《制糖行业节能减排技术路线和环境保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制糖行业节能减排技术路线和环境保护（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、“十二五十二五”制糖行业节能减排技术路线和环境保护制糖行业节能减排技术路线和环境保护2012.6.16华南理工大学华南理工大学于淑娟于淑娟一、节能减排的意义一、节能减排的意义二、节能减排的二、节能减排的目标目标三、三、节能减排节能减排实施方案建议实施方案建议 四、预期效果四、预期效果报告提纲报告提纲一、节能减排的意义一、节能减排的意义能源费用是制糖工业吨糖除糖料外的第二大成本能源费用是制糖工业吨糖除糖料外的第二大成本2008/20092008/2009榨季，全国甘蔗糖厂平均标煤耗对蔗比榨季，全国甘蔗糖厂平均标煤耗对蔗比5.5%5.5%，广西广西103103家甘蔗糖厂平均标煤耗对蔗比家甘蔗糖厂平
2、均标煤耗对蔗比5.08%5.08%，国内先进，国内先进水平对蔗比水平对蔗比4.0% 4.0% 以下以下 欧美国家的甜菜糖厂和精炼糖厂的节能技术比较先进，欧美国家的甜菜糖厂和精炼糖厂的节能技术比较先进，丹麦丹麦DDSDDS公司标煤耗对甜菜比约为公司标煤耗对甜菜比约为3%3%糖业节能减排现状与形势糖业节能减排现状与形势糖业是我国万元工业产值能耗、水耗最高行业之一糖业是我国万元工业产值能耗、水耗最高行业之一糖业年取水量约糖业年取水量约7 7亿吨，吨糖取水量亿吨，吨糖取水量4545吨，水重复利吨，水重复利用率用率70%70%；年废水排放量；年废水排放量8 8亿吨，吨糖废水排放量亿吨，吨糖废水排放量53
3、53吨；吨；CODCOD年排放量年排放量3232万吨，吨糖万吨，吨糖CODCOD排放量排放量21.521.5千克千克糖业每年排放到大气中的烟气量接近糖业每年排放到大气中的烟气量接近15001500亿标准立方，亿标准立方，其中其中COCO2 2含量高达含量高达30003000万吨，其中万吨，其中广西糖厂广西糖厂COCO2 2排放量排放量为为11401140万吨，占全国万吨，占全国38%38%，位列全国第一位，位列全国第一位 一、糖业节能减排现状与形势一、糖业节能减排现状与形势一、糖业节能减排现状与形势一、糖业节能减排现状与形势糖业是我国每万元工业产值能耗最高的行业之一。糖业是我国每万元工业产值能
4、耗最高的行业之一。万元万元GDPGDP能耗能耗2.12.1吨标煤，是全国平均的吨标煤，是全国平均的1.81.8倍倍糖业是我国废水和废弃物排放量最大的食品行业。糖业是我国废水和废弃物排放量最大的食品行业。J在环保部公布的在环保部公布的18111811家重点废水污染源企业中，糖家重点废水污染源企业中，糖厂占厂占142142家；家；J年排放废水约年排放废水约7 7亿吨，亿吨，COD32.5COD32.5万吨（占全国工业总万吨（占全国工业总排放排放6.4%6.4%），为），为CODCOD排放最大的四大行业之一排放最大的四大行业之一二、国内外现状分析二、国内外现状分析能耗：能耗：国内糖厂在煮糖汽耗和全厂
