 2 种计算方法可以看出,要提高能量有效利 用率 K,就必须减少甘蔗糖厂系统内的各种能量 损失。当能量损失为零时,可认为能量有效利用 率 K 为 100%,这是糖厂的节能极限。甘蔗糖厂 的能量损失主要有热电站的热损失(主要是锅炉 排烟损失) ,制糖过程中产生的各种余热损失:① 排向环境的二次蒸汽余热,从管道和设备泄漏出 的蒸汽带走的热量;②排向环境的各种热水的余 热;③管道和设备的散热损失以及各种机械设备 驱动装置在能量转换和传递过程产生的能量损 失,特别是电机将电能转变成机械能的损失。在 这些能量损失中余热损失是最主要的损失,是糖 厂节能的主要矛盾。

1.2 甘蔗糖厂降低能耗的措施

降低糖厂能耗的关键是提高热电站的热经济 性,减少制糖过程中热量向环境排放所产生的余 热损失和节约用电。

1.2.1 减少制糖过程中各种热损失

制糖过程中热量向环境排放的主要原因:① 热电站产生的蒸汽和制糖用汽不平衡, 供大于求, 蒸汽放空排入大汽;②制糖过程产生的二次蒸汽 和汽凝水温度低,量大,没有进行再利用而直接 排入环境;③管道、设备保温和维护不好,出现 跑、冒、滴和散热损失。

1.2.1.1 制定合理的热力方案

从节能角度看,热力方案最理想的情况是做 到热量零排放,即无汽轮机乏汽或汁汽排放,无 热水排放。在目前技术条件下,做到这一水平尚 有较大困难,但这是一个努力方向。现在要做的 工作是制定合理的热力方案,配置设备、调节工 艺,将蒸汽和热水余热排放降到最低。热力方案 的核心是蒸发系统,有糖厂的“第二锅炉”之称, 蒸发系统对糖厂余热排放量起决定性作用。广东 省节能先进单位珠江糖厂通过调节蒸发方案将蒸 发系统末效排入冷凝器的汁汽量从 10.68%对蔗 降至 1.09%对蔗。 蒸发系统的余热损失减少近 10 倍,相对应,标煤耗也从 14.17%对蔗下降至 4% 对蔗[5]。从节能的角度来衡量,先进的蒸发方案 最重要标志是末效蒸发罐排入冷凝器的汁汽量、 热量和各效汽凝水的余热回收量。如果一个蒸发 系统没有汁汽排人冷凝器,各汽凝水的余热全部 回收,蒸发系统热利用效率就达到最高。它所消 耗的热量只是设备和管路的散热损失[6],如果把 保温工作做好,蒸发系统就几乎是不耗热能了。 在这种理想的蒸发系统中,进入系统的蒸汽总热 量很接近从该系统往外抽出汁汽的总热量,提供 给蒸发系统的热能蒸发水分所产生的汁汽,全部 被其它用热的工艺过程(如加热器、煮糖罐等)用 完而没有剩余。

蒸发系统的加热蒸汽消耗量和抽汁汽节约蒸 汽量取决于总蒸发水量、抽汁汽量、排入冷凝器 的汁汽量。设:

G—清汁对蔗比 %

W—总蒸发量对蔗比 %

B1—入罐清汁浓度 °Bx

Bn—入罐清汁浓度 °Bx

D —第一效蒸发罐耗蒸汽量对蔗比 %

E1、E2、E3. . . . En-1—自I、II、III、. . . n-1 效蒸发罐抽汁汽量对蔗比 %

Wn—排入冷凝器的汁汽量对蔗比 %

∑D—抽汁汽总节汽对蔗比 %

末效汁汽排入冷凝器,其余各效抽汁汽时,糖厂的总节约蒸汽量为:

末效汁汽不排入冷凝器, 用于其它加热过程,其余各效抽汁汽时,糖厂的总节约蒸汽量为:

由式(1)可得:

将式(6)代入式(5) ,得

根据上面关系,对 2 种生产情况进行分析:

(1)末效汁汽排入冷凝器。从式(1) 、 (6)可 以看出总蒸发水量(由清汁和糖浆浓度确定)一 定时,效数越多,抽汁汽越多,越往后效抽,末 效汁汽将会越少,即排入冷凝器的蒸汽余热会越 少,越节能。另从式(2)和(3)可以看出,这时 蒸发系统因抽汁汽增加的加热蒸汽量也会较少, 全厂节约的蒸汽会比较多。总得来说,全厂节能 水平会提高。

(2)末效汁汽不排入冷凝器, 用于其它加热过 程。如果汽凝水余热全部回收并保温工作做好, 这时可认为蒸发系统本身是不耗热能的。 从式 (7) 可知这时抽汁汽节约蒸汽与抽汁位置无关,只和 效数有关。通过观察式(2)和(7)可以知道当 末效汁汽被有效利用、蒸发水量一定时,蒸发系 统效数减少会使因抽汁汽节约的蒸汽增加,需要 注意是这里的增加是建立在蒸发系统耗汽增加的 条件下发生的。也就是说,蒸发系统效数增加, 蒸发系统耗汽减少, 因抽汁汽节约的蒸汽也减少; 反之亦然,蒸发系统效数减少,蒸发系统耗汽增 加,因抽汁汽节约的蒸汽也增加。因此,当末效 汁汽被利用时,蒸发系统效数确定依据是汁汽能 被全部利用并且汁汽的温度和量能最大限度满足 其它加热工序(如煮糖、加热等)对热源的要求, 尽量做到少用锅炉的减压生蒸汽和汽轮机的乏 汽。

以上分析说明蒸发方案合理制定决定糖厂节 能水平。蒸发方案制定除了要节能,实施时还应 和糖厂热电站的配置、制糖的生产工艺相适应, 才能收到良好效果。此外,糖厂在实施全厂热力 方案时还应注意以下几个问题:

(1)I效蒸发罐要保持较高而且稳定的温度, 以保证II、 III效的汁汽温度足够高而可抽用于煮 糖。一般I效蒸发罐汽鼓温度可略高于 130℃。

(2)清汁要沸点入料。

(3)节能的蒸发方案一般各效蒸发量是从前 往后下降的,而且煮糖大量抽II效汁汽,故I效、 II效的蒸发量比后面效数的蒸发量大很多。 因此, 糖厂蒸发系统前 3 个罐加热面积应加大,以便生 产轮洗。为了减少传热面的积垢对传热的影响, 应加强传热面的清垢,保持传热面清洁。

(4)要有良好的汽凝水排放和回收系统。 蒸发 罐、煮糖罐和加热器的汽凝水必须及时排出,才 能保证设备的传热性能良好。 汽凝水的温度很高, 将汽凝水逐级降温自蒸发, 充分回收其自蒸发汽, 有相当大的节能效果并可明显降低热水的余热损 失。各级汽凝水自蒸发产生的蒸汽在各效蒸发罐 中可蒸发水量 8%~10%,相当于节约新蒸汽 2% 左右[7]。目前使用的等压排水系统可以满足汽凝 水排放要求并能大量回收热汽凝水的余热。汽凝 水回收使用要坚持含糖合格返锅炉,不合格的到 热水箱供工艺用。降低汽凝水含糖可通过在蒸发 罐采用波纹网板捕汁器来实现。

(5)管道、阀门的配置要适合低压汁汽,其口 径要足够以减小输送阻力和保证输送能力。

广东省甘蔗糖厂近几十年在科学合理制定和 实施热力方案做了很多研究与实践,其中较先进 和具有代表性的蒸发热力方案有珠江糖厂热力方 案、江门甘化厂热力方案。

(1)珠江糖厂热力方案

珠江糖厂是国内甘蔗糖厂中节能工作做得较好的糖厂,生产工艺为亚硫酸法,日榨量约1800t。 1986 年以后,制糖标煤为 4.07%蔗;制糖耗汽为 38.73%蔗,蒸发耗汽为 32.96%蔗。蒸发系统是 五效,末效为高真空。 为了保证提供大量的II效汁 汽煮糖,有意识使II效加热面积偏大,蒸发系统 的条件和设备并不特殊,与国内多数甘蔗糖厂相 近。蒸发系统主要参数见表 1[5]。珠江糖厂节能效 果好主要是由于认真压缩各种工艺用水(压榨渗 透水,过滤洗水,煮糖用水和分蜜洗水等),确保 蒸发罐通洗干净,将糖浆浓度提高到 68~72°Bx, 大量抽用汁汽煮糖,减少进入冷凝器的汁汽量, 煮糖不用生、废汽,以用II效汁汽为主,并用一 些III效汽(在煮甲糖膏的前期), 只在煮丙糖膏后 期用少量I效汽,一次一级用汽凝水加热,并且通 过严格的管理得到落实。

