郭 凱，宋明新，閔亞光

(昆明克林輕工機械有限責(zé)任公司，云南昆明650102)

0 引言

節(jié)能降耗是糖廠永恒的主題，尤其是中國的制糖行業(yè)，目前面臨著蔗料價格持續(xù)上漲，糖價低位徘徊，環(huán)境和自然資源又不斷收緊和限制，因此，糖廠從節(jié)能降耗方面爭取生存空間勢在必行。糖廠節(jié)能降耗的核心之一就是節(jié)汽、節(jié)電、節(jié)水。

中國甘蔗糖廠的水電汽消耗對蔗比普遍范圍是：新鮮水用量1～2 (t/t)，蒸汽用量40%～45% (t/t)，耗電量31～34 kW/t，小于或大于這個范圍屬于較好或較差的2種極端情況。對比國外先進產(chǎn)糖國或國內(nèi)制糖標桿企業(yè)，中國的制糖業(yè)還是有很大潛力可挖。采用合理的技術(shù)方案，利用成熟的先進設(shè)備，整體化制定水電汽的平衡，使糖廠的用汽量達到35%以下，用電量28 kW以下，用水實現(xiàn)零取水目標是完全可行的。

如果實現(xiàn)糖廠用汽量對蔗比 35%，用電量 28 kW，發(fā)電耗汽比采用保守參數(shù)10 kg/kW，則糖廠的用汽量大于用電量，還需要約7%的生蒸汽直接減溫減壓，與背壓汽形成混合蒸汽。因此糖廠對于節(jié)汽的迫切性大于節(jié)電，除非糖廠有對外發(fā)電項目或當(dāng)前汽輪機裝機容量限制的2種情況。當(dāng)然節(jié)電本身也最終導(dǎo)致節(jié)汽效果，鍋爐生蒸汽少發(fā)電等于少了一次“做功”，從生蒸汽直接減溫減壓由于大量加水，到達混合蒸汽端會減少生蒸汽的用量。

節(jié)水的本身可以達到節(jié)電也最終導(dǎo)致節(jié)汽，畢竟減少了水處理的功率消耗，同時直接減少了水資源的使用和排放費用。而且應(yīng)對中國水資源枯竭的大趨勢，國家剛剛頒布的“制糖取水定額標準(征求意見稿)”強制規(guī)定：甘蔗糖廠的生產(chǎn)取水從目前現(xiàn)有的噸糖取水量16 m3/t，下降到新建廠的8 m3/t和先進企業(yè)的 2 m3/t。這相當(dāng)于噸甘蔗取水量從目前的1.9 (t/t)降到最終的0.24 (t/t)(對應(yīng)8.3 t甘蔗產(chǎn)1 t糖)，可見糖廠的節(jié)水已經(jīng)不僅是簡單的效益問題，已成為制糖企業(yè)的立身之本。

1 節(jié)省蒸汽的措施

1.1 采用五效低真空蒸發(fā)方案并抽取三效汁汽煮糖

蒸發(fā)站是糖廠的一次用汽和二次抽汽分配中心，全廠的總耗汽即一次用汽量與汁汽的二次抽取關(guān)聯(lián)。根據(jù)多效蒸發(fā)理論，越從后效抽取汁汽，總的節(jié)汽效果越顯著。定量表達：總節(jié)汽量=抽氣量×效序／總效數(shù)。糖廠二次汁汽的抽取主要是用于加熱器和煮糖罐，由于各級加熱器與各效汁汽的匹配已成定式，用于煮糖抽汽的效序就成為總節(jié)汽量的關(guān)鍵因素。一般煮糖耗汽對蔗比為 17%～20%，占總耗汽量近一半。為簡化計算，以對蔗比20%計，并采用五效蒸發(fā)：