5、热力系统优化上远落国内糖厂在煮糖汽耗和全厂热力系统优化上远落后于发达国家。后于发达国家。制糖工艺：制糖工艺：发达国家普遍采用两步碳酸法生产高品质精发达国家普遍采用两步碳酸法生产高品质精糖，在美国，已有膜法制糖和生物澄清技术的示范工厂。糖，在美国，已有膜法制糖和生物澄清技术的示范工厂。我国甘蔗糖厂普遍采用亚硫酸法制糖工艺，需加入大量我国甘蔗糖厂普遍采用亚硫酸法制糖工艺，需加入大量石灰、磷酸、二氧化硫、聚丙烯酰胺等化学助剂。石灰、磷酸、二氧化硫、聚丙烯酰胺等化学助剂。水的循环利用：水的循环利用：国外发达国家已实现制糖生产过程全闭国外发达国家已实现制糖生产过程全闭合循环用水系统，无需补充新鲜水，即实
6、现了零取水。合循环用水系统，无需补充新鲜水，即实现了零取水。为减少温室气体的排放，先进国家糖厂都用烟道气中的为减少温室气体的排放，先进国家糖厂都用烟道气中的COCO2 2澄清精炼糖厂的糖浆。澄清精炼糖厂的糖浆。甘蔗加工原糖汽耗甘蔗加工原糖汽耗 3.2吨吨 /原糖原糖 二步法炼糖厂汽耗二步法炼糖厂汽耗 4吨吨 /原糖原糖 如果过程控制优化可以节省汽耗如果过程控制优化可以节省汽耗 2吨吨 /原糖原糖 “十二五十二五”期间部分企业实现制糖生产全过程自期间部分企业实现制糖生产全过程自动化控制动化控制，实现生产信息实时传送集团总部，进，实现生产信息实时传送集团总部，进一步促进节能减排一步促进节能减排加大
7、零取水零排放推广力度加大零取水零排放推广力度，带动其他企业；实，带动其他企业；实现剩余蔗渣打包率对蔗比现剩余蔗渣打包率对蔗比8.0%8.0%以上的目标（标煤以上的目标（标煤耗对蔗比为耗对蔗比为4.2%4.2%以下以下 二、产业目标二、产业目标市场需求市场需求制糖生产过制糖生产过程节水控制程节水控制系统系统 烟道气资源化烟道气资源化利用控制系统利用控制系统 压榨车间压榨车间DCS自控系统自控系统澄清、蒸发工段澄清、蒸发工段DCS自控系统自控系统 煮糖工段煮糖工段DCS自控系统自控系统 三、三、实施建议实施建议糖品多元化糖品多元化一：糖厂热能集中优化及控制系统一：糖厂热能集中优化及控制系统糖厂蒸发
8、过程热力模型研究与优化控制糖厂蒸发过程热力模型研究与优化控制糖厂煮糖过程热力模型研究与自动控制糖厂煮糖过程热力模型研究与自动控制制炼过程热力方案优化与生产能耗控制策略研究制炼过程热力方案优化与生产能耗控制策略研究方案一：方案一：v糖厂蒸发过程热力模型研究与优化控制糖厂蒸发过程热力模型研究与优化控制开发具有防垢功能的糖浆锤度在线检测仪表，保证糖浆锤开发具有防垢功能的糖浆锤度在线检测仪表，保证糖浆锤度准确稳定测量，度准确稳定测量， 建立蒸发工段的热力模型，对蒸发工段的热力方案进行动建立蒸发工段的热力模型，对蒸发工段的热力方案进行动态分析和优化，实现多效蒸发系统的优化控制。态分析和优化，实现多效蒸发
9、系统的优化控制。 v糖厂煮糖过程热力模型研究与自动控制糖厂煮糖过程热力模型研究与自动控制 母液过饱和度控制技术，解决煮糖自动控制中的主要难母液过饱和度控制技术，解决煮糖自动控制中的主要难题。同时对糖液温度、锤度、粘度及煮糖罐料位，真空度、题。同时对糖液温度、锤度、粘度及煮糖罐料位，真空度、蒸汽压力等参量进行测控，实现煮糖自动控制，减少热能蒸汽压力等参量进行测控，实现煮糖自动控制，减少热能损耗，缩短煮糖时间。损耗，缩短煮糖时间。 建立煮糖工段的热力模型，对煮糖的热能消耗进行动态建立煮糖工段的热力模型，对煮糖的热能消耗进行动态分析和用汽方案优化，实现合理平衡用汽。分析和用汽方案优化，实现合理平衡用
