【正文】 見表 31。 2020 年共消耗各種能源序號 設(shè)備名稱 規(guī) 格 臺數(shù) 電機功率（平均） 合 計 1 發(fā)酵罐攪拌機 400m3 36 180 6480 2 冷凍機 4 250 1000 3 空壓機 22 2215 4 濃縮機 四效 2 300 600 5 真空泵 SK30 10 55 550 6 水泵 7 88 616 7 風機 7 89 623 合計 88 12084 。 4）主要 產(chǎn)品能耗指標 主要產(chǎn)品能耗指標為該公司 2020 年生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 表 32 噸產(chǎn)品耗電指標 單位 ： kWh/t 一水檸檬酸 無水檸檬酸 檸檬酸鹽 噸產(chǎn)品耗電 1090 1280 1230 企 業(yè)能源管理系統(tǒng) 1）企業(yè)能源管理機構(gòu)現(xiàn)狀 該公司的能源管理系統(tǒng)實行公司和車間科室二級能源管理體系。 2）企業(yè)能源管理狀況 該公司以節(jié)能、節(jié)材、清潔生產(chǎn)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟為重點，不斷完善能源管理的體系建設(shè)，加強能源科學管理，初步建立了各項能源管理制度，堅持管理與技術(shù)創(chuàng)新，在節(jié)能技術(shù)改造、提升產(chǎn)品科技含量等方面做了一定的工作，能源利用效率有了一定的提高，增強了企業(yè)競爭力、促進了企業(yè)的發(fā)展。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 30 個環(huán)節(jié)提供可靠的數(shù)據(jù)。 存在的問題及節(jié)能建議 檸檬酸行業(yè)的發(fā)展 趨勢是走低消耗、清潔化生產(chǎn)之路。 為了實現(xiàn)檸檬酸增產(chǎn)而用電不增的目標，采用最新節(jié)電設(shè)備對現(xiàn)有電機系統(tǒng)進行節(jié)能改造就顯得非常必要和迫切。 經(jīng)認真考察論證決定采用最新節(jié)電工藝設(shè)備，對現(xiàn)有發(fā)酵罐電機攪拌系統(tǒng)、水泵、 風機、空壓機、鍋爐風機系統(tǒng)進行節(jié)能改造。具體建立的制度有： 1）能源采購和審批管理制度 2）能源財務(wù)管理制度 3）能源生產(chǎn)管理制度 4）能源計量統(tǒng)計制度 5）能源計量器具管理制度 6）能源消耗定額、考核和獎懲制度 。 2)廢水處理前各項指標為： COD1800020200mg/l； BOD12020mg/l；SS50mg/l； 。進入 。 4)處理工藝及說明 a、工藝流程 圖 31 現(xiàn)有污水處理工藝 b、狀況分析 公司現(xiàn)有污水處理場厭氧設(shè)施為 UASB，該設(shè)施處理能力低，運行負荷低，占地面積大且不穩(wěn)定，處理過程消耗高，未對沼氣進行合理利用，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)有的生產(chǎn)現(xiàn)狀，需對部分設(shè)備及設(shè) 施進行改造。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 32 5) 現(xiàn)有 設(shè)備、設(shè)施一覽表。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 33 ② 供水量： 6920 m3/d； ③ 主要耗水點： a、發(fā)酵冷卻用水； b、提取洗滌用水。 ② 發(fā)酵工藝中滅菌溫度高（ 110℃ ），降溫水用量大； ③ 目前的檸檬酸發(fā)酵基本為帶渣發(fā)酵， 雖經(jīng)真空帶式過濾機過濾除去纖維渣及菌體 ，但達不到清液精細發(fā)酵的效果。 ④ 循環(huán)套用利用率低。 發(fā)酵廢渣利用狀況 目前的發(fā)酵廢渣 分離不徹底， 且 未進行干燥處理，有固廢貯存及運輸過程的污染現(xiàn)象。 市屬溫帶委風型大陸氣候，當?shù)貧庀笈_提供的水文氣象資料如下： 年平均氣溫 ℃ 。 市 50 年一遇的洪水位程（黃海）為 55m，檸檬生化工業(yè)園的廠址自然地面均高于洪水位。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 35 第四章 技術(shù)改造方案 電機系統(tǒng)節(jié)能方案 1)采用新型空氣分布器對發(fā)酵罐電機攪拌系統(tǒng)進行改造； 2)采用新型變頻器和新型節(jié)電器對發(fā)酵罐電機攪拌系統(tǒng)進行改造； 3)采用背壓汽輪機替帶電機直接拖動空壓機進行改造； 4)采用背壓汽輪機替 帶電機直接拖動風機、水泵進行改造。 生化有限公司 自行設(shè)計制造的環(huán)式噴射攪拌器，并通過中試成功。 2) 發(fā)酵罐電機攪拌系統(tǒng)采用 ABB 變頻器、變頻柜，進行節(jié)能改造，并在供電系統(tǒng)采用電機濾波節(jié)能器，降低高次諧波。 背壓式汽輪機是小功率汽輪機，從 25kW 到 6000kW 不等。背壓式 汽輪機在冶金、化工、石化等行業(yè)，廣泛用于風機、壓縮機、給水泵等機械的拖動動力裝置，其節(jié)能效果和經(jīng)濟性已得到實踐的驗證， 是企業(yè)節(jié)能降耗、投資少見效快、行之有效的節(jié)能措施。 