抽取一效汁汽煮糖，總節(jié)汽量=20%×1/5=4%；

抽取二效汁汽煮糖，總節(jié)汽量=20%×2/5=8%；

抽取三效汁汽煮糖，總節(jié)汽量=20%×3/5=12%；

上述的簡化計算說明，僅僅改變煮糖抽汽的效序就離總耗汽量從 40%～45%降低至 35%的目標值相差不遠了。然而目前的問題是多數(shù)糖廠基本上采用了五效高真空蒸發(fā)方案，總有效溫差超過65℃，比如從首效的125℃至末效的60℃左右，導(dǎo)致第三效汁汽溫度約90～95℃，不能用于煮糖。因此蒸發(fā)系統(tǒng)需要改成五效低真空方案，將末效溫度提升至75～80℃，使三效汁汽溫度上升至 100℃或以上，形成微正壓。換句話說，低真空蒸發(fā)方案就是減小各效罐及總的加熱有效溫差，提升各效汁汽的溫度，尤其是保證第三效溫度 100℃以上。新建糖廠可以從設(shè)計之初進行配置，老廠就需要做些系統(tǒng)方面的配合改造。

1.2 間歇煮糖罐配強制攪拌并超沸點進料，丙糖采用連煮罐

多廠實踐證明，甲乙糖膏采用 100℃左右的汁汽，并使用強制攪拌間歇煮糖罐是可行的。而且蒸發(fā)低真空方案使末效糖漿溫度提高到75～80℃，除了減少進入冷凝器的熱量，硫熏后再進入煮糖罐就形成超沸點入料，可以增強糖膏的循環(huán)并同時節(jié)省煮糖蒸汽。國外的煮糖用汽只占對蔗比的 11%～14%，是糖廠節(jié)汽的重要因素，提升糖漿入罐溫度也是原因之一。在當(dāng)前國內(nèi)普遍采用糖漿上浮的情況下，提高末效糖漿溫度意味著直接節(jié)省了上浮加熱器的耗汽，因為上浮器的入料通常在80℃以上。糖蜜在采用稀釋箱加熱時也要注意保證稀釋蜜的最終加熱溫度達75℃以上，從而保證乙丙糖的煮制也是超沸點入料。要知道煮糖罐內(nèi)糖膏的靜壓力導(dǎo)致“沸點升高”達10～12℃。如果煮糖罐的真空度在平均80 kPa(a)時，其汁汽溫度約62℃，理論上罐底的入料溫度應(yīng)該在74℃左右才能一入罐即可達到沸點并汽化，低于這個溫度的糖漿或糖蜜需要一個初始的加熱過程。因此將煮糖罐的入料控制在75℃以上，既節(jié)省了煮糖的蒸汽消耗同時有利于糖膏的循環(huán)。

考慮到丙糖膏的粘度影響，可以采用連續(xù)煮糖罐，連續(xù)煮糖罐可以節(jié)能的根本原因并非主要來自于自身結(jié)構(gòu)的特點，而是可以采用低溫汁汽，通常98～100℃的三效汁汽是其有效熱源。也就是說如果丙糖膏采用連煮罐煮制，它的熱源完全可以與甲乙糖膏一樣采用同樣的低溫汁汽。而且丙膏采用了連續(xù)煮糖罐正好可以配套立式連續(xù)助晶機，可以在節(jié)能的同時增加糖分回收。

1.3 采用一次性過罐蒸發(fā)罐并提高首效溫度

很多國外糖廠采用降膜蒸發(fā)罐，甘蔗糖廠五效、甜菜糖廠六或七效，其節(jié)能原理并不是自身結(jié)構(gòu)帶來的，而是降膜罐的特點是可以采用很小的傳熱有效溫差(5～8℃)，因此可以采用低真空蒸發(fā)系統(tǒng)，前四效均為壓力蒸發(fā)，煮糖采用三四效汁汽，于是產(chǎn)生了節(jié)能效果。在國內(nèi)無法全面采用降膜蒸發(fā)罐的情況下，可以考慮將目前的標準蒸發(fā)罐改造成糖汁無循環(huán)一次過罐蒸發(fā)罐，由于糖汁一次性過罐，停留時間非常短，第一效蒸發(fā)罐的進汽可以再提高幾度，則三效的汁汽溫度可以隨著提高。另根據(jù)傳熱公式Q=KFΔt的分析，在傳熱系數(shù)K值不變的情況下，適當(dāng)增加面積是可以相應(yīng)減小傳熱溫差 Δt的。國內(nèi)以往過度追求較大的“蒸發(fā)強度”（單位面積的蒸發(fā)水量），也就是過分在乎節(jié)省蒸發(fā)面積，不得不增加Δt的范圍。觀察國內(nèi)糖廠蒸發(fā)罐加熱面與每日榨量比一般為 1.3～1.6(輪洗時的最低到最高值)，而國外這個比值在1.8或以上，顯然國內(nèi)糖廠蒸發(fā)罐面積有明顯提升的必要。如此將首效加熱蒸汽溫度提高幾度，有效溫差再降低幾度，保證三效汁汽100℃以上是完全可行的。

