1、酿酒科技2023年第4期（总第346期）LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.4(Tol.346)DOI：10.13746/j.njkj.2022244基金项目：四川省科技项目（2021ZYD0102）；泸州市科技项目（2020CDLZ-15）。作者简介：丁国建（1982-），男，四川泸州人，车辆工程专业工程硕士，高级工程师，主要从事原辅料设备技术方面研究。通讯作者：罗志勇（1986-），男，四川自贡人，电气工程及其自动化学士，机械工程师，主要从事设备技术研究及自动化、智能化方面研究。酿酒用稻壳清蒸余热蒸汽的回收利用丁国建1，张宿义1，2，张洪飞1，邱
2、小林1，赵杰1，罗志勇1*，彭远松1，马卓1（1.泸州老窖股份有限公司，四川 泸州 646000；2.国家固态酿造工程技术研究中心，四川 泸州 646000）摘要：蒸糠工艺排放的废热蒸汽中蕴含较多具备一定品位的热能，直接散失至大气将产生巨大的能源浪费。引入蒸糠机节能系统，废热蒸汽经金属薄膜热分离技术处理后纯化为洁净的再生蒸汽，进一步经增压处理后返回蒸糠机循环使用，从而实现高效的余热回收利用，节能效果可达40%以上，大幅降低了生产设备能耗，达到了节能减排的目的。关键词：酿酒；清蒸；纯化；再生；节能中图分类号：TS262.3；TS261.4文献标识码：A文章编号：1001-9286（2023）04
3、-0074-04Recycling of Waste Steam and Heat Produced during Chaff SteamingDING Guojian1,ZHANG Suyi1,2,ZHANG Hongfei1,QIU Xiaolin1,ZHAO Jie1,LUO Zhiyong1*,PENG Yuansong1and MA Zhuo1(1.Luzhou Laojiao Co.Ltd.,Luzhou,Sichuan 646000;2.National Engineering Research Centerof Solid-state Brewing,Luzhou,Sichua
4、n 646000,China)Abstract:The waste steam produced during chaff steaming contains numerous thermal energy,and its direct lost to the atmospherewill result in huge energy waste.An energy-saving system tailored for the chaff steamer is introduced,which collects and reuses thethermal energy of the waste
5、steam through MFTS(metal film thermal separation)technology,and regenerates high-quality freshsteam for the chaff steamer after purification and recompression.The system can reduce the energy consumption by more than 40%,and can achieve the purpose of carbon emission reduction.Key words:liquor-makin
6、g;steaming;purification;regenerate;energy saving泸州老窖积极响应国家贯彻落实制造业转型升级及智能化发展的号召，开展了一系列的酿酒装备自动化、智能化研究开发及示范应用工作，将仿真技术、自动化技术、工业机器人、在线检测、传感器、大数据等先进科技率先应用到白酒生产全过程中，有效提升了白酒酿造的稳定性、产品质量的稳定性，建成了行业内首个涵盖白酒酿造全过程的智能酿造基地。稻壳作为酿酒生产的主要辅料，是发酵过程中优质的填充剂和疏松剂。由于稻壳中含有多缩戊糖、果胶质等成分，多缩戊糖在微生物的作用下生成糠醛，在发酵过程中影响酒质，使用前须进行清蒸，去除稻壳中的生