10、汽。 v采用折光原理在线测量糖膏母液的浓度，使过饱和采用折光原理在线测量糖膏母液的浓度，使过饱和度指标能够准确测控，突破制约煮糖自动控制的技度指标能够准确测控，突破制约煮糖自动控制的技术瓶颈。术瓶颈。 煮糖过程控制的核心之一是控制糖膏母液过饱和煮糖过程控制的核心之一是控制糖膏母液过饱和度。由于糖膏粘度大易结垢，造成测量仪表的污染度。由于糖膏粘度大易结垢，造成测量仪表的污染和信号滞后，无法准确测量糖膏母液的浓度，使煮和信号滞后，无法准确测量糖膏母液的浓度，使煮糖过程最重要的过饱和度参数难以控制，故目前仍糖过程最重要的过饱和度参数难以控制，故目前仍未实现煮糖过程自动控制。未实现煮糖过程自动控制。
11、关键技术关键技术v采用气体隔离技术，开发具有防积垢特性功能的糖采用气体隔离技术，开发具有防积垢特性功能的糖浆锤度在线检测仪表，使糖浆锤度在线检测不受积浆锤度在线检测仪表，使糖浆锤度在线检测不受积垢因素影响。垢因素影响。 糖浆锤度是澄清、蒸发、煮糖过程控制的一个重糖浆锤度是澄清、蒸发、煮糖过程控制的一个重要工艺参数，由于糖浆中含有钙、镁、硅等无机盐要工艺参数，由于糖浆中含有钙、镁、硅等无机盐成分，它们在一定条件下不可避免地会形成积垢。成分，它们在一定条件下不可避免地会形成积垢。而一般锤度在线检测仪表的传感探头均是与浆锤直而一般锤度在线检测仪表的传感探头均是与浆锤直接接触，探头表面形成积垢后，在线
12、清洗困难，检接接触，探头表面形成积垢后，在线清洗困难，检测数据严重失真，最终影响过程控制。测数据严重失真，最终影响过程控制。压榨过程甘蔗入料的均匀程度直接影响生产安全和糖压榨过程甘蔗入料的均匀程度直接影响生产安全和糖分抽出率，影响生产的稳定性。分抽出率，影响生产的稳定性。采用自动控制系统，按设定榨蔗量自动计量及自动控采用自动控制系统，按设定榨蔗量自动计量及自动控制进入榨机的进蔗量、按进蔗量自动控制榨机阵列的制进入榨机的进蔗量、按进蔗量自动控制榨机阵列的转速、按进蔗量自动控制渗透水的流量、对榨机轴温转速、按进蔗量自动控制渗透水的流量、对榨机轴温自动监测等，能够达到输蔗带自动调速均衡进蔗、均自动监
13、测等，能够达到输蔗带自动调速均衡进蔗、均衡用电、均衡出蔗渣（供锅炉做燃料）、均衡出蔗汁衡用电、均衡出蔗渣（供锅炉做燃料）、均衡出蔗汁（为制炼车间提供蔗汁）的要求。（为制炼车间提供蔗汁）的要求。 3.1 3.1 压榨车间自动控制系统压榨车间自动控制系统v采用自动控制系统，与人工操作相比：采用自动控制系统，与人工操作相比：来料不均匀时，自动调整输送带电机转速来料不均匀时，自动调整输送带电机转速, ,达到均匀达到均匀进榨的目的；进榨的目的；一旦发生一旦发生1#1#榨机扭矩超出负荷限点榨机扭矩超出负荷限点, ,自动减小挡板开自动减小挡板开度度, ,控制入料量控制入料量, ,从而对齿轮箱和榨机起到保护作
14、用；从而对齿轮箱和榨机起到保护作用；自动调节后几座榨机的转速自动调节后几座榨机的转速, ,保证固定的料位高度和保证固定的料位高度和通过榨机的蔗层厚度通过榨机的蔗层厚度, ,使渗透过程均匀使渗透过程均匀, ,其结果是负荷其结果是负荷平稳并提高抽出率和减少蔗渣的水分含量；平稳并提高抽出率和减少蔗渣的水分含量；调节渗透水比例、水温和混合汁液位流量等调节渗透水比例、水温和混合汁液位流量等, ,使各榨使各榨机蔗层均匀渗透水能稳定混合汁锤度和泵送量；机蔗层均匀渗透水能稳定混合汁锤度和泵送量；在维持榨机负荷稳定的前提下在维持榨机负荷稳定的前提下, ,提高了榨蔗量，对提提高了榨蔗量，对提高经济效益有促进作用。
