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强化企业管理，用好现有的技术和设备
研究应用新技术和新设备，将节能水平提高一大步
糖厂节能的根本方向在于工艺改革

    糖厂是耗能大户，我国甘蔗糖厂的能耗虽然比以前有所降低，但比国外先进水平还有较大差距，而且不同企业又有相当大差别。我国制糖工业节能的潜力很大。认真搞好节能工作，可以显著增加企业的经济效益，是科学发展的重要关键，又是社会和国家对企业的要求。

    糖厂节能是一个系统工程，关系到企业管理、现有技术与设备的优化以及新工艺和新设备的研究开发与推广等方面，是一项近期与长期相结合的工作。下面况分三个题目讨论，它们大体上分别属于近期、中期和较远长期的课题。
 

一、强化企业管理，用好现有的技术和设备

    目前国内多数大型甘蔗糖厂的技术与装备，基本上处于中等水平。如果能够认真将它们用好和管好，多数糖厂的能耗还有降低的空间。而规模较小的糖厂在这方面的潜力更大。这个问题首先是管理方面的问题，如果企业的各级管理人员都认真重视节能，努力贯彻执行各项节能措施，切实解决管理和设备方面的存在问题，就会取得相当大的成效。

    目前较普遍的问题是：

    1、对企业的节能没有很具体明确的指标，目前的“标煤耗对蔗比”难以准确计量，节能效果未能与职工得益直接挂钩。节能工作未成为企业职工的重要任务，缺乏强大的推动力。糖厂节能人人有份、但直接具体的责任不明确。

    2、蒸发糖浆浓度偏低，国外先进糖厂的糖浆浓度超过70°Bx，国内节能好的糖厂为65～68°Bx，但目前很多糖厂只约60°Bx。
    3、煮糖洗水量大，国内好的糖厂煮糖用水不多，但现在多数糖厂煮糖用水量大而且不计量，不加控制。
    4、蒸发汁汽利用不好，煮糖多数用一效汁汽，而国内较好的糖厂煮糖多数用二效汁汽，有些用三效汁汽。不少糖厂加热器用汽也偏于前效。

    5、蒸发、加热与煮糖的汽凝水排除不畅通。汽凝水的热能回收利用不充分，蒸发罐之间时常串汽。
    6、末效蒸发罐进入冷凝器的汁汽量很大，这又大幅度增加冷凝器用水量。
    7、多数糖厂都有制定合理的蒸发与制炼车间的热方案，但实际执行情况出入颇大。
    8、吸滤机洗水量偏大。
    9、制炼车间内多处冒汽，设备与管路保温不好，管路有渗漏。
    10、甲糖分蜜用高压蒸汽，直接消耗大量蒸汽。国外一般只用低压蒸汽。
    11、分蜜机电耗高，特别是老式的甲糖分蜜机。
    12、设备积垢严重，传热效能低，降低了蒸汽利用率，难以实施较好的热方案。对影响积垢的主要因素如清汁含钙量和石灰中的杂质不重视、不分析。

    以上的问题首先是管理方面的。在强化管理的基础上，适当改进技术和设备，就能够显著地改变面貌。建议采取如下的措施：

    1、明确节能是企业的重要任务，定出具体指标，并分解到部门和岗位，结合相应的奖惩制度，认真贯彻和检查。
    2、加强各种蒸汽、热水和冷水的计量，将它们作为常规计量项目并加强控制。要测量冷凝器的进水量、进水和排水温度，根据它们算出冷凝器带走的热量，折算为进入冷凝器的汁汽量。吸滤机洗水量要计量，要定出合理的指标加强控制。
    3、细致检查各个蒸发罐、加热器和煮糖罐的汽凝水排除状况，是否畅通，有无串汽。效果不良者要认真改进。
    4、要制定先进可行的蒸发热方案，并要认真检查其实施情况。未能实施的部分要深入找出原因和问题，加以改进。总的要求是尽量多用后效汁汽，减少进入冷凝器的汁汽量。同时要尽可能提高糖浆的浓度。
    5、将清汁和滤汁含钙量和硫酸根作为常规化验项目。购入的每批石灰要分析其中硅和镁的含量。尽量选购硅、镁含量低的石灰。大型糖业集团应对石灰石的资源进行调查，选择高质量的石灰石和指定石灰厂烧制石灰。澄清工段要加强技术条件的控制，尽量降低清汁含钙量和灰分。
    6、努力降低煮糖工段用水量和用汽量。目前国内甘蔗糖厂煮糖用汽量对甘蔗的比例，很多厂超过20％，国内较先进的为16～18％，而国外先进甜菜糖厂为11～13％（虽然它们有不可比之处，但差距确实很大）。煮糖和分蜜洗水用量必须计量，定出合理的指标控制。同时要提高各级糖膏的提糖率，减少物料回煮。
    7、在糖厂扩建或技改时，逐步用大型节能分蜜机取代老式的分蜜机。
    8、加强设备保温和密封，减少散热损失。用红外线测温仪检查各项设备与高温管路的表面温度，处理存在问题。
    9、糖厂节能的重要关键是安全均衡生产，提高压榨量。同样的设备，压榨量越高，其单位能耗越低，；生产均衡者能耗亦较低。

