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1發(fā)酵生產環(huán)節(jié)CO2回收與平衡優(yōu)化研究

1.1原有CO2回收系統(tǒng)分析和可改進點

圖2為目前華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司現(xiàn)用的CO2回收流程。發(fā)現(xiàn)問題：（1）CO2回收問題。回收量和回收能力不匹配。由于生產旺季產氣量大，廠內的儲氣罐數量有限，因此在旺季時候回用不及時只能放掉一部分CO2，而淡季時候由于產氣量滿足不了廠內罐裝等工序的需求，不得不需要外購CO2氣體。（2）CO2冷量資源浪費。華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司的CO2儲罐出來的CO2直接使用蒸汽加熱使其汽化供使用點使用，這樣CO2本身冷量白白浪費掉了。（3）雜氣浪費。CO2在回收過程中產生一定量的雜氣，這一部分雜氣直接外排，造成浪費。

1.2CO2回收平衡優(yōu)化技術

1.2.1CO2回收方面改進方法華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司在廠區(qū)內新建2座儲量為50m3的CO2儲罐，將旺季產的CO2中剩余部分儲存起來，待生產淡季產氣不足時，汽化供廠內需要。

1.2.2雜氣的回收利用CO2回收過程中，在冷凝器和提純塔的兩個環(huán)節(jié)均會產生雜氣（即純度不達標的CO2氣體）。雜氣回收利用方案如下：首先，對廠內的管道進行了改造，在冷凝器，提純塔至氣動閥門等儀表之間上布置管道，將雜氣和使用點連接起來；在雜氣使用前需要對其減壓，雜氣壓力從17.5kgf/cm2降至7-8kgf/cm2，供廠區(qū)儀表設備用風。這樣做不僅省去了空壓機制備壓縮空氣的環(huán)節(jié)，并由于雜氣不含水汽，不會引起管道凝水結露等現(xiàn)象。雜氣回用使得雜氣得到了極好的利用，基本可以利用到回收雜氣的60-70%，并由此減少了空壓機的使用，最終降低了能耗。

1.2.3液態(tài)CO2冷量回收技術全廠共有7個CO2儲罐，全容積在50m3左右。在CO2儲罐內，CO2以液態(tài)形式存在，需汽化后方可使用。汽化過程是一個吸熱過程，之前是通過蒸汽加熱的方式達到汽化。啤酒廠經過節(jié)能改造現(xiàn)將CO2儲罐內的液態(tài)CO2儲送至酒精儲罐（即冷媒罐，用于給酒降溫），酒精儲罐底部設盤管用于熱交換，液態(tài)CO2從盤管內流過，利用酒精儲罐的溫度將其升溫3℃左右；同時達到了給酒精儲罐降溫的目的（酒精儲罐內冷媒溫度從4℃降至1℃）。如此一來，降低了酒精儲罐降溫時制冷機的使用頻次，達到了節(jié)能降耗的效果。然后用CO2液體給循環(huán)水降溫，循環(huán)水用來給設備降溫，這樣，降低了自來水的使用率和制冷設備的使用。CO2氣體冷量回用工藝流程圖見圖3。

2包裝生產環(huán)節(jié)堿液回收技術研究

目前，華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司堿的使用量很大，產生的廢堿液就直接處理排放，而排放的廢堿液濃度約有1%，如果能提純回收利用，將節(jié)約大量堿液和水。羅杰和楊誨彤在文獻[3]中介紹了包裝車間洗瓶機堿液回收改造的成果，經過改造生產工藝不但得到有效保障，而且提高了生產效率，更是獲得可觀的經濟效益和環(huán)境效益。

2.1堿液來源和水質廢堿液主要是來自于洗瓶機產生的，啤酒成品包裝車間的洗瓶機用來對回收酒瓶進行清洗除標，采用濃度為2%的氫氧化鈉堿液作為主體清冼劑。洗瓶機連續(xù)運行5天后，回收酒瓶上的商標紙纖維、泥沙、殘酒等物質會混入到堿液中，使堿液的濃度降低，洗滌效果明顯下降，產生大量的廢堿液。冼瓶機廢堿液的水質見表1。