15、高经济效益有促进作用。 3.1 3.1 压榨车间自动控制系统压榨车间自动控制系统通过工业控制计算机、控制器等构成集散式控制系统通过工业控制计算机、控制器等构成集散式控制系统对糖厂澄清、蒸发工段的工艺参数进行实时采集，对对糖厂澄清、蒸发工段的工艺参数进行实时采集，对各工艺控制点进行自动控制各工艺控制点进行自动控制保证了澄清、蒸发工段的生产工作安全、均衡和稳定，保证了澄清、蒸发工段的生产工作安全、均衡和稳定，为下一道生产工序（煮糖）得到稳定锤度、温度、流为下一道生产工序（煮糖）得到稳定锤度、温度、流量的粗糖浆提供保证，为锅炉能提供合格的高温的蒸量的粗糖浆提供保证，为锅炉能提供合格的高温的蒸发汽凝水
16、，以降低锅炉燃料消耗，抑制蒸发发汽凝水，以降低锅炉燃料消耗，抑制蒸发“跑糖跑糖”现象，有效地降低蒸发排水的现象，有效地降低蒸发排水的CODCOD值值3.2 3.2 澄清、蒸发工段自动控制系统澄清、蒸发工段自动控制系统v澄清、蒸发自动控制系统的优点澄清、蒸发自动控制系统的优点: :糖汁糖汁pHpH自动控制系统，提高测量与控制的准确度；自动控制系统，提高测量与控制的准确度；提高糖浆锤度测量精度，保持提高糖浆锤度测量精度，保持1Bx1Bx的精度；的精度；准确测量真空密封蒸发罐内物料的液位；准确测量真空密封蒸发罐内物料的液位；有效提高了各效蒸发的效能，系统抗干扰能力强，控有效提高了各效蒸发的效能，系统
17、抗干扰能力强，控制精度高，效果好；制精度高，效果好；简便的手动简便的手动/ /自动切换功能，实现了无扰动切换；自动切换功能，实现了无扰动切换； 系统建立相应的数学模型和一系列控制策略，实现整系统建立相应的数学模型和一系列控制策略，实现整个澄清、蒸发工段生产过程的全自动控制；个澄清、蒸发工段生产过程的全自动控制；管理人员实时掌握现场状况，大幅度提高管理效率；管理人员实时掌握现场状况，大幅度提高管理效率；系统采用并发事件驱动技术，集计量、控制、管理为系统采用并发事件驱动技术，集计量、控制、管理为一体，在线进行事务性管理。一体，在线进行事务性管理。 3.2 3.2 澄清、蒸发工段自动控制系统澄清、蒸
18、发工段自动控制系统采用的全自动刮刀卸料上悬式离心机由电路、气路、采用的全自动刮刀卸料上悬式离心机由电路、气路、机械联合全自动控制机械联合全自动控制在全自动程序控制下，将被分离的悬浮液物料注入转在全自动程序控制下，将被分离的悬浮液物料注入转鼓内，在高速旋转时利用离心力场的作用将液体甩出鼓内，在高速旋转时利用离心力场的作用将液体甩出转鼓外，而固体颗粒则被铺设在转鼓内的滤网截流，转鼓外，而固体颗粒则被铺设在转鼓内的滤网截流，完成固完成固- -液分离，固体晶粒通过刮刀径向和轴向运动液分离，固体晶粒通过刮刀径向和轴向运动将从转鼓壁上刮下，完成卸料过程，完成一次分离周将从转鼓壁上刮下，完成卸料过程，完成一
19、次分离周期后，机器会自动进行下一次周期循环，实现连续全期后，机器会自动进行下一次周期循环，实现连续全自动工作自动工作3.3 3.3 分蜜工段自动控制系统分蜜工段自动控制系统v分蜜工段自动控制系统优点分蜜工段自动控制系统优点 实现全自动控制，降低人为操作造成糖品质量的不稳实现全自动控制，降低人为操作造成糖品质量的不稳定性定性采用变频调速技术，节约电能采用变频调速技术，节约电能40%40%以上以上处理量大，循环周期短，易扩大制糖企业的生产规模，处理量大，循环周期短，易扩大制糖企业的生产规模，效率提高效率提高50%50%全密封的进料和分离过程，保证了糖品的卫生要求全密封的进料和分离过程，保证了糖品的