    做好了上述工作，糖厂就能够节余更多的蔗渣。大体上，大型糖厂剩余的蔗渣可以达到甘蔗压榨量的8～12％，中型糖厂为6～10％（以不用其他燃料和外电为前提）。
 

二、研究应用新技术和新设备，将节能水平提高一大步

    在强化管理的基础上，要进一步节能就需要依靠新的技术方法。应当围绕当前糖厂热能损耗最大和对节能最重要的几个问题，研究应用新的技术方法来改进。

1、减少冷凝器的热损失

    糖厂最大的热能损耗是蒸发冷凝器和煮糖冷凝器。要尽量减少进入冷凝器的汁汽量，和研究如何利用这些汁汽中的热能。减少蒸发冷凝器进汽量的主要关键是减少生产过程用水量和充分利用后效汁汽；减少煮糖冷凝器进汽量的关键是提高糖浆浓度，减少煮糖过程洗水量。

    末效蒸发和煮糖罐的真空度高，汁汽温度低，是难以利用的。50年代国内糖厂曾设置混合汁预热器，用末效蒸发汁汽加热蔗汁。由于传热效能很低，要用很大的面积，而收回的热能不多。使用板式换热器的传热效能较高，但高真空的汁汽体积很大，目前尚未有适用的设备。有人曾设想用机械压缩的方法提高汁汽的压力来复用，但要消耗很大量的电能，得不偿失（只有在电力很便宜的地区可以用机械压缩将第一效汁汽加压回用）。亦有人设想用高压蒸汽通过喷射器将汁汽压缩后复用，但要用很大量的高压蒸汽才能压缩少量的高真空汁汽，也无法实行（不发电而无废汽的甜菜糖厂可以将第一效汁汽压缩回用）。

    目前可行的一个重要措施是降低末效蒸发罐的真空度，提高其温度和利用价值。前苏联的甜菜糖厂在上世纪50年代就开始把末效蒸发罐的温度控制到75～80℃，并充分利用各效汁汽，蒸发排入冷凝器的汁汽量很少。德国90年代设计的新糖厂，末效蒸发的温度约100℃，汁汽基本上全部利用，没有剩余。虽然甜菜糖厂和甘蔗糖厂有不可比之处，但这个道理是共通的。国内的甘蔗糖厂，广东江门甘蔗化工厂从50年代开始，就用低真空的四效蒸发，末效温度约80℃，煮糖大量使用第三效汁汽，进入冷凝器的蒸发汁汽量很少（比国内其他甘蔗糖厂低很多）。该厂很重视节能，措施很多，因此几十年来一直是国内能耗最低的糖厂。由于该厂是碳酸法，有些工艺与亚硫酸法不同，这些经验未在其他糖厂推广。

    近年的技术发展出现了一种新方法，有可能在这方面取得重大突破。就是利用喷射式直接换热器，用混合汁吸收末效蒸发的汁汽。如果把末效温度控制到65～68℃，就可以将蔗汁温度提升到63～65℃，达到一次加热的要求。这样可以吸收对甘蔗比6～7％的汁汽，设备简单容易管理（无加热面），唯一不足之处是这些汁汽在蔗汁中凝结，增大了蔗汁量和随后需要蒸发的水量。但全面的衡算说明，它的得益远大于不足。在用汽方面，增加这个蒸发量在5效蒸发只需多用汽约1.5％，远小于回收汁汽量；在设备方面，蒸发罐需要稍大面积，但省去了三台一次加热器，还有节余。

    近10年，澳大利亚、古巴等地的糖业界都致力于研究直接接触式换热器，并在不少糖厂应用，越南亦有糖厂全面应用。在国内，作者在80年代首先为广东清远糖厂设计了一台用于清汁升温的喷射式设备，随后在广西贵港甘化厂（覃塘）应用，2006年再应用到广西三个大糖厂的滤汁处理系统。效果良好，出汁温度仅比入汽温度低1～2℃，传热效能极高，设备很紧凑，容易安装（不占地），造价低，基本不用管理。我们对这种设备的设计和应用已有很成熟的经验。

    国内现有的糖厂，如果蒸发面积有潜力，末效温度能够提高到约65℃，可以率先采用这种新方案。它没有风险，随时可以改回原流程，所需的设备费用不大，主要工程是调整蔗汁泵和管路。对于新厂，要实行这种方案是更方便的。
应用这个项目的首要关键还是对节能的重视程度，技术问题并不大。

