粮油厂蒸脱（DT）工序的废汽余热回收利用分析

梁 浩 朱光羽

（1.广州市淞吉节能科技有限公司，广东 广州 510006；2.广东工业大学材料与能源学院，广东 广州 510006）

0 引言

当今社会大规模使用的天然气、石油、煤等能源都属于不可再生能源，如果对不可再生能源开发过度，极易产生能源危机，还会加速污染环境[1]。大气中NOx以及SOx排放的主要来源是燃煤电厂和工业、民用锅炉[2]，这些排放物造成酸雨污染问题日益严重。燃煤不但是CO2生成的主要来源，而且排放CO2的同时也在大气中排放了很多粉尘，降低了空气质量[3-4]。数据显示，燃烧煤所排放的污染物占据我国大气中烟尘含量的70%以上，二氧化硫含量占比为85%，二氧化碳含量占比为80%[5]。

我国是一个发展中国家，但不能一味追求国民经济的发展，还要保护好环境，使经济增长持续进行。而解决此问题的主要手段就是广泛采用节能技术，实现节能减排，如此不但能降低生产能耗，还可以显著减少污染气体排放，一举两得[6-7]。

某粮油厂是耗能大户，主要生产食用植物油（大豆油）、饲料大豆粕、大豆磷脂产品，日处理大豆3000 t，精炼食用植物油600 t。该企业在生产过程需消耗大量蒸汽，由于煤炭价格上涨，厂用蒸汽成本持续上升，吨豆蒸汽费用上涨的幅度比较大，基本达到每吨上涨20～30元，对企业的生产经营产生了较大压力，亟待解决。

采用废汽余热回收技术是解决此问题的有效手段[8]。公司领导层高度重视节能减排工作的开展与实施，特邀请我单位相关技术人员对企业压榨车间蒸脱（DT）工序的设备用能情况进行深入分析，探索较为合理和有效的余热回收方法，为企业挖掘节能潜力，以便更大限度地降低企业综合能耗。

1 蒸脱（DT）工序的用能现状

1.1 蒸脱（DT）工序原理

蒸脱（DT）工序原理如图1所示。

图1 蒸脱（DT）工序原理图

从图1中不难看出，此工序消耗了大量蒸汽，可以回收大量的废汽余热，有较大的节能空间。

1.2 蒸脱（DT）工序废汽热量回用现状

蒸脱（DT）工序的废汽热量回用现状如图2所示。

图2 蒸脱（DT）工序废汽热量回用现状

由图2不难看出，目前废汽回收系统中废气冷却器的设置是不合理的，它采用冷却水将温度为72.6 ℃的废汽进行冷却后全部排掉，显然没有回收这部分废汽余热。经过现场了解，这部分废汽的流量高达每小时3万m3以上，蕴含着大量的余热，应该对其加以回收，产生高压蒸汽供给生产之用，来实现节能减排的效果。

2 废气冷却器的节能原理

众所周知，蒸汽所携带的热量远高于热水，因此余热回收一般以产生蒸汽为主要目的。但由图2不难看出进入废汽冷却器的废汽温度只有72.6 ℃，显然在常压下是难以产生蒸汽的（水在常压下变成蒸汽的饱和温度是100 ℃），这也是本次余热回收的技术难点。因此，本文采用了真空加热的方式来回收废汽余热，其原理介绍如下：

水蒸气具有压力升高，饱和温度也相应提高的物理特性，如表1所示。

表1 水蒸气饱和温度和饱和压力的对应关系

例如，将废汽冷却器的压力设置为7 kPa（真空状态），此时水的饱和温度为39 ℃。当废汽冷却器的冷却水进水温度为40 ℃时，可以吸收废汽余热全部变为40 ℃的蒸汽。也就是说，废汽冷却器的冷却水一侧处于7 kPa的真空状态，而废汽一侧处于高于大气压的正压状态。经过废汽冷却器后，废汽放热温度由72.6 ℃下降到47.4 ℃，而冷却水吸热由40 ℃的液态水变为40 ℃的低压蒸汽，实现了回收废汽余热来产生蒸汽的目的。所以，本文提出的废汽冷却器余热回收方案如图3所示。

图3 废汽冷却器余热回收方案

如图3所示，首先启动真空泵，将废汽冷却器的水侧抽成真空状态，然后关闭真空泵。40 ℃的冷水经过废汽冷却器变成40 ℃的低压蒸汽，再经过电动加压泵，升压后变成120 ℃的蒸汽供给其他设备使用，这样不但回收了废汽的余热，而且提高了蒸汽的用能品味，可谓一举两得。

3 经济效益估算

3.1 废汽冷却器回收余热能力计算

经过现场测试，以图2（改造前）方式运行时，废汽冷却器的运行参数如图4所示。

图4 废汽冷却器运行参数图

测试数据如表2所示。

表2 实验与数据处理结果

由于企业是24 h连续运行，每年按8000 h计算，那么每年可以节约蒸汽量：1.215×0.8=0.972万t，为方便计算，按1万t每年计算。

根据产品样本，电动压缩泵压缩1 t蒸汽需要110 kW·h电，按0.7元/（kW·h）计算，推算出蒸汽压缩成本约77元。

目前采用集中供热方式，每吨蒸汽价格大概为250元，也就是说回收1 t蒸汽可为企业节约：250-77=173元。保守考虑，本文按150元计算。

3.2 余热回收效益计算

每年可以回收1万t蒸汽，每吨蒸汽价格150元，那么每年的经济效益为：1×150=150万元。改造总投资300万元，回收期为：300÷150×12=24个月，大约2年时间。

4 结论

本文在对粮油厂进行实地考察、测试和数据分析的基础上，对其蒸脱（DT）工序废汽热量回用进行了节能方案计算和分析。废汽余热回收主要采用真空蒸发技术和蒸汽电动加压技术，将40 ℃的冷却水变为120 ℃的蒸汽加以回用。经过初步测算，每年可节约蒸汽费用150万元，节能改造投资基本上两年左右可以回收，这对实际生产设计具有一定的指导意义。