20、卫生要求3.3 3.3 分蜜工段自动控制系统分蜜工段自动控制系统锅炉锅炉DCSDCS自控系统实现了分散控制和集中监视、操作自控系统实现了分散控制和集中监视、操作和管理，采用网络通信技术，使得控制与管理都具实和管理，采用网络通信技术，使得控制与管理都具实时性。系统功能强大，可以满足从简单数据采集到复时性。系统功能强大，可以满足从简单数据采集到复杂的系统监控及保护等各种需要杂的系统监控及保护等各种需要锅炉锅炉DCSDCS控制系统对锅炉的燃烧进行全方位控制，可控制系统对锅炉的燃烧进行全方位控制，可以明显提高锅炉的燃烧效率，降低能耗，减少污染的以明显提高锅炉的燃烧效率，降低能耗，减少污染的排放排放 3
21、.4 3.4 锅炉、汽轮机锅炉、汽轮机DCSDCS自控系统自控系统 节水降耗闭合循环用水处理系统。节水降耗闭合循环用水处理系统。环保型高价反离子环保型高价反离子树脂再生等新技术，实现糖业高浓度废水全部回收利树脂再生等新技术，实现糖业高浓度废水全部回收利用；水重复利用率大于用；水重复利用率大于95%95%，部分企业实现零取水。，部分企业实现零取水。方案二：方案二：系统采取清浊分流、多级循环、物化分离、生物系统采取清浊分流、多级循环、物化分离、生物净化处理，提高水的重复利用率，减轻外排负担，净化处理，提高水的重复利用率，减轻外排负担，流程中安装在线监测系统，实行流程中安装在线监测系统，实行2424
22、小时在线监控，小时在线监控，工业用水重复利用率达到工业用水重复利用率达到9898以上以上制糖废水生化深度处理技术及中水回用控制系统，制糖废水生化深度处理技术及中水回用控制系统，中水经过处理后可以回用作为锅炉入炉水、制糖中水经过处理后可以回用作为锅炉入炉水、制糖工艺用水、设备冷却水、设备冲洗用水或直接排工艺用水、设备冷却水、设备冲洗用水或直接排放放2.1 2.1 节水减排控制系统节水减排控制系统v炼糖厂用炼糖厂用锅炉烟道气代替现行石灰窑气（锅炉烟道气代替现行石灰窑气（CO2）v减少减少CO2排放，降低成本排放，降低成本v甘蔗糖甘蔗糖厂用厂用锅炉烟道气代替现行石灰窑气（锅炉烟道气代替现行石灰窑气（
23、CO2）半碳法制糖工艺半碳法制糖工艺 开发出以低二氧化碳该量的锅炉烟道气（开发出以低二氧化碳该量的锅炉烟道气（CO2含量含量812%）代替现行石灰窑气二氧化碳（）代替现行石灰窑气二氧化碳（CO2含量含量3035%）作为澄清剂的强制饱充新技术。作为澄清剂的强制饱充新技术。利用烟道气代替传统亚利用烟道气代替传统亚硫酸法糖厂澄清过程使用的硫酸法糖厂澄清过程使用的SO2，节省硫磺费用，减少，节省硫磺费用，减少CO2排放。排放。 提高澄清效果、产品产量和质量，一步法生产高品质低提高澄清效果、产品产量和质量，一步法生产高品质低硫蔗糖。硫蔗糖。ong2.2 锅炉烟道气利用锅炉烟道气利用 v研发适合糖厂使用的
24、低成本烟道气纯化技术研发适合糖厂使用的低成本烟道气纯化技术 对锅炉进行节能改造，增加密闭性、减少配风量，对锅炉进行节能改造，增加密闭性、减少配风量，过剩空气系数由过剩空气系数由1.8-2.0降低到降低到1.5以下，烟道气二氧化以下，烟道气二氧化碳含量由碳含量由8-10%提高到提高到13%以上。以上。 引入富氧燃烧技术，提高二氧化碳含量引入富氧燃烧技术，提高二氧化碳含量5%左右，左右，将提高锅炉节能效益与提高烟道气二氧化碳有机结合将提高锅炉节能效益与提高烟道气二氧化碳有机结合起来，保证半碳法工艺的经济、稳定运行。起来，保证半碳法工艺的经济、稳定运行。 技术路线技术路线烟道气利用及半碳法制糖工艺技