通過適當(dāng)增加蒸發(fā)罐的面積、采用一次過罐蒸發(fā)罐、提高首效溫度、減小各效蒸發(fā)罐有效溫差、采用強制循環(huán)或連煮罐、提高入料溫度等等，進而可以部分采用或完全采用三效汁汽煮糖，可帶來顯著的節(jié)汽效果。

1.4 如何增加現(xiàn)有蒸發(fā)罐面積

從上述傳熱公式得知，減小有效傳熱溫差勢必需要增加蒸發(fā)罐的面積，尤其是國內(nèi)糖廠普遍采用五效六罐輪洗方式，4號蒸發(fā)罐有一半的時間是作為三效使用，全面抽取三效汁汽煮糖，其面積更是明顯不足。近幾年采用原來蒸發(fā)罐外掛板式換熱器的方式來補充蒸發(fā)罐的面積開始盛行。最初的外掛板式換熱器是從甜菜糖廠開始，因為甜菜糖廠蒸發(fā)罐積垢緩慢，不必輪洗，一個榨季2次用堿煮洗時，同時將板式換熱器與原來蒸發(fā)罐一起煮洗即可。

甘蔗糖廠的蒸發(fā)罐因積垢嚴重需要輪洗，而且高壓水噴射的清洗方式對于外掛板式換熱器十分不便，需要拆板，耗人工，同時污染環(huán)境。后來采用了煮堿并添加除垢劑的方式大大減少了人工，徹底清除了積垢，再用少量清水反沖洗，洗后的板面干凈、光亮，整個榨季不必再拆卸。因此外掛板式換熱器的方式在甘蔗糖廠擴建中開始成功應(yīng)用。廣西有糖廠采用外掛板式的起因并不是為了糖廠擴建，而是以達到全面抽取三效汁汽煮糖而不得不補充3、4號罐的面積為目的。

對于積垢嚴重的甘蔗糖廠環(huán)境，采用新型“泡沫板”代替最初的“波紋板”還有“自清除”垢層的功能。波紋板兩兩相扣的“齒尖”起到流道內(nèi)的支撐作用，但容易掛垢，所以需要清洗。而近年開發(fā)的泡沫板為直板間相扣，板內(nèi)相隔10 mm左右的圓形凸臺(像泡沫)起到板間支撐，則流道內(nèi)的豎直通道不易掛垢，而且垢層緩慢結(jié)成到一定厚度可以自行脫落，因為高速沖擊的物料產(chǎn)生板間微振動，垢層不易附著。即使長時間使用后仍需要清洗1次，也更容易清洗干凈。昆明克林公司為柬埔寨糖廠提供的精煉糖板式蒸發(fā)罐就是采用這種新型泡沫板，當(dāng)時用的是價格較貴的德國進口板。而從去年開始國產(chǎn)的泡沫板也開始投入使用，大大減少了設(shè)備投資。

板式換熱器的安裝有2種方式，一是全汁串聯(lián)，利用前后效的壓力差將過罐糖汁先進入板式換熱器。板式的底部為加熱段，上部形成汽化空間，通過大口徑管路出來的糖汁已經(jīng)部分汽化，汽液混合物再進入一個小分離桶，閃蒸后的糖汁從分離桶底部再回到下一效的進汁管路，汁汽從分離桶的上部接到蒸發(fā)罐管板之上的汁汽空間，與蒸發(fā)罐本體的汁汽混合。于是，外掛的板式換熱器自帶一個閃蒸罐，形成了一個體外蒸發(fā)罐，有效并契合地補充了原蒸發(fā)罐的面積。另一種安裝方式是從本效蒸發(fā)罐底部抽取部分糖汁進入體外板式換熱器，糖汁閃蒸后再回到本效蒸發(fā)罐底部。但是以這種方式抽取部分糖汁是需要一個泵機來實現(xiàn)糖汁的外部循環(huán)。