。因為發(fā)酵過程為好氧通風發(fā)酵，發(fā)酵過程中醪液需要進行攪拌，以促進料液受氧均勻。目前企業(yè)使用的發(fā)酵罐為國內(nèi)單罐容積最大，有效容積為 500m3，帶動攪拌軸的電機 180kW，攪拌電流 350A，每噸成品需耗電 1200 kWh。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 37 ② 節(jié)能改造工藝描述 企業(yè)經(jīng)過多年的節(jié)能降耗的開發(fā)和研究，并經(jīng)過技術(shù)人員的攻 關(guān)。 該攪拌器的工作原理是：利用通入發(fā)酵罐內(nèi)的壓縮空氣作為動力，經(jīng)過自行設(shè)計的氣水噴射器噴出，并由多個噴射器組成環(huán)形組合噴射裝置。 由于環(huán)形噴射器的作用，發(fā)酵效果明顯提高，產(chǎn)酸率提高，發(fā)酵周期縮短。 ③ 節(jié)電量計算 新的環(huán)形節(jié)電攪拌器使用后，可使每噸成品檸檬酸耗電由過去的1200 kWh/t 降低到 900 kWh/t。 考慮先期 按目前產(chǎn)量 的一半 萬噸 /年 改造 ，年節(jié)電 2250萬 kWh。 由流體傳輸設(shè)備攪拌機的工作原理可知：攪拌機的流量（風量）與其轉(zhuǎn)速成正比；攪拌機的壓力（揚程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而攪拌機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故攪拌機的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低攪拌機的轉(zhuǎn)速，那么其功率可以下降得更多。 N=K n3 （ N：為攪拌機消耗功率； n：為攪拌機運行時的轉(zhuǎn)速； K 為比例系數(shù)） 攪拌機設(shè)計是按工頻運行時設(shè)計的，但攪 拌時除高速外，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術(shù)及微機技術(shù)有微機控制，因此可以使攪拌機運行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達到節(jié)能的目的。 在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的前提下，可以通過改變轉(zhuǎn)速來靈活的調(diào)節(jié)攪拌的速度，以方便均勻攪拌，并且不改變工作周期。 綜上所述：利用變頻技術(shù)改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來取 代傳統(tǒng)工頻電路的控制，能取得明顯的節(jié)能效果。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 39 （ 1）在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵前期發(fā)酵過程中產(chǎn)生的醪液粘度較小，發(fā)酵罐攪拌并不需要在額定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)即可達到通風要求，經(jīng)過分析我們采用新型變頻器，通過多次試驗，找出最佳的轉(zhuǎn)速，終于試驗成功采用新型變頻器控制發(fā)酵罐攪拌，分時段控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，達到了最大限度的節(jié)電的目的。其主要缺點是它的輸出轉(zhuǎn)矩不能夠在起動和運行時與負載相吻合?！按篑R拉小車 ”的電機損耗多余的電能并轉(zhuǎn)化為電機的溫升和震動。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 40 電動機專用節(jié)電器（以下簡稱電機節(jié)電器）是應(yīng)用電機功率因數(shù)自適應(yīng)控制技術(shù)、微電腦控制技術(shù)和模擬、數(shù)字集成電路控制技術(shù) , 采用先進電力電子功率器件，結(jié)合專業(yè)的軟件優(yōu)化算法，動態(tài)控制電機的運行過程，最大限度降低電機的無功功耗，最大限度節(jié)約電能的電機節(jié)電產(chǎn)品。產(chǎn)品體積小、重量輕，性價比高，便于安裝和使用。 生化有限公司的技術(shù)人員在 發(fā)酵罐上利用電機節(jié)電器進行試驗節(jié)電。 4）發(fā)酵節(jié)電量計算 （ 1） 發(fā)酵罐安裝新型變頻器、節(jié)電器后， 成品單耗共降低 :＋ ＝ ％， 噸成品節(jié)電 :1200％＝ kWh (2)先期 按公司產(chǎn)量 的一半 萬噸 /年 能力改造 年節(jié)電： = 萬 kWh。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 41 采用背壓汽輪機替帶電機直接拖動空壓機節(jié)電改造 1) 項目工藝描述 檸檬酸生產(chǎn)過程需要大量的壓縮空氣和蒸汽，現(xiàn)行的工藝是用電動機帶動往復式空氣壓縮機生產(chǎn)壓縮空氣，直接采用成品蒸汽用于車間工藝生產(chǎn)。 