表 1 珠江糖厂蒸发方案主要参数

(2)江门甘化厂热力方案

江门甘化厂的节能工作一直做得很好,能耗 长期在国内甘蔗糖厂中是最低之一。生产工艺采 用碳酸法,原设计日榨量 3000 t。以后扩建平衡 到约 5000 t。采用四效蒸发系统,末效为低真空, 为了解决优质锅炉给水问题,配有煮水罐,蒸发 罐的II和III效均用 2 个罐并联。 末效糖浆浓度较 高,超过 65 °Bx。各效汁汽温度高。煮糖罐都使 用机械搅拌,能使用较低压力的蒸汽,煮糖集中 抽用III效汁汽,只用较少的II效和I效汁汽。为 了减少末效罐汁汽排入冷凝器带来的汁汽余热损 失, 将末效罐汁汽用于加热供锅炉的补充软化水。 江门甘化厂在上世纪 90 年代所用热力方案的主 要参数见表 2[8]。 江门甘化厂节能效果好主要是由 于糖浆浓度控制较高, II和III效均用 2 个罐并联 加大传热面积,使传热温差减小,各效汁汽温度 较高,能全部被抽用于其他工艺过程加热,没有 汁汽排入冷凝器。

表 2 江门甘化厂蒸发方案主要参数
1.2.1.2 降低工艺过程的汽耗,减少热损失

工艺过程的汽耗直接影响到糖厂汁汽(二次 蒸汽)和汽凝水向环境的排放量,从而影响由此 带来的余热损失。因此,降低工艺过程的汽耗是 糖厂节能的一项重要工作。

糖厂工艺过程的汽耗主要包括澄清工段的加 热汽耗、蒸发工段汽耗、煮糖工段各种糖膏煮制 的汽耗及其它汽耗(分蜜汽耗、煮糖物料加热及 煮罐汽耗等) 。蒸发工段汽耗已在前讨论,这里重 点讨论余下几项。

1.2.1.2.1 降低加热汽耗,减少加热过程中的热损失

糖汁在生产过程中要进行多次分级加热,糖 汁加热过程有效利用的热量是将糖汁从环境温度 加热到I效蒸发罐沸点。通过计算,可知道糖汁加 热的理论总汽耗约为 16.3%蔗[4]。实际上,糖厂 糖汁加热的汽耗比这个数大得多,一般为 20%~ 22%蔗[4]。实际消耗蒸汽量比有效利用蒸汽量多 3.7%~5.7%蔗,多出的这部分蒸汽的热量就是 损失的热量。引起加热过程热损失的原因有:

(1)澄清过程要求温度高,停留时间长,散失 于周围的热量多,温度损失大。亚硫酸法糖厂澄 清过程的温度损失有: 混合汁中和的温度损失3~ 5℃,中和汁沉淀过程的温度损失 15~18℃[4]。这 些温度损失有些是工艺条件所引起的,如蔗汁中 和、 中和汁在沉淀过程必须要有一定停留时间等。 但有一些则是由于人为的因素所造成的,例如有 的厂设置 2 个曲筛,清汁进行 2 次过滤, 造成清汁 温度明显下降。要降低温度损失,只能通过改革 工艺过程,采用低温、流程短的新工艺和加强管 理来实现。近年来,广东的制糖工作者致力开发 和应用低温澄清工艺,有些已收到良好成效。