1.5 徹底排除氨氣和汽凝水

還是基于上述傳熱公式 Q=KFΔt，降低有效傳熱溫差Δt除了需要適當(dāng)增加蒸發(fā)罐面積F之外，還需要在提高傳熱系數(shù)K值上下功夫。K值除了受積垢的影響較大之外，還與是否能及時和徹底排除氨氣(不凝氣)和汽凝水關(guān)系極大。國外糖廠盛行的“汽鼓抽汽”方式曾廣泛引入到國內(nèi)甜菜糖廠，從蒸發(fā)罐進汽通道的末端抽出蒸汽用于各相關(guān)加熱器，可以徹底排除不凝氣，增加罐內(nèi)的蒸汽流速，提高 K值。比如需要用一效汁汽加熱的清汁一級加熱器，其進汽不是從一效汁汽管路引入，而是從二效蒸發(fā)罐汽鼓抽出，其熱能仍等于一效，但卻將二效罐的不凝氣徹底帶出，并強化了二效罐的蒸發(fā)效能，其它各效汽鼓抽汽用于各加熱器都以此類推。

甘蔗糖廠的蒸發(fā)罐加熱體一般是環(huán)向進汽，不凝氣從中心抽出，如果糖廠有意將目前的內(nèi)外循環(huán)蒸發(fā)罐改造成糖汁無循環(huán)一次性過罐的形式，可以順便將目前的大直徑中央降液管做成套管式，增加中心細管排汁，環(huán)管內(nèi)作為汽鼓抽汽的通道。當(dāng)然汽鼓抽汽并不是徹底排氨的唯一形式，如果能夠利用目前的排氨管進行“過量排氨”并將不凝氣作為熱源也可以達到提高K值的目的(下節(jié)討論)。

汽凝水是否能夠及時和徹底排除對蒸發(fā)罐效能影響極大，或關(guān)系到蒸發(fā)系統(tǒng)的溫差損失，即能否采用較小的傳熱溫差Δt。由于甘蔗糖廠已經(jīng)全面采用“等壓排水和串級自蒸發(fā)”的模式，但串級自蒸發(fā)雖然收回了上一效汽凝水的閃蒸汽，但會導(dǎo)致本效汽凝水箱的上部空間壓力高于蒸發(fā)罐的汽鼓壓力，會影響本效汽凝水的排除。雖然蒸發(fā)罐汽鼓和汽凝水箱的高差形成了位壓，平衡了排水阻力，但排水的速度是受到影響的。實際上等壓排水的理念是在不能完全等壓的條件下運行的，汽凝水的流動速度遠低于其它工況正?？课粔号潘乃俣??？梢越鉀Q的措施之一就是將汽凝水的排出管徑增大，同時也增大回汽平衡管的直徑。有報道稱增加汽凝水排出管的管徑和回汽平衡管的管徑是增加蒸發(fā)強度的有效手段[1]。另外要注意的是汽凝水平衡罐不能做成統(tǒng)一模式，接收本效汽凝水的入罐接口應(yīng)該在罐內(nèi)液位控制的水位以下，無論是從側(cè)面外接還是從上部的內(nèi)插管，目的是液封并避免汽壓上頂。而接收前效串級的汽凝水入罐接口是在罐體上部，便于閃蒸。