7、味、多糖等杂质，保证基酒质量。原有清蒸工艺是将稻壳置于蒸馏甑内，通入蒸汽进行敞开清蒸，清蒸后的稻壳经过摊晾冷却，使其水分、杂味尽量散除1。随着酿酒机械化装备的发展，稻壳清蒸工艺也进行了调整优化，采用集中蒸糠工艺，进一步提高了生产效率。蒸糠机作为智能酿造工艺路线的重要辅助设备，在实现自动化、智能化的前提下，绿色低碳、节能环保是一个必要的发展方向。蒸糠余汽中蕴含一定品位的热能，直接散失至大气将产生较大的能源浪费，同时国家对资源节约、能源的综合利用及节能减排等方面提出了相关7474要求。本文通过引入蒸糠机WSR节能系统，将废热蒸汽通过热交换进行余热回收利用，并经纯化和增压处理后输出符合蒸糠工艺需求的
8、新鲜蒸汽，理论联系实际，最终节能效果达40%以上2。1余热利用市场（行业）情况目前余热利用途径主要有3种：第一种是热交换，是回收工业余热最直接、效率较高的经济方法，该类途径不改变余热能量的形式，只是通过换热设备将余热能量直接传递给自身工艺的耗能流程，降低一次能源消耗；第二种是热功转换，利用热功转换可提高余热的品位，主要采用余热锅炉发电，是工业余热利用的主要形式；第三种是采用热泵系统回收余热，适用于工业和民用的低温余热回收3。本文将介绍热泵系统回收余热（蒸汽热泵）技术。废蒸汽纯化增压回收技术是基于目前各工业领域广泛应用的蒸煮、蒸馏、浓缩蒸发等高能耗工艺，研发的新型热能节能技术。利用热交换、热平衡
9、、火用平衡和能级平衡理论，对废蒸汽进行先纯化，然后利用能量在不同形式的转化过程实现蒸汽无损耗减压，压降过程回收并压缩纯化产生的低压再生蒸汽，达到低压蒸汽循环利用的节能目的4。在废蒸汽余热回收领域属于创新思路及技术，自动化程度高，运行可靠，故障率低，操作简便。2蒸糠机节能应用理论分析2.1蒸糠机能效分析以泸州老窖智能酿造生产中的1条蒸糠试验生产线为例进行用热分析。该生产线的稻壳产量为 2800 kg/h；稻壳进入蒸糠机前的平均温度为15，含水率为13%；蒸糠机进汽压力0.1 MPa，蒸汽用量为2200 kg/h。2.1.1进入蒸糠机热量蒸糠机的平均进汽压力P1=0.1 MPa，对应饱和蒸汽的焓值
10、为h1=2706 kJ/kg，流量为m1=2200 kg/h。蒸糠机为常压设备，清蒸过程要求控制设备内部温度不低于99，实际上前、中、后各部测点温度均达100。100 热水的焓值h2=419 kJ/kg。假设进入蒸糠机的蒸汽全部放热冷凝成100 的饱和水，那么进入蒸糠机蒸汽可释放的热量为：Q1=m1(h1-h2)=2200(2706-419)=5031400(kJ/h)52.1.2稻壳吸收热量已知进入蒸糠机前稻壳的含水率为a=13%，生产线产量 B=2800 kg/h，稻壳的比热容为 c1=1.62 kJ/kgK，水的比热容为c2=4.19 kJ/kgK，进蒸糠机稻壳从温度 t1=15 到完全
11、加热到温度 t2=100 需要的热量为：Q2=c1(1-a)+c2aB(t2-t1)=1.62(1-0.13)+4.190.132800(100-15)=465076(kJ/h)5进入蒸糠机稻壳对蒸汽能够释放热量的有效利用率为：=Q2Q1100%=4650765031400100%=9.24%2.1.3烟囱排走热量从上面计算可以知道蒸糠机设备本身的热效率低，且设备本身是全密闭设备，生产车间又相对密封，设备散热损失有限，所以可以推断进入蒸糠机的绝大部分蒸汽从烟囱排走。下面对蒸糠机烟囱排走蒸汽量进行测算来验证。M1=S1136001=0.196255.436001.98=1927 kg/h3，6表
12、1烟囱排放情况测算表序号1234567项目废气流量测点温度()烟囱排气蒸汽分压比容(m3/kg)流量测点烟囱直径(mm)流量测点烟囱截面积(m2)流量测点截面平均流速(m/s)废气体积流量(m3/h)废气中蒸汽流量(kg/h)符号T11D1S1v1Qv1M1数据来源测试数据查表测试数据计算测试数据计算计算数据951.985000.196255.438151927备注丁国建，张宿义，张洪飞，邱小林，赵杰，罗志勇，彭远松，马卓 酿酒用稻壳清蒸余热蒸汽的回收利用7575酿酒科技2023年第4期（总第346期）LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.4(Tol.
