動態(tài)低壓煮沸

1、1.前言當下，很多廠家都采用了低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)以達到降低能耗、節(jié)約成本的目的。我公司于2007年完成了一條糖化線由傳統(tǒng)常壓煮沸向低壓動態(tài)煮沸的改造，取得經(jīng)驗后，2008年又完成了對另一條糖化線的改造。經(jīng)過改造后，低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，取得了較好的經(jīng)濟效益。但是，在現(xiàn)有的低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)條件下，能否通過工藝調(diào)整、程序參數(shù)調(diào)整或者其他措施來進一步降低煮沸強度、節(jié)約能耗呢？以下是我們在系統(tǒng)良好運行后進行的探索，小有心得，與各位同仁分享一下。低壓動態(tài)煮沸控制系統(tǒng)簡介低壓動態(tài)煮沸的過程一般分成以下三個步驟：1）常壓預煮沸：為了除去煮沸鍋、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和蒸汽冷凝器中的空氣;2）動態(tài)煮沸：

2、在煮沸鍋中增壓，然后再釋放壓力，這個過程重復6-8次；3）常壓后煮沸：常壓下的后煮沸使麥汁達到需要的濃度、添加香花。從煮沸鍋進料完成加熱開始到煮沸鍋工藝結束總時間為64min,詳細來說，整個過程可分為六個階段：第一為前常壓（加熱）階段，時間為10min,第二為初沸階段，時間為2min,第三階段為加壓階段5min,第四階段為動態(tài)煮沸階段，時間為35min,第五階段為降壓階段時間為7min,第六階段為后常壓階段時間為5min。團低壓動鬲新跳論時何分布曲雄團調(diào)整方案的探索3.1工藝參數(shù)方面的調(diào)整3.1.1調(diào)整方案的提出我們先來看一下煮沸強度的計算公式:煮沸強度=蒸發(fā)量/煮沸時間=（滿鍋麥汁量一冷麥汁

3、量/熱麥汁收縮比）/滿鍋麥汁量/煮沸時間其中，蒸發(fā)量、滿鍋麥汁量、冷麥汁量的單位均為kl,煮沸時間需要折算成小時為單位；熱麥汁收縮比為96%由上式可知，要想降低煮沸強度，可以通過調(diào)整煮沸時間和蒸發(fā)量、滿鍋麥汁量、冷麥汁量等實現(xiàn)，但需要平衡各個因素間的相互影響，否則會適得其反。為了更有的放矢，在作調(diào)整方案前，我們對我廠低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)的實際運行效果進行了統(tǒng)計，并跟蹤各個階段的實際煮沸情況，理論推算低壓動態(tài)煮沸各階段的蒸發(fā)量，結果見下表1。表1低壓動態(tài)煮沸各階段的理論蒸發(fā)量瞬壓動態(tài)辭壓總h1-r-n霍A聖-H-/1-m蒸發(fā)量煮沸強摩平均值1.44%4.2S%3.25%8.97%S.28%由表1可知

4、，低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)的蒸發(fā)量主要集中在動態(tài)煮沸階段和后常壓階段，因此,我們可以側重于動態(tài)煮沸階段和后常壓階段進行調(diào)整。3.1.2調(diào)整煮沸時間平均結論減少一個動態(tài)環(huán)8.3%4R1行動態(tài)循環(huán)升壓時間由4分鐘調(diào)至3分鐘，障壓時間由3分鐘調(diào)至2分鐘8.5%不可行由于需要后常壓下的后煮沸使麥汁達到需要的濃度，且需要在后常壓添加第二遍酒花，因此，貿(mào)然減少后常壓時間是不可取的，只能從減少動態(tài)循環(huán)的蒸發(fā)量著手。由試驗結果可知，減少煮沸時間后，煮沸強度沒有明顯變化（我廠平均煮沸強度8.3%），該方案不可行。3.1.3調(diào)整滿鍋麥汁量采取措施煮沸強度結論降低滿鍋麥汁量8.1%不可行降低滿鍋麥汁量后，一方面減少了洗糟水