1.6 排汽排水的余熱利用

在沒有采用汽鼓抽汽的大多數(shù)糖廠，蒸發(fā)罐的排氨是個矛盾體，少排會影響蒸發(fā)效能，只有適度的“過量”排氨效果最好，煮糖罐的情況也是如此，但過量排氨，又會導(dǎo)致熱能的浪費。也有像甜菜糖廠那樣將蒸發(fā)罐排氨管引到汁汽管路逐級后排的情況，雖然回收了熱量，但不凝氣全部集中進入末效冷凝器，會導(dǎo)致冷凝器用水量急劇增大，尤其是當(dāng)前普遍采用噴射式冷凝器的情況。煮糖罐因改為三效汁汽煮糖，壓力介于正壓負壓之間，也不得不將排氨管接到汁汽管路上，也會導(dǎo)致冷凝器用水量增大，而且也浪費了這部分熱量。顯然，適度過量排氨對蒸發(fā)罐和煮糖罐的傳熱效率有益，但必須以能夠回收這部分熱量為前提。

可以考慮將蒸發(fā)罐和加熱器的前三效排氨管集中一個母管抽出，用于無濾布吸濾機的熱水直接噴射加熱，目前很多糖廠是直接外排。

將全部煮糖罐的排氨也用母管集中，用于糖蜜稀釋的加熱。因為煮糖罐的汽鼓壓力介于正、負壓之間，在稀釋蜜箱入口處設(shè)一個簡易管道噴射抽吸器，2 m長度的尾管即可，形成負壓抽吸。

澄清工段的快沉閃蒸罐從入罐糖汁的 103℃左右閃蒸降溫也會排出大量的蒸汽，應(yīng)該考慮回收。采用管道式直接噴射加熱器收回?zé)崃?，加熱無濾布吸濾機的濾汁或離心機打水也是不錯的選擇。

據(jù)印度VRL Automation Engineering公司的公開資料介紹，該公司已經(jīng)生產(chǎn)了100多臺直接接觸加熱器用于糖廠各類廢汽排放的收回。

糖廠的二效蒸發(fā)罐的汽凝水通常用獨立的泵機，除少量作為鍋爐回水的補充，大部分或全部經(jīng)過一次閃蒸就排入工廠熱水箱，導(dǎo)致工廠熱水剩余并熱量外排?？梢钥紤]將二效汽凝水作為糖漿上浮加熱器的熱源，采用臥式列管換熱器，換熱后的熱水再進入工廠熱水箱。國外糖廠十分重視汽凝水余熱的利用，通常五效和二效汽凝水都要經(jīng)過一次加熱器，用汽凝水加熱的設(shè)備往往不再稱 Heater，而是稱作Regenerator，可見目的是回收余熱。

1.7 分蜜機采用一效汁汽或免用汽洗

糖廠的分蜜機用汽量占2%左右，通常采用降溫之前的過熱背壓汽。在糖廠普遍采用了干燥機的情況下，分蜜機可以直接用一效汁汽進行汽洗。而且，根據(jù)云南部分糖廠的實踐，將分蜜機打水調(diào)節(jié)成100℃左右，可以免除了分蜜機的汽洗環(huán)節(jié)，節(jié)汽效果顯著。

2 節(jié)省用電的措施

大多數(shù)國內(nèi)糖廠的汽電平衡中用汽量超過用電，因此對于節(jié)電沒有相對于節(jié)汽的迫切性。但有些糖廠有對外發(fā)電要求，或當(dāng)前裝機容量限制用電量，或綜合利用水平高導(dǎo)致用電量大過用汽，因此有強烈的節(jié)電緊迫性。而國外比如泰國和非洲國家，因大多有對外發(fā)電的需求，糖廠減少自用電，意味著對外多賣電，是糖廠增加效益的主要措施。

巖漿活動過程中，與火山活動有關(guān)的中酸性淺成—超淺成巖漿——花崗閃長斑巖沿隆起與凹陷的過渡帶的薄弱地帶上侵。當(dāng)巖漿快速到達地殼淺部，溫度和壓力迅速減低，大量水、揮發(fā)分和成礦元素析出，逐漸向巖漿頂部運移。由于灰?guī)r地層的屏蔽作用，使氣液大量聚集，當(dāng)壓力遠遠超過圍巖的承壓時[19]，引發(fā)半塑性和已固結(jié)巖石發(fā)生破碎和震裂形成隱爆-震裂角礫巖，同時產(chǎn)生一系列的爆破的節(jié)理-裂隙系統(tǒng)，并沿著裂隙系統(tǒng)和層理等薄弱界面“灌入”。而后隨著溫度和壓力的驟降，熔漿發(fā)生冷凝、結(jié)晶并析出大量含礦熱液，進入爆破裂隙系統(tǒng)，形成蝕變和金屬硫化物礦化。