(2)蔗汁加热次数多, 汁汽管和加热设备的散 热造成损失。要减少这些散热损失,主要是做好 汁汽管路和加热设备的保温工作,特别是高温的 设备和管路。

(3)加热蒸汽汽凝水余热没有充分回收利用 造成热损失。

1.2.1.2.2 降低煮糖的汽耗,减少煮糖过程的热损失

联系前面对蒸发方案的讨论,可知煮糖过程是从两方面影响糖厂总耗汽量和总热损失。一是 煮糖的总耗汽量;二是用汽的参数,即乏汽、I 效汁汽、II效汁汽以及它们的耗用量。这两方面 的问题除直接影响总耗汽量及其引起的热损失, 即煮糖汁汽和加热蒸汽汽凝水的余热损失外,还 影响蒸发系统中汁汽抽取的分配,从而影响蒸发 耗汽和末效排入冷凝器的汁汽量并由此带来的热 损失。可见煮糖过程对糖厂总耗汽和热损失影响 之大,是决定糖厂节能水平高低的关键因素。煮 糖过程直接产生的热损失主要是煮糖产生的汁汽 和加热蒸汽形成的汽凝水的余热,其次是散热损 失。余热损失大小取决于汽耗和汁汽与热水的热 焓,降低汽耗是降低热损失的关键。煮糖的理论 耗汽量为:

如煮糖过程不加入洗水, 糖厂采用三系煮糖, 糖浆浓度为 65°Bx,通过计算可知煮糖的总汽耗约 为 16%蔗[4]。目前,我国糖厂煮糖耗汽较好水平 的已接近此理论计算值,平均水平为 24%蔗,最 高的达 28%蔗, 国外先进水平为 11%~13%蔗[4]。 总的来说,我国煮糖耗汽仍较高,和国内外先进 水平有较大差距,从式(8)可知,煮糖耗汽高的 主要原因是糖浆浓度太稀,回煮物料量大、煮水 量多和煮糖周期长等。煮糖耗汽高就意味着煮糖 汁汽多、汽凝水多,糖厂一般没有回收汁汽的热 量和只部分回收热水,这就造成大量热损失。如 果这些余热得到有效利用,糖厂的能源消耗将会 明显降低。

由煮糖间接决定的蒸发系统热损失比较难直 接计算出,但从前面的讨论可看出在煮糖耗汽中 所用的汁汽所占比例越大,所用汁汽压力级别越 低,蒸发系统的热损失将会越小。

由此可见,要降低煮糖引起的余热损失关键是 要降低煮糖耗汽,并尽可能抽用低温汁汽煮糖。广 东甘蔗糖厂降低煮糖工段汽耗采用的措施主要有:

(1)提高糖浆浓度;

(2)加强制炼工艺管理,减少物料的回煮量;

(3)煮糖过程整理晶粒时,不用水而用糖浆、稀蜜或清汁;

(4)加强助晶管理, 提高结晶率, 减少回煮量;

(5)采用带机械搅拌器的煮糖罐, 煮糖过程采 用低液面操作,实现缩短煮糖时间,抽用低温汁 汽煮糖的目的。

节能水平高的糖厂在总结节能经验时都指 出,为了搞好节能糖浆浓度要高于 65 °Bx,高的可达到 72°Bx[5],国外糖厂已将糖浆浓度提高到 70~72°Bx。 糖浆浓度高表明糖厂用多效蒸发蒸发 水分,而不是用煮糖罐进行单效水分蒸发,其节 能效果显而易见。煮糖过程要严格控制煮水量, 因为煮糖过程所有加入的水分都用同样多的蒸汽 将其蒸发出来。此外,糖厂还应合理选择煮糖设 备,实现低液面操作,抽用II效汁汽煮糖。

1.2.1.2.3 减少制糖过程的其它汽耗

工艺过程的其它汽耗是指除去蒸发系统抽用 于糖汁加热及煮糖的汁汽以外,其余的所有补充 用汽,如分蜜用的减压生汽,各种煮糖原料加热, 洗滤布所用的减压生汽或汽轮机乏汽,管路漏损 的生汽或废汽以及加热、煮糖的补充用汽等。这 部分汽耗可通过合理制定热力方案、加强工艺管 理,做好保温工作将其降低,一般在 5%蔗左右。