2)節(jié)電量 計算分析 取消空壓機電動機，采用背壓汽輪機直接拖動空壓機僅節(jié)電效益為：傳統(tǒng)工藝是空壓機用電動機 拖動，首先汽輪機把熱能轉(zhuǎn)化成機械能，再轉(zhuǎn)化成電能，由供配電系統(tǒng)輸送到電動機，將電能再次轉(zhuǎn)化成機械能來拖動空壓機，增加了兩次轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的不可逆能量損耗和輸送系統(tǒng)損耗，兩者以耗電量為評價載體進行對比，分析如下： 僅公司事業(yè)二部 70 m179。/min 的分散空壓機 2 臺，供風總量為 1440 m3/min， 消耗 功率 2215kW。96％ 247。90％＝ （發(fā)電機效率為 96％，供配電系統(tǒng)網(wǎng)損為 3％，電動機效率為 90％） 若采用汽輪機拖動單臺軸流 空壓機，空壓機功率僅為 kW，每年按 8000 小時計算， 年節(jié)電 :（ ） 8000＝ 580 萬 kWh。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 42 采用背壓汽輪機替帶電機直接拖動風機、水泵節(jié)電改造 背壓式工業(yè)汽輪機利用蒸汽的壓差，進行能源的分級利用，以提高能源利用率，同時輸出的動力直接拖動風機、壓縮機等。 小型背壓式工業(yè)汽輪機在主要用于驅(qū)動水泵、風機等。 小型背壓式工業(yè)汽輪機在發(fā)電廠節(jié)能工作中大有作為，在循環(huán)水供熱系統(tǒng)和純背壓發(fā)電廠具有明顯的節(jié)能效果。 年節(jié)電： 1240(1196％ 97％ 90％ )8000＝ 萬 kWh （發(fā)電機效率為 96％，供配電系統(tǒng)網(wǎng)損為 3％，電動機效率為 90％） 綜上所述，通過以上四項節(jié)電技術(shù)改造，共節(jié)電 4777 萬度。 項目經(jīng)節(jié)能改造后年可節(jié)煤： 4777104103=17484（噸） 。廢水處理前各項指標為：COD1800020200mg/l； BOD12020mg/l； SS50mg/l； 。市污水處理場。 2）燃氣內(nèi)燃機機組配套設(shè)備簡單，電站可移動性強。 4）電站自耗電少，不超過發(fā)電量的 2％。 6）對沼氣氣源條件要求較低。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 44 1）工藝流程 出售 圖 41 污水處理沼氣發(fā)電改造工藝流程 2） IC 反應(yīng)器 厭氧采用 IC 反應(yīng)器，即厭氧顆粒污泥循環(huán)床反應(yīng)器，作為一種改進型的 UASB 反應(yīng)器，由于采用較大的高徑比和大的回流比，在較高的上流速度和產(chǎn)氣的攪動下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，使 IC 內(nèi)基質(zhì)向顆粒污泥內(nèi)部的傳遞優(yōu)于混合強度較低的 UASB 反應(yīng)器。 三相分離器是 IC 反應(yīng)器最具特色和最重要的裝置。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 45 b、使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來； c、能夠適應(yīng) IC 反應(yīng)器高的上升流速，不影響氣、液、固分離效果； d、將 IC 反應(yīng)器隔成兩個反應(yīng)室，使得反應(yīng)器的實際處理能力大大增高，抗沖擊負荷增強，保證良好的運行穩(wěn)定性能； e、布水系統(tǒng)是厭氧反應(yīng)器的關(guān)鍵配置，它對于形成污泥與進水間充分的接觸、最大限度地利用反應(yīng)器的污泥是十分重要的。 IC 反應(yīng)器示意圖見圖 41。 生化有限公司 節(jié)能節(jié)水 及廢水廢渣綜合利 用改造項目 可行性研究報告 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院 46 3）設(shè)備、設(shè)施一覽表。 表 45 土建改造設(shè)施一覽表 名稱 規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 IC 基礎(chǔ) ￠ 13000 個 4 發(fā)電機房 1100 m2 座 2 烘干機房 400 m2 座 2 好氧池 8000 m3 座 2 沼氣產(chǎn)量及發(fā)電量 按 每去除 1kg COD 可產(chǎn)生沼氣 ， 1m3沼氣發(fā)電 計， 根據(jù)某廠 IC 厭氧器厭氧反應(yīng)工序?qū)?COD 的去除效率為 ％計，沼氣日產(chǎn)生量為： 600020200％ ＝ ，則日發(fā)電。 沼氣發(fā)電脫硫產(chǎn)硫磺 150 噸 /年。 改造后年可節(jié)煤： 2747104103=10055（噸） 。 定員 除利用原有污水處理場管理及操作人員外，需增定員 20 名。降低發(fā)酵周期，使降溫時間縮短，減少降溫時間 10 小時。 ② 改變發(fā)酵工藝。根據(jù)生產(chǎn)試驗測算，噸產(chǎn)品水耗可減少 6m3。根據(jù)生產(chǎn)試驗測算，噸產(chǎn)品水耗可減少 4m3。按生產(chǎn)用水要求不同，逐級循環(huán)套用，確不能在生產(chǎn)工藝中的