2.1 用滲出法工藝節(jié)省電耗

糖廠的壓榨工段是耗電大戶，采用滲出法在獲得高抽出率、減少備品備件及維護費用等效益之外，最大的優(yōu)點就是節(jié)電。滲出法有2種模式，甘蔗滲出法和蔗渣滲出法。甘蔗滲出法是破碎甘蔗先進入滲出器，提汁后，蔗渣再經(jīng)過兩座壓榨機脫水，壓出水再回滲出器循環(huán)。甘蔗滲出法取消了前三座榨機，因為滲出器本身及泵機群消耗了約一個榨機的電力，因此甘蔗滲出法可以省去相當(dāng)于兩座榨機的電能，節(jié)電能力顯著，因此非洲的對外發(fā)電糖廠采用滲出器是首選。第二種模式是蔗渣滲出法，破碎甘蔗先經(jīng)過一座榨機，再走滲出器，最后經(jīng)過兩座榨機脫水，減少兩座榨機相當(dāng)于節(jié)省了一座榨機的電能，節(jié)電能力小于甘蔗滲出法，但滲出器減小了很多，綜合效益更優(yōu)。另外從最新的實踐，滲出法后僅采用一座帶雙輥喂料器的榨機就可以完成脫水任務(wù)，這是滲出法的一個創(chuàng)舉和利好消息。泰國的PS糖廠擴建時采用了蔗渣滲出法，保留了第一座榨機，初壓汁抽出了大部分糖分，減小了滲出器規(guī)模。滲出器后的脫水系統(tǒng)采用了昆明克林公司提供的兩座帶雙輥喂料器榨機，短路第一座只開最后一臺，整個榨季獲得49%以下水分，創(chuàng)造了帶雙輥喂料器一座榨機作為滲出器脫水的范例，為滲出器的使用提供了更廣闊的前景。

2.2 冷凝器循環(huán)水直入冷卻塔免用熱水泵

國內(nèi)的蒸發(fā)和煮糖罐冷凝水都是用流送溝的方式接收和輸送冷凝器尾管排出的大量冷凝水，然后用一組熱水泵打去冷卻塔、再用一組冷水泵打回到冷凝器，周而復(fù)始循環(huán)使用。冷凝循環(huán)水的電能消耗是糖廠制煉間的主要耗電因素。根據(jù)泰國部分和印度全部和巴西糖廠的冷凝水接收和輸送操作實踐，蒸發(fā)罐末效和煮糖罐都是將冷凝器加高，然后在10 m層做一個散氣箱，將所有冷凝器尾管的水先排入散氣箱，再用水管流送到冷卻水塔，直接進塔，避免了一組大功率熱水泵的使用，不僅節(jié)省了熱水泵的用電，同時減少泵機安裝和維護費用，節(jié)省了流送溝場地，而且凈化環(huán)境。

泰國和印度的方式與巴西稍有不同，前兩者是將所有冷凝器的尾管串聯(lián)，再進入公共散氣箱，再用管道流送到冷卻塔。而巴西是將各個冷凝器的尾管獨立接入各自散氣箱，在散氣箱之后再用公共管道接到冷卻塔，如此避免了前兩者在散氣箱之前串聯(lián)管道會經(jīng)常導(dǎo)致煮糖罐真空的互串，其效果更佳。

中國為國外建的大型糖廠也有采用冷凝器尾管用公共管道連接，散氣后排到冷凝器熱水池，解決了大型糖廠流送溝難以布置的問題，并凈化了環(huán)境，但沒有采用熱水直入冷卻塔，還是保留一組熱水泵，沒有順便解決節(jié)省電力的問題。