2、应用大容量、低电耗、低汽耗的分蜜机

    甲糖分蜜机用电和用汽量很大。早期装载量为500kg的分蜜机，每吨甲糖膏用电超过2kW.h。而国外新制的分蜜机都采用电力制动等多项节电措施，此值低于1，相差一倍以上。国内数个机械厂近年新制的分蜜机，效果也较好。另一方面，老式甲糖分蜜机打汽压力多数为0.4～0.6MPa，甲糖分蜜用汽量对蔗比高达1.5～2％。新的大型分蜜机离心力大，排蜜较完全，可以用较低汽压，打汽量减少一半以上。应当将电耗与汽耗作为甲糖分蜜机的重要技术指标，机械制造厂要从设计和制造质量方面改进，糖厂应将此值作为选购设备的重要依据。在降低分蜜用汽的同时，还应改进干燥设备。

3、减少清汁曲筛的散热损失

    亚硫酸法普遍应用清汁曲筛，它对减少白糖中的不溶物有积极的作用，但同时它的散热损失很大，清汁温度降低5～8℃（特别是在寒冷季节和曲筛附近风力大时），并造成车间内汽雾弥漫，其实是“钞票满天飞”。一个日榨万吨的糖厂，这一项热损失就接近每天10吨煤。应当研究用其他型式的密封的筛滤设备来代替。

4、大型糖厂逐步推广使用较高汽压的锅炉发电机组

    国内糖厂多数使用3.9Mpa的锅炉发电机组，而国外的大型糖厂已较多应用6Mpa甚至8Mpa的机组。国内近期的动力机组和化工厂亦多数应用较高压的设备（广东省十年前已规定新装锅炉的压力要6MPa以上），它们可以大幅度降低能耗。据国外设计资料，糖厂用的背压式汽轮发电机组，在相同的用汽量下，以原用蒸汽为3MPa、400℃计算，提高到6MPa、500℃可多发电36％，如提高到8.5MPa、525℃可多发电65％。当然，用高压动力机组必须更严格地管理，提高岗位人员素质，提高锅炉水的质量（例如用现代的反渗透净水设备）。

5、推广应用各种新型高效节能设备

    这方面的内容很多，主要是：煮糖罐要推广应用高效的机械搅拌器，降低用汽压力和缩短煮糖时间。一效蒸发罐要改进以减少“跑糖”，为锅炉供应充足的高质量热水。各项用汽设备应配备良好的汽凝水系统，排水畅通并充分回收其中的热能。采用高效率的真空冷凝系统，减少电能和冷水的消耗。压榨机及其原动机、减速机要选用效率较高的设备，强化压榨机入蔗以减低其线速，使用适当的油压，不宜偏高。大型泵和风机的电动机应采用变频调速，少用阀门调节。逐步在更多工种和工段使用有效的仪表自控，以稳定生产过程和控制好各项技术条件，等等。
 

三、糖厂节能的根本方向在于工艺改革

    国内外甘蔗糖厂生产白糖多数用亚硫酸法工艺，它已有百年历史，优点是工艺和设备简单，成本较低（因为石灰和硫磺是最便宜的糖汁澄清剂）。但它的缺点也很多，清净效率不高，产品质量不够好，糖汁含钙量和灰分高，造成设备积垢多，无法应用各种高效率的节能设备：如板式换热器、降膜蒸发器和板式蒸发器等。因此甘蔗糖厂只能应用传统的蒸发罐，它的传热效能差（部分由于积垢影响），各效都要有较大的温度差（约10℃或以上）。这样甘蔗糖厂最多只能用五效蒸发，如果要将末效温度提高到80℃，就只能用四效蒸发。而现代的甜菜糖厂普遍用五效正压蒸发，蒸发汁汽基本用完；用板式蒸发器还可以用到六效。

    不论是从制造高质量产品的角度、还是从节能的角度来看，制糖工艺都到了应当彻底改革的时候了！解决好这个问题，得到高质量、低灰分、低胶体含量的糖汁，就能够采取多种新的技术措施，实现糖厂节能的大飞跃。

    煮糖过程的自动控制是一个很重要的课题。丹麦等国家的糖厂在上世纪后期已经用电脑来控制煮糖过程的适宜过饱和度，做到煮糖过程不用进水，显著降低了汽耗，而且蔗糖晶体的质量更好。

    另一个重要问题是煮糖过程的连续化。这个课题从上世纪60年代开始，国内外都进行了大量的试验研究工作。法国、英国和德国的一些连续煮糖器有较好效果，使用汽压较低，并消除了制糖过程用汽量的波动，使糖厂供热供电平稳进行，提高了动力机组的效率。

    后两个课题都与糖液的质量有密切的关系。糖液质量不好时蔗糖晶体吸收慢，容易形成不良晶体，设备容易积垢，给这两个项目增加了许多技术上的困难。解决好糖汁清净处理的工艺改革，得到高质量的糖液，将有力地促进这两个重要项目的成功应用。