5、用量，致使冷麥汁糧耗稍有上升，另一方面對煮沸強度的降低沒有顯著效果，該方案也不可行。3.1.4小結由上述結果可知，通過調(diào)整工藝參數(shù)如煮沸時間、滿鍋麥汁量等來降低煮沸強度的方案不可行，因此，我們考慮從低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整方面著手。3.2調(diào)整低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)參數(shù)3.2.1調(diào)整方案的提出我們先來詳細了解一下低壓動態(tài)煮沸系統(tǒng)各階段的控制原理：1）麥汁開始加熱階段暫存罐麥汁經(jīng)預熱薄板轉換為97C的麥汁，在進入煮沸鍋后，當麥汁量超過鍋內(nèi)加熱器時，蒸汽調(diào)節(jié)閥便開始打開，具體開度大小由后邊的蒸汽壓力來控制，一般壓力這時不需要太大，而且蒸汽調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)處在脈動調(diào)節(jié)工作狀態(tài)。此階段，蒸汽調(diào)節(jié)閥脈動開啟的

6、目的是防止麥汁結焦和溢鍋；二次蒸汽冷凝器（即換熱器）通向大氣的開關閥門這時是打開的，目的是把鍋內(nèi)的空氣等廢氣排出去。2）麥汁初沸階段開始加熱階段結束后，便進入麥汁沸騰前階段工作狀態(tài)，把99C的麥汁直接加熱至100C,這時蒸汽壓力可控制高一些。此階段，蒸汽調(diào)節(jié)閥一直處于開啟調(diào)節(jié)狀態(tài)；換熱器通向大氣的閥門這時是打開的，目的是把鍋內(nèi)的空氣等廢氣排出去；熱能儲罐下出口78C水的泵是開啟的。3）開始加壓階段在這階段蒸汽調(diào)節(jié)閥可再開大一些；換熱器通向大氣的閥門這時應處在關閉狀態(tài)，熱能儲罐的下出口78C水的變頻水泵便開始啟動，換熱器的出水溫度這時應由該泵開始控制，煮沸鍋內(nèi)的壓力應由儲能罐78C水的變頻泵、蒸

7、汽冷凝器通向大氣的調(diào)節(jié)閥及蒸汽調(diào)節(jié)閥共同來控制。即當煮沸鍋內(nèi)壓力隨著工藝控制曲線到達煮沸鍋控制高壓設定值時，應減小蒸汽壓力，保證鍋內(nèi)壓力工藝控制曲線到達控制設定值;若在工藝規(guī)定的控制時間內(nèi)鍋內(nèi)壓力還高于設定值，這時首先加大變頻泵的轉速，使給水流量加大，縮短換熱器的熱交換時間，使鍋內(nèi)壓力速降，不再以二次蒸汽冷凝交換器的出口水溫度控制為準;I在5秒左右鍋內(nèi)壓力還沒有下降趨勢，再開啟蒸汽冷凝器通向大氣的調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)，如鍋內(nèi)壓力還降不下來，這時將再次調(diào)小蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，以滿足鍋內(nèi)壓力的工藝要求。當煮沸鍋從高壓向低壓轉換時，鍋內(nèi)壓力低于設定值時的控制過程，則與上相反。此階段蒸汽調(diào)節(jié)閥一直處在蒸汽壓力

8、設定值上限處；換熱器通向大氣的開關閥門這時是關閉的，目的是讓鍋內(nèi)的壓力滿足工藝要求，升溫速率應由蒸汽調(diào)節(jié)閥來控制，而換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥門在該階段起作用，當鍋內(nèi)壓力高于設定值，給水變頻泵滿足不了要求時，換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥開始進行調(diào)節(jié)。4）開始降壓階段在這階段蒸汽調(diào)節(jié)閥應關小到蒸汽壓力設定值下限的狀態(tài)，換熱器通向大氣的閥門這時處在關閉狀態(tài)，熱能儲罐的下出口78C水的變頻水泵是開啟的，換熱器的出水溫度這時應由該泵開始控制，煮沸鍋內(nèi)的壓力應由儲能罐78C水的變頻泵、換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥及蒸汽調(diào)節(jié)閥共同來控制。即當鍋內(nèi)壓力低于設定值，這時首先減少變頻泵的轉速，使給水流量減少，加大換熱器的熱交換