1.2.1.2.4 控制工艺用水

制糖过程的各个工序都不同程度地加水,而 最后又要用蒸发的方法把水分除去使糖液过饱和 达到蔗糖结晶的目的。一般工艺过程加入多少水 制糖过程就要用多少蒸汽将其蒸发出来,所产生 的二次蒸汽如没有利用, 就会引起大量余热损失。 因此, 必须要在保证达到工艺技术指标的基础上, 尽可能地减少工艺过程的加入水量,这也是糖厂 节能的重要措施。广东糖厂的做法有:①采用回 流饱和渗透,将压榨渗透水量从过去的 25%蔗~ 30%蔗减少到 14%蔗~18%蔗[4];②控制澄清剂 稀释的水量,保证石灰乳浓度在 8°Be,以减少中 和汁量;③尽量减少过滤机的用水量;④减少煮 糖过程的用水量;⑤降低分蜜的用水量;⑥丙糖 回溶常用清汁代替水。

1.2.2 合理配置热电站,降低煤耗

糖厂制糖过程所消耗的蒸汽和电一般都由自 备热电站提供。制糖耗汽相同时,热电站动力装 置的热效率将决定糖厂的煤耗高低,热效高煤耗 就低。此外,热电站动力装置也影响到糖厂的汽 —电平衡,间接地对制糖耗汽产生一定影响。因 此,糖厂合理配置动力装置对节能有重要意义。 目前,糖厂热电站的动力装置一般都采用热电联 产循环,即从锅炉出来的蒸汽先进入汽轮发电机 做功发电,然后从汽轮机排出(或中间抽出)的 蒸汽(乏汽)供给制糖工艺过程使用。影响热电 联产循环的热经济性和节能效果的主要因素是:

(1)锅炉的燃料燃烧放出的热量有多少被循 环工质水蒸汽吸收,即锅炉的效率,锅炉效率越 高,循环越节能。

(2)蒸汽从锅炉得到的能量有多少转变为功, 即循环工质蒸汽的可逆循环的热效率,可逆循环的 热效率越高,1kg 蒸汽作的功就越多,循环越节能。

(3)供给制糖用的乏汽的热量有多少被有效 利用。 如何提高这方面利用率, 已在前面作了讨论。

1.2.2.1 配置高参数热力装置,提高动力装置热效率

高参数锅炉具有炉膛温度高,燃烧时间长, 传 热面积大的优势,从传热学知道,其传热效果和燃 烧效果均要比低参数锅炉好,具体表现就是锅炉 热效率高,产相同蒸汽,耗标煤少,如表 3 所示[9]

另从热力学知道,蒸汽参数对热电联产的可逆循环的热效率的影响是:

(1)提高蒸汽初压力和初温度可以提高循环的热效率;

(2)降低汽轮机的背压(即乏汽)压力可提高 循环的热效率。在糖厂乏汽压力是受制糖加热工 艺要求制约。在制糖过程采用较低压蒸汽用于加 热对提高循环的热效率是有利的,因此,蒸发系 统采用煮水罐从节能角度看并不是一个好的选 择。表 4 列出蒸汽参数对汽轮发电机热效率及发 电量的影响[9]

表 3 不同锅炉的热效率及发汽量

表 4 汽轮发电机的热效率及发电耗汽量和排汽压力

以上分析可以看出,采用高参数热力装置是糖厂节能的方向。 广东省糖厂在上世纪 70~90 年 代能耗下降较快,全省糖厂平均标煤耗从 70 年代 中期的 7.8%蔗, 下降到 80 年代中期的 6.5%蔗, 90 年代初进一步下降至 5.79%蔗,比其他省份同 期水平低很多。其中一个重要原因是重视对旧有 低参数热电站的改造,有关部门明确要求新建、 扩 建的糖厂不再选用次中压参数热电站而采用中压 参数热电站。

糖厂汽电供求在生产过程中要平衡,以提高 热能的利用效率。若工艺用汽量大于汽轮发电机 排出的废汽量,则需用减压生蒸汽来补充。若工 艺用汽减少,少于汽轮机排出的废汽时就造成废 汽放空,热能浪费。在这种情况下,采用较高参 数的汽轮机就很有意义,因其耗汽率低,废汽量 较少且温度较高,这些都为降低糖厂汽耗,实现 热电平衡创造了条件。