13、346)从测算结果可以得出，烟囱排走的蒸汽量，有很大的热能回收价值。2.2节能改造措施2.2.1蒸糠机尾气回收从上面测算结果可知，从蒸糠机烟囱排走的蒸汽量有1927 kg/h，占蒸糠机总进汽的88%。蒸糠机排走的热量虽然不少，但品位不高，而且含有大量的空气和其他杂质，不适合直接回收利用。通过技术分析，可以考虑将废汽的热能先转换处理成热水后再利用，现在有很多利用热水的技术路径，比如用来低温发电或者是吸收式制冷，但都是基于废热有很大的量才值得实施。蒸糠机废热蒸汽不多不少的情况下，用上述技术路径处理不太适用，节能效率很低。将从烟囱排走的废蒸汽先经过纯化处理，产生洁净再生蒸汽再经压缩升压、升温后返回蒸
14、糠机循环使用，这样的回收利用将是比较合理的。（1）蒸糠机尾气回收节能改造方案改造流程图具体改造说明a.在蒸糠机旁边增加一套WSR节能设备（废热蒸汽纯化增压装置），将蒸糠机排放的废蒸汽从WSR的吸气口引入。b.废蒸汽首先进入到WSR的纯化系统，通过热交换将里面的空气和液滴除掉后利用软水产生洁净再生蒸汽，余下空气排到烟囱抽走，冷凝水收集排到废水站处理。c.纯化系统输出的洁净再生蒸汽输出到WSR膨胀压缩机，利用动力蒸汽（0.4 MPa以上）为动力，经过膨胀做功后再将洁净再生蒸汽压缩升温。d.做功降压后的动力蒸汽和再生蒸汽混合等压后再一起输送到蒸糠机使用。（2）尾气回收节省蒸汽量WSR的设计能效比为P
15、=1.8，已知蒸糠机节能改造前用汽量m1=2200 kg/h，那么蒸糠机尾气回收节省的蒸汽量：m2=P-1Pm1=1.8-11.82200=978 kg/h2.2.2节汽效果经过上述节汽改造，蒸糠机尾气回收节省蒸汽量m2=978 kg/h，改造前蒸糠机消耗蒸汽m1=2200 kg/h，节汽改造后的综合节汽效果：=m2m1100%=9782200100%=44.45%3具体实验3.1实验时间与地点实验时间：2021年10月2022年5月；实验地点：泸州老窖智能酿造蒸糠试验生产线。3.2实验方法按上述理论方法对设备和节能系统进行现场改造。3.3实验结果蒸糠质量经现场经验丰富的尝评员进行感官评定，确
16、认无生糠味、异味，且骨力正常。经现场仪器仪表测量，蒸糠机节能改造后用汽量m3=1180 kg/h，实际节汽效果为：1=m2-m3m2100%=2200-11802200100%=46.36%电耗W=4.04 kw/h，水耗q=1180 kg/h，按节能减排（以碳排放量）综合计算节能效果为（蒸汽参考折标系数0.09 kgce/t，电参考折标系数0.123 kgce/kw h，除盐水参考折标系数0.486 kgce/m3）：2=（m2-m3）0.0910-3-W0.12310-3-q0.48610-6/(m20.0910-3)100%=(2200-1180)0.0910-3-4.040.12310-3-11800.48610-6/(22000.0910-3)100%=45.82%3.4经济效益图1尾气回收改造流程图7676以单条蒸糠试验生产线计，蒸糠机WSR节能系统改造前蒸糠机的蒸汽用量为2200 kg/h，通过节能改造后，蒸糠机的蒸汽用量降低到1180 kg/h，按年运行时间4700 h，每年可节约蒸汽4794吨；蒸汽单价按200元/吨计，则每年节约95.88万元；再扣除相应电耗、水耗、