25、术路线烟道气利用及半碳法制糖工艺技术路线 1 1、增加回收率，减少回煮量，纯度、增加回收率，减少回煮量，纯度9090一一99%99%； 2 2、减少耗汽量，降低成本、减少耗汽量，降低成本方案三：糖品多元化方案三：糖品多元化 蔗糖产业发展中存在的问蔗糖产业发展中存在的问题题传统观念：蔗糖增加食物甜味和热量。传统观念：蔗糖增加食物甜味和热量。负面影响：高血脂、高血糖和肥胖、龋齿等。负面影响：高血脂、高血糖和肥胖、龋齿等。功能糖品：糖品中的某些成分具有调节人体生理活功能糖品：糖品中的某些成分具有调节人体生理活动、增强免疫、延缓衰老、促进康复等方面的调节动、增强免疫、延缓衰老、促进康复等方面的调节功能
26、。功能。让天然蔗糖发挥更大优势让天然蔗糖发挥更大优势蔗糖产品蔗糖产品全新的口感与功能全新的口感与功能 保健安全保健安全增加利润增加利润降血糖降血糖降血糖降血糖 功能糖功能糖功能性蔗糖降血糖的作用研究功能性蔗糖降血糖的作用研究连续饲喂四周对正常家兔血糖值影响。血糖血糖值下降下降了了5.78%5.78%功能性蔗糖降血糖的作用研究功能性蔗糖降血糖的作用研究 需要引进和培养两化融合复合型人才需要引进和培养两化融合复合型人才 要引进和培养运用信息技术能力强且具备工业生要引进和培养运用信息技术能力强且具备工业生产经验的复合型人才，同时建立和完善信息化培产经验的复合型人才，同时建立和完善信息化培训体系，要多
27、种途径强化继续教育，形成制度，训体系，要多种途径强化继续教育，形成制度，不断提高领导干部、管理人员与职工的信息文化不断提高领导干部、管理人员与职工的信息文化素质与水平素质与水平 开展节能减排需要配置的资源开展节能减排需要配置的资源从目前的从目前的“集成集成”阶段，到完成阶段，到完成“优化优化”阶段。阶段。 框架图分三个层框架图分三个层次：生产过程控次：生产过程控制层制层-PCS-PCS、生产、生产过程管理层过程管理层-MES-MES、经营管理层经营管理层-ERP-ERP，实现真正意义，实现真正意义的管控一体化。的管控一体化。PCS- Process Control System运行数据运行数据
28、操作指令操作指令MES-Manufacturing Execution System生产管理信息生产管理信息在线测量仪表、澄清自动控制、蒸发自动控制、煮糖自动控制在线测量仪表、澄清自动控制、蒸发自动控制、煮糖自动控制生产调度、生产统计、质量控制、原辅材料控制、设备安全控制生产调度、生产统计、质量控制、原辅材料控制、设备安全控制生产状况生产状况ERP- Enterprise Resource Planning采购管理、库存管理、销售管理、办公管理、农务管理采购管理、库存管理、销售管理、办公管理、农务管理设备管理、客户管理、成本管理、人事管理、财务管理设备管理、客户管理、成本管理、人事管理、财务管理数据挖掘与分析数据挖掘与分析远景目标是实现糖厂管控一体化远景目标是实现糖厂管控一体化四、预期效果四、预期效果u年处理年处理100万吨甘蔗示范工程万吨甘蔗示范工程节能：折合标煤节能：折合标煤1.461.46万吨万吨减排：年节水减排：年节水570570万吨，年减排废水万吨，年减排废水500500万吨，万吨，COD COD 0.20.2万吨，万吨，COCO2 2 1111万吨，万吨，SOSO2 2 500 500吨吨增效：年新增效益增效：年新增效益0.620.62亿元亿元 谢谢 谢！谢！