1.2.2.2 抓好锅炉的技术管理和改造,提高锅炉的热效率

加强锅炉的技术管理,对现有锅炉进行必要 的技术改造,是提高锅炉热效率的主要途径。提 高锅炉的热效率就是要减少锅炉排烟损失、化学 和机械不完全燃烧损失。 可采用措施有:①控制合 理煤粉细度;②利用烟道气进行蔗渣干燥, 降低蔗 渣水分。据计算,蔗渣水分从 54%干燥至 40%, 炉膛传热效率可提高约 8%,并能明显降低排烟 温度[4];③控制好炉膛过量空气系数,减少漏风; ④提高入炉水质和水温;⑤保持水冷壁和尾部受 热面传热面的内外壁清洁; ⑥保证炉膛结构合理, 有足够的高度,以保证燃料的燃烧时间,蔗渣燃 烧的火焰长度最好在 9 m 以上。

1.2.3 搞好电能节约

糖厂的能耗包括热能和电能,无论是节约热 能还是节约电能,都能达到降低能耗的目的。节 约电能不但本身就是节能, 直接降低糖厂的能耗, 而且也为糖厂的工艺用汽进一步下降提供条件。 对于糖厂的热电联产热力装置来说,发电量决定 乏汽量多少,糖厂如与外电网无并网, 制糖加工过 程耗电越多,热力装置发电量就要更多,乏汽量 也就更多,这些乏汽制糖加工用不完就会放空造 成能源损失,这时,即使工艺汽耗下降了,但全 厂的汽耗仍不能下降,达不到节能的目的。因此, 当制糖工艺采用了较先进的蒸发方案,节汽效果 较好时,节约电能就显得非常重要。通过计算,糖 厂采用中压 (3.9 MPa) 热电站, 电耗为 30 kW· h/t 蔗 时 糖 厂的 废 汽 量为 33% 蔗; 采 用 次中压 (2.5MPa)热电站,电耗同为 30kW·h/t 蔗,糖厂的 废汽量会更高,达 42%蔗[4]。据统计,2005/06 年 生产期全国甘蔗制糖工业电耗为26.9~30 kW· h/t 蔗[2]。 由此可见, 糖厂只有搞好节电,进一步节约耗汽才有现实意 义。下面就广东糖厂降低电耗的措施进行介绍。

1.2.3.1 降低提汁耗电

预处理和压榨是糖厂耗电最大的工段。生产 中要正确处理好能耗、设备损耗和蔗糖提汁收回 的关系。采用高油压和高线速的操作方法,一般 会产生严重的重吸现象和设备损失,广东糖厂已 不再使用。现在广东糖厂已普遍将压榨机顶辊压 力 对 辊 子 截 面 积 的 比 例 降 低 到 1.6 ~ 2.2 MPa(160~220 t/m2),并采用厚层慢速,这种操作 方式既降低能耗,又保持较高的收回率。

1.2.3.2 合理配置驱动电动机

避免“大马拉小车”现象,使电机的负载率在75%以上[10],对较大功率电动机采用变频控制。

1.2.3.3 提高功率因素

给压榨机、磨煤机和引风机等大容量电动机配备电容补偿器,提高功率因素,减少无功损耗。

1.2.3.4 采用高效的输送设备

选用新型、高效的泵和风机代替老式、低效的输送设备。

2 节能管理

所有节能技术和措施都要通过人去实施,因 此,生产管理对节能极为重要。制糖工业的各级 管理部门、 糖厂的各岗位只有认真重视节能工作, 制订先进可行的节能措施并贯彻落实,节能才能 收到良好效果。现将广东糖厂节能管理经验归纳 如下。

2.1 重视节能工作

上世纪 70 年代开始, 广东省各级经济领导机 关、制糖主管部门、科研部门和高校对糖厂节能 工作一直给予重视,领导同志在有关会议上不断 强调节能政策和法规,介绍节能先进经验和节能 形势。同时,组织行内专家对节能问题进行技术 攻关,每年都组织召开榨季生产总结会和制糖学 会年会,对榨季生产工作进行总结,宣传推广节 能先进经验,督促后进厂赶先进厂。