2.3 大泵機采用變頻器代替軟啟動和自控閥

在糖廠目前普遍采用DCS自控的情況下，很多糖廠的泵機之后安裝了自控閥，控制箱體液位或流量。自控閥由于截流的作用，既浪費電能消耗，也對泵機使用壽命有害。對于一些大泵機，比如混合汁、中和汁、清汁、蒸發(fā)汽凝水、冷熱水泵等采用變頻調(diào)速的節(jié)電效果明顯，同時提高泵機的使用壽命和自控閥的維護費用。這些大功率泵機(比如超過75 kW)在不用變頻器的情況下也必須采用軟啟動柜，在當(dāng)前變頻器與軟啟動柜價格相差不大的趨勢下，以變頻器代替軟啟動柜和自控閥不僅有價格優(yōu)勢，更是糖廠節(jié)電的有利措施之一。

3 節(jié)水的措施

甘蔗糖廠取水量對糖達到國家先進企業(yè)的強制要求2︰1(相當(dāng)于0.24對蔗)，已經(jīng)是大勢所趨，這對大多數(shù)糖廠還是有很大的壓力。其實多年來中國糖業(yè)早已形成零取水零排放的理念，當(dāng)然這只是概念化的提法，因為糖廠開榨初期還是要取水啟動鍋爐；甘蔗中含水即使100%的循環(huán)利用，也還有少量剩余排放。但在正常生產(chǎn)中，做到零取水減排放是完全可行的。

3.1 冷凝器循環(huán)水的凈化利用

目前國內(nèi)糖廠已經(jīng)做到將蒸發(fā)罐和煮糖罐的冷凝器用水全部循環(huán)使用，但因“跑糖”比較嚴重，循環(huán)水池的水不斷惡化，不得不經(jīng)常在水池中加入石灰，或部分排放然后補充新鮮冷水或多余的汽凝水。如果補充新鮮冷水則導(dǎo)致零取水的目標無法實現(xiàn)，補充汽凝水將增加冷卻塔風(fēng)機的負荷，與節(jié)能理念相悖。同時，跑糖的結(jié)果使糖廠內(nèi)及周邊產(chǎn)生環(huán)境污染，很多糖廠產(chǎn)生的難聞氣味主要來自于冷凝器循環(huán)水池。跑糖的原因主要是因為目前蒸發(fā)末效及煮糖罐的捕汁器效果有限，使冷凝水含糖分不斷累積增高。

在末效蒸發(fā)罐和所有煮糖罐汁汽管路上增加一個管道捕汁器。這種管道上的二次捕汁器在泰國的糖廠經(jīng)常見到，而巴西的糖廠則全部采用，成為標準設(shè)計。為表示與罐內(nèi)一次捕汁器的區(qū)別，管道捕汁器稱作Mist Separator(霧化分離)，也就是在水平汁汽管段安裝帶豎向擋板的噴霧裝置，用五效汽凝水進行噴射，霧沫夾帶的汁汽經(jīng)過“隔板撞擊”和水霧噴射，將捕下的含糖液滴送回到地面糖漿箱(插入液位之下)。其綜合效果在于，第一顯著降低了冷凝水的含糖，凈化了冷凝循環(huán)水；第二收回了糖分。對于有些跑糖十分嚴重的糖廠(冷凝水循環(huán)池呈紅色并帶大量泡沫)，減少糖分流失尤為重要。下圖1是巴西設(shè)計的糖廠冷凝系統(tǒng)的截圖。從中可以了解到：第一，這種管道捕汁器的水噴霧和糖分收回的安裝管路設(shè)置情況；第二，前述(2.2)冷凝器尾管進入獨立散氣箱再用管路集中后排到冷卻塔，節(jié)省熱水泵的流程。

筆者在為國外新建糖廠提供的流程：為加強捕汁效果，適當(dāng)增大噴霧水量，將含糖水收集并送到壓榨工段，因為反正也要用汽凝水作為壓榨滲透水，讓少量汽凝水在此處回收一次糖分再去壓榨，或可進一步凈化冷凝循環(huán)水，而且可以避免排到糖漿箱將糖漿稀釋。