9、時間，使鍋內(nèi)壓力增加，若在5秒內(nèi)沒有壓力增加趨勢，則通過蒸汽調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，以滿足鍋內(nèi)壓力的工藝要求。當鍋內(nèi)壓力高于設定值時的控制過程，則與上相反。在煮沸鍋的降壓釋放階段主要是釋放能量，產(chǎn)生氣提，更好地控制麥汁里的DMS和可凝固氮。此階段蒸汽調(diào)節(jié)閥開度一直處在蒸汽壓力設定值下限的狀態(tài)上，閥門的開度一般在20左右；只有當鍋內(nèi)壓力在其變頻水泵、換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥都控制不了的情況下，蒸汽調(diào)節(jié)閥才開始起作用；二次蒸汽冷凝器通向大氣的開關閥門這時是關閉的，目的是讓鍋內(nèi)的壓力滿足工藝要求，產(chǎn)生氣提現(xiàn)象。5）壓力釋放階段在這階段蒸汽調(diào)節(jié)閥應關小到蒸汽壓力設定值下限的狀態(tài)，換熱器通向大氣的開關閥門這時處在關

10、閉狀態(tài)，熱能儲罐的下出口78C水的變頻水泵開始啟動，換熱器的出水溫度這時應由該變頻泵開始控制，煮沸鍋內(nèi)的壓力應由儲能罐78C水的變頻泵、換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥及蒸汽調(diào)節(jié)閥共同來控制。即當鍋內(nèi)壓力在工藝規(guī)定的時間內(nèi)低于設定值，這時首先減少變頻泵的轉速，使給水流量減少，加大換熱器的換熱時間，控制鍋內(nèi)壓力下降速度；當鍋內(nèi)壓力在工藝規(guī)定的時間內(nèi)高于設定值時，控制過程則與上相反，并增大儲能罐78C水的變頻泵轉速，在變頻泵轉速增大后煮沸鍋內(nèi)的壓力還沒有下降的趨勢時，采用換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)。此階段，蒸汽調(diào)節(jié)閥開度一直控制在降壓釋放階段的蒸汽壓力設定值，閥門的開度一般在20左右；只有當鍋內(nèi)壓力在其

11、變頻水泵、換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥都控制不了的情況下，蒸汽調(diào)節(jié)閥才開始起作用；二次蒸汽冷凝器通向大氣的開關閥門這時是關閉的，目的是讓鍋內(nèi)的壓力滿足工藝要求。6）煮沸鍋壓力釋放為常壓階段在這階段蒸汽調(diào)節(jié)閥應關小到蒸汽壓力設定值中限的狀態(tài)，換熱器通向大氣的開關閥門這時應處在打開狀態(tài)，熱能儲罐的下出口78C水的變頻水泵應延時一定時間后停止工作，換熱器通向大氣的調(diào)節(jié)閥應該打開。此階段蒸汽調(diào)節(jié)閥開度一直處在蒸汽壓力設定值中限的狀態(tài)上，閥門的開度一般在40%左右；換熱器的通向大氣的開關閥門這時是打開的，目的是讓鍋內(nèi)的壓力滿足工藝要求。圖2低壓動態(tài)煮沸流程圖由上可知，煮沸階段蒸汽控制是關鍵，要想降低煮沸強度，

12、可以嘗試從控制蒸汽供給量和排汽閥的排汽量方面入手。3.2.2降低前常壓、后常壓蒸汽壓力SB施結論0.50A3P調(diào)至0.25XIP.a7.7%刑行O.25MPaj至7.4%0.20XIPai至0J5W17.2%”由試驗結果可知，降低前、后常壓壓力對降低煮沸強度有一定的作用，可在后續(xù)的方案中采用該措施。3.2.3調(diào)整系統(tǒng)蒸汽調(diào)節(jié)閥相關參數(shù)采取措施煮沸強度結論調(diào)節(jié)閥開度上限曲調(diào)至85%匸眇可肓調(diào)節(jié)閥開匱上限笳調(diào)至60%調(diào)節(jié)閥開產(chǎn)上限0%調(diào)至前喘6.4%調(diào)節(jié)閥開匱上限甸調(diào)至40%匸2%上述方案是在降低前常壓、后常壓蒸汽供給壓力的前提下繼續(xù)調(diào)整程序控制參數(shù)，為了保證動態(tài)曲線的良好效果，蒸汽調(diào)節(jié)閥開度下限