各市、区制糖主管部门有专人或兼职管理节 能工作,糖厂设有节能领导小组或指定专人管理 节能工作。

这些组织和宣传为糖厂节能工作建立了良好 的节能降耗的工作环境。

2.2 加强生产管理,做到安全均衡生产

广东糖厂多年来生产经验证明,节能工作的 好坏,安全生产是关键,均衡生产是条件。制糖 生产是连续性生产, 安全运行才能减低能源消耗, 任何影响停榨或榨量大幅波动的事故都会使热电 站动力装置偏离最佳运行状态,使蒸发、煮糖、 加热的传热不正常,蒸发系统抽汁汽不正常,致 使蒸汽大量放空,引起热损失。表 5 为珠江糖厂 生产安全率与标煤耗的关系[11]

表 5 珠江糖厂生产安全率与标煤耗的关系
2.3 建立完整的仪表测量系统

糖厂应建立健全热工一、二次仪表和流量计 等计量测试仪表并达到国家计量定级水平。通过 仪表测试可了解过程及设备的热效果,以便针对 低效的过程和设备进行改造。珠江糖厂在煮糖罐 安装热水流量计,原来煮 20 m3甲糖膏,煮水 2 t 以上(有时高达 6 t) ,使用水表计量后,平均只 耗用 0.5 t 水。相当于节约了 1.5 t 蒸汽,收到 良好节能效果[11]

2.4 定期进行热能测试与查定

糖厂通过各种热能查定可直接了解全厂能源 利用情况并找出能源损失的主要原因。糖厂热能 测试与查定项目主要有:①全厂热能利用情况查 定;②锅炉正、反平衡查定;③蒸发系统查定; ④煮糖查定;⑤大功率电机效率查定等。

2.5 落实岗位经济责任制,促进节能工作

糖厂节能实行定额管理经济承保责任制,按 车间、大班、小班、组或个人承包节能经济技术 指标,车间工种节能有关指标具体化,按完成情 况计奖金或扣罚。从经济上调动了制糖行业职工搞好节能的积极性[12]

3 结束语

广东制糖工作者从上世纪 70 年代就开始研 究开发和应用糖厂节能技术并进行有效的能源管 理,经过几十年的努力取得了良好效果,缩短了 我国制糖工业节能水平和世界先进水平的差距。 但近几年,由于管理体制的变化,糖厂的节能工 作有所放缓,节能水平提高不明显,这一现象应 引起各级主管部门和制糖工作者的注意。能耗是 糖厂的主要生产成本, 只有进一步降低能源消耗, 才能提升我国制糖业在全球自由贸易中的竞争 力。糖厂节能的关键是减少制糖过程中各种能量 损失,提高能量有效利用率 K。能量损失少了, 能量有效利用率 K 高了,耗标煤和耗汽指标自然 就会下降。降低能量损失的措施有很多,当前可 从下列几方面开展节能降耗工作:

(1)各级主管部门要在新的市场环境下加强 对节能工作的领导和指导,注意发挥行业协会、 学会、科研院所和高校在研究开发和应用糖厂节 能技术的作用。有计划组织制糖企业和科研部门 共同对节能技术问题进行攻关,并对先进节能技 术大力推广。

(2)研究开发高效传热设备, 减少传热过程的 温度差损失,为回收糖厂在制糖过程中产生的汁 汽和热水的余热打下良好基础。

(3)开发应用热能压缩设备和蒸汽蓄热与保 温设备。用热能压缩设备对蒸发系统末效汁汽和 煮糖汁汽进行压缩升温并将其蓄存在蒸汽蓄热与 保温设备供加热、煮糖使用,将会大大降低糖厂 能耗,减少蒸发、煮糖的热损失,并能解决蒸发 连续产生汁汽煮糖间歇使用汁汽的矛盾。

(4)联合动力制造行业开发适用糖厂的高参 数蔗渣锅炉,提高热电站的热经济性,并满足糖 厂和社会对电力的需求。

(5)加强计算机与网络技术和自控技术在制 糖操作和管理过程的应用。用计算机控制蒸发过 程和煮糖过程。通过计算机与网络技术对全厂能 源的使用进行集中管理和控制。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。

参考文献
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(本篇责任编校:朱涤荃)