圖1 帶水噴霧的管道捕汁器流程示意圖

3.2 汽凝水和冷卻水的循環(huán)利用

一效汽凝水經(jīng)過2次串級自蒸發(fā)回鍋爐可提供80%左右的鍋爐給水，不足部分補充經(jīng)一次串級自蒸發(fā)的二效汽凝水。二效汽凝水是否可以回鍋爐一是看汽凝水的含糖情況，二是看鍋爐的壓力等級。對于大多數(shù)次中壓以下的鍋爐(3.2 MPa或以下)，需要將二效汽凝水控制在含糖50 mg/kg，采用高效波紋板或孔板捕汁器完全可以做到。對于中壓鍋爐(3.8 MPa或以上)，需要將二效汽凝水控制在含糖 10～20 mg/kg，僅靠一次高效捕汁器仍無法做到?？梢圆捎萌缦?種措施：

(1)采用反滲透膜將二效汽凝水進行脫糖處理，可以將二效汽凝水的糖分從 50 mg/kg降低至 10 mg/kg以下。這項技術(shù)已經(jīng)有應(yīng)用報道[2]，但需要增加換熱器等設(shè)備，而且目前糖廠化水站的反滲透水處理操作需要整個榨季一直工作，也就是開榨初期處理新鮮原水，正常榨季期間處理二效汽凝水。

(2)筆者設(shè)想：按前述管道捕汁器的原理，在一效汁汽管路上再增加一個二次捕汁器，進一步減少二效汽凝水的含糖。但此處的噴射用水應(yīng)該是高一個熱力等級的無糖汽凝水，以防一效汁汽的壓力損失，而串級前的一效汽凝水正好合適。一效汽凝水比一效汁汽的溫度高了幾度而且不含糖，噴射后不會降低一效汽的壓力，而且產(chǎn)生捕汁效果后，多余的“超溫”水還能產(chǎn)生汽化，因噴射水的用量不大，至少是維持了一效汽的壓力等級。根據(jù)二效水的含糖情況來調(diào)節(jié)超溫水的噴射量，保證在10 mg/kg的指標要求以內(nèi)。要知道，噴霧形式的捕汁能力要遠大于汁汽靠本身“撞擊”擋板產(chǎn)生的捕汁效果。在操作時，增加一個一效汽凝水串級前的高揚程小流量汽蝕余量大的泵機，管道捕汁器的排水引回到蒸發(fā)罐之內(nèi)的罐壁處。

回鍋爐剩余的二效汽凝水經(jīng)過前述(1.6)作為熱源，用于糖漿上浮加熱或混合汁一級加熱回收熱能，再與五效汽凝水混合作為全廠的工藝熱水。但熱水余量很大，因此需要采用一個高溫兩級冷卻塔進行冷卻，然后作為全廠的工藝冷水，如此實現(xiàn)了零取水的理念。

糖廠需要冷卻水的設(shè)備和泵機(尤其是水環(huán)真空泵用水量很大)應(yīng)該全部收集，與高溫冷卻塔的冷水混合，冷卻后再循環(huán)使用。

3.3 污水處理后的中水回用

在國內(nèi)糖廠完全實現(xiàn)了清污分流，各類排放水閉合循環(huán)使用，而且在零取水的情況下同時做到廢水減排，則剩下的問題就是污水處理后的中水回用。制糖廢水經(jīng)過生化或曝氣法處理達標后，除了少量外排，大部分必須循環(huán)利用，可用于補充冷凝器循環(huán)水、消防水池的蓄水、衛(wèi)生間用水、環(huán)境和綠化、鍋爐沖灰水的補水等等。

4 結(jié)語

中國糖廠的節(jié)能降耗與國外相比還有很大差距，盡管經(jīng)過幾十年的研究和實踐有了長足進展，但仍沒有形成節(jié)能降耗的完整體系。本文借鑒了國內(nèi)外糖廠在節(jié)能降耗方面的研究和實踐，并創(chuàng)新性的探討了某些可行性技術(shù)的構(gòu)想，提出了節(jié)汽、節(jié)電、節(jié)水的可實施目標以及相應(yīng)采取的組合措施，對于中國糖廠實現(xiàn)耗汽量35%以下，耗電28 kW以下，耗水實現(xiàn)零取水、污水接近零排放提供了參考。