2.2堿液回收工藝-靜置沉淀-砂濾目前堿液回收工藝主要是混凝沉淀和靜置沉淀，然后過濾。混凝沉淀工藝能夠有效的去除廢堿液中的懸浮性顆粒雜質，對廢堿液的預處理具有明顯的效果。但是混凝沉淀過程存在藥劑用量大的弊端，混凝劑的投加增加了凈化的成本。為避免這一缺點，采用靜置沉淀方式來取代混凝沉淀對廢堿液進行預處理。與混凝沉淀相比，自由沉淀過程是以犧牲時間為代價換取凈化成本上的降低。由于廢堿液屬于間歇性排放，所以在時間上可以得到一定的延長。通過集中收集單次排放的廢堿液后，連續(xù)對廢堿液進行凈化回收，在用時上比混凝沉淀要長，但是并不影響處理過程。且靜置沉淀-砂濾的工藝過程簡單，處理成本低，適合延時處理；雖然處理用時長，但其處理效果能滿足華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司實際需要。故確定本啤酒廠的堿液回收方案流程見圖4。經過試驗，通過建立堿液回收工藝，堿液的使用周期由5天增加為8.5天，節(jié)約了堿和自來水的使用量。

3生產輔助環(huán)節(jié)節(jié)能技術研究

3.1存在的問題目前華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司運行的制冷系統(tǒng)主要存在以下問題：首先，各大小制冷劑在運行時沒有進行依據生產所需量盡行優(yōu)化組合調配使用，造成部分制冷劑能量運行浪費。其次，制冷劑在制冷過程中會伴隨著水和空氣的進入，這樣不僅降低了系統(tǒng)的蒸發(fā)能力，又增加了運行成本。

3.2節(jié)能技術方案的確定根據現(xiàn)場存在的問題，在設備運行上，我們通過合理安排開關機時間來解決，針對不同的蒸發(fā)溫度系統(tǒng)，按照機械負荷的要求選配壓縮機，以滿足進貨旺月的要求。實際運行時，通過調節(jié)運行時間，調整制冷系統(tǒng)供冷量。為了降低壓縮機能耗，首先需要做到根據負荷調整壓縮機運行臺數和運行時間，保證壓縮機提供的冷量接近實際好冷量；其次，盡量增加夜間壓縮機運行時間，減少白天壓縮機運行時間。不僅因為用電低峰電費低，而且因為夜間冷凝溫度較低，制冷系統(tǒng)效率高。針對含有的不凝性氣體和水問題，采取了簡單易行的現(xiàn)在使用范圍廣的氨純化系統(tǒng)。

3.3氨純化方案氨在低壓儲罐內以氣相和液相兩種狀態(tài)存在，現(xiàn)有3個低壓儲罐，每個儲罐的容量為50m3，其中1個儲罐控制壓力在2.1kgf/cm2，1個儲罐壓力為2.1kgf/cm2，另有1個儲罐作為備用。低壓儲罐的氨進入制冷機制冷后，進入蒸發(fā)冷卻器。蒸發(fā)冷卻器共有10臺，在此氨轉為液氨，進入高壓儲罐內儲藏。高壓儲罐內壓力為10kgf/cm2，共有2個儲罐，每個容量25m3。高壓儲罐內的液氨送入使用點進行制冷，使用點集中在糖化、發(fā)酵和過濾階段。經使用點后的氨回到低壓儲罐內。制冷系統(tǒng)為全封閉密閉運行，幾乎無氨的損耗。但由于機器含油，需定期排放；另在維護和檢修過程中有少量的氨損耗。

4結束語

（1）糖化生產環(huán)節(jié)節(jié)能技術優(yōu)化研究成果：將原有煮沸時間64min縮短為54min。（2）發(fā)酵環(huán)節(jié)CO2回收與平衡優(yōu)化研究：廠內產生的CO2全部回收，并達到了產生量和使用量的動態(tài)平衡，廠內達到了自給自足。（3）包裝生產環(huán)節(jié)堿液回收利用技術研究：新建堿液回收裝置，回收工藝為廢堿液-沉淀-砂濾，使堿液使用周期由5天增加到8.5天。（4）生產輔助系統(tǒng)主要是從氨純化方面節(jié)能。新建氨純化后，可節(jié)約電能。（5）針對啤酒廠各個環(huán)節(jié)的能耗進行研究，形成了一個可復制的節(jié)能技術集成，可作為成套技術進行推廣。

作者：孫立坤王國懿呂超石小力張勇馬旭單位：大連宇都環(huán)境工程技術有限公司華潤雪花啤酒（遼寧）有限公司