13、、蒸汽調(diào)節(jié)閥斜率等參數(shù)也隨之作一定的調(diào)整。由試驗結果可知，該方案可行，參數(shù)的不斷調(diào)整是為了尋找一個更佳的試驗效果。3.2.4調(diào)整方案的確定經(jīng)過前期調(diào)試和總結可知，若要降低煮沸強度，可通過控制蒸汽的供給量和排汽閥的排汽量實現(xiàn)，通過前期調(diào)試，可確定如下動態(tài)煮沸程序參數(shù)調(diào)整方案。參數(shù)原參數(shù)值調(diào)整后參馥値目的/作用前常壓叢汽壓力0.50mpa0.lBmpa控制墓汽的供給壘后常壓蒸汽壓力0.50nipa控制蒸汽的供給壘蒸汽調(diào)節(jié)閥開度上限粼酈控制蒸汽的供給重和擁汽閥的封E汽壘蒸汽調(diào)節(jié)閥開度下限140%30%蒸汽調(diào)節(jié)閥開度下限233%25%蒸汽調(diào)節(jié)閥開度下限335%20%蒸汽調(diào)節(jié)閥斜率多個參數(shù)均作調(diào)整,說控

14、制升壓、降壓的平穩(wěn)度執(zhí)行上表所述方案一段時間后，經(jīng)統(tǒng)計，糖化煮沸鍋的煮沸強度有了明顯的下降，平均值為6.4%,遠低于調(diào)整前的8.3%，調(diào)整后的煮沸強度波動范圍較小，88.1%鍋次的煮沸強度在8.0%以下，且多分布于5.0%-7.0%之間。對質(zhì)量和能耗的影響4.1對質(zhì)量的影響為了驗證該方案對啤酒質(zhì)量的影響，我們從麥汁、發(fā)酵液、清酒到成品酒均進行了檢測和分析（數(shù)據(jù)略）。通過常規(guī)指標檢測對比來看，降低煮沸強度后對啤酒各半成品、成品的常規(guī)指標無明顯影響；通過總氮、蛋白區(qū)分、可凝固性氮、多酚、B-葡聚糖、碘值、糊精、a-氨基氮等非常規(guī)指標檢測對比來看，降低煮沸強度后也無顯著變化；從飽和硫酸銨沉淀試驗值及

15、保質(zhì)期預測值來看，降低煮沸強度后的啤酒仍具有良好的非生物穩(wěn)定性，至少能滿足6個月保質(zhì)期的要求。4.2節(jié)能計算由于降低煮沸強度后，蒸發(fā)量減少，會導致熱能儲罐回收熱能的減少，從而導致對麥汁進行煮沸前預熱有可能會因為熱能不夠而需要另行加熱，造成另外的能量消耗。據(jù)實際觀察，降低煮沸強度后，來自熱能儲罐的熱能能夠使預熱薄板滿足預熱一鍋麥汁的需求，無需增加另外的能耗。因此，計算節(jié)約能耗時可排除此影響，程序調(diào)整前后的能耗差距主要在于蒸發(fā)量上面，具體計算如下：以滿鍋麥汁53噸，交酒量46噸，煮沸時間65分鐘計，水的汽化潛熱為540kcal/kg，標煤熱量為7000Kcal/kg蒸發(fā)量通過煮沸強度平均值推算：調(diào)試前蒸發(fā)量：M1=0.083*65/60*53=4.8噸調(diào)試后蒸發(fā)量：M2=0.064*65/60*53=3.7噸每鍋麥汁節(jié)約能量為：W=4.8*1000*540-3.7*1000*540=594000kcal折標煤為：G=594000/7000=84.9kg折11度噸酒節(jié)約煤量為：G=84.9/46/11*13=2.18Kg/11度噸酒即通過調(diào)試程序降低煮沸強度后，折11度噸酒可節(jié)約煤量2.18Kg。鑒于降低煮沸強度后，蒸發(fā)量減少，會導致熱能儲罐換熱的減少，為了避免預熱麥汁時儲能不足，需要關注熱能儲罐