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酒精企业清洁生产与审核
2013-7-22 10:24:05 阅读1612次

    目前,酒精行业正在通过清洁生产推进酒精酿造绿色化进程,实现资源利用效率最大化,废水与废弃物产生量与排放量最小化,以提高市场竞争能力。

  一.酒精清洁生产基本情况

  酒精生产主要采用粉碎、搅拌、加热、蒸发、冷却、冷凝、液化、糖化、发酵、蒸馏、洗涤、灭菌等单元操作,这些操作将大量地使用原材料和耗能,产生不少冷却水、冷凝水、二次蒸汽、洗涤水,同时,生产工艺中有些工序有废弃物(酒精糟、炉渣)、废水(洗涤水等)排出,大力提高酒精生产资源与能源的利用效率,以及搞好综合利用和废水治理正是清洁生产迫切解决的问题。

  中国酿酒工业协会酒精分会撰写的“2008年和2009年上半年酒精行业经济运行分析”(《酒精》2009年4期)指出,“以玉米酒精为例,技术水平较高的企业吨酒精粮耗平均水平在3吨甚至3吨以下;吨酒精一次取水平均水平在20吨以下,个别企业可以达到5吨-10吨;吨酒精综合能耗500公斤左右标准煤;吨酒精消耗蒸汽在6吨左右(含酒精糟综合利用),发酵成熟醪酒精浓度在13%(v/v)左右,不少企业达到15%(v/v)以上”“技术水平较低的企业,吨酒精粮耗平均水平在3.15吨以上,吨酒精一次取水平均水平在30吨以上,吨酒精综合能耗在600公斤标准煤以上,吨酒精消耗蒸汽在8吨左右(含酒精糟综合利用);发酵成熟醪酒精浓度在11%(v/v)左右”这些主要技术经济指标及其区别充分说明,先进酒精生产企业与一般酒精生产企业有很大差距,一般酒精企业进行清洁生产潜力很大,而先进酒精企业也有一定潜力。

  五年来,八个非粮原料(木薯、纤维素、粉葛)燃料乙醇项目编制的环境影响报告书“清洁生产部分”显示,生产每千升燃料乙醇综合能耗为130kg标煤-890kg标煤、电耗114kwh-210kwh、取水量7t-22t、废水产生量6t-14t、酒精糟产生量5t-15t、COD产生量200kg-560kg,发酵成熟醪酒精分为11%-13%(v/v)、淀粉出酒率54%-56%,冷却水循环利用率96%-98%。

  二、清洁生产主要的审核标准与依据

  酒精企业清洁生产主要是节水、节电、节能,节约原材料,搞好废弃物综合利用和废水治理,加强生产组织与管理。

  清洁生产与审核要将企业主要技术经济指标同比国家有关标准与数据,以找出差距与目标。目前,国家发布与制订的与酒精行业清洁生产有关的标准与要求有四个,可以作酒精企业清洁生产与审核的参考和依据。一个是环境保护部发布的“酒精制造业清洁生产标准”(HJ581-2010),该标准的清洁生产标准指标要求分为三亇级别(国际先进、国内先进、国内基本),具体数据见表1;另一个是工业和信息化部发布的“聚氯乙烯等17个重点行业清洁生产技术推行方案”(工信部节[2010]104号)中酒精行业部份,提出到2012年酒精生产主要消耗指标(单位产品耗粮、取水、耗电、耗标煤、废水量)分别应达到的指标(见表1);再一个是工业和信息化部发布的“节能减排先进适用技术遴选评估与推广工作”(工信部联节[2012]434号),其中,“酒精行业节能减排技术指南”将主要消耗指标分为国内准入、国内一般(即国内基本)、国内先进、国际先进四档(见表1)。还有一个是环境保护部发布的“酒精工业污染物排放标准”(GB27631-2011),该标准规定了现有企业、新建企业、特别保护地区企业从2012年起执行的严格的水污染物排放限值,由于酒精生产有各种具体情况,因此四个标准与数据可以作为清洁生产与审核的参考依据,但引用时应说明具体来源。

  表1 与酒精行业清洁生产有关的标准与要求

  清洁生产主要技术经济指标原料

  种类工信部“ 技术指南”“方案”与环保部“清洁生产标准”

  国内准入 国内一般

  (基本) 国内先进国际水平酒精清洁生产技术推行方 案

  技术指南

  技术指 南标准技术指 南标准技术

  指南标准

  发酵成熟醪酒精分

  (%)(v)谷物

  薯类

  糖蜜 11

  10

  9 12

  11

  1013

  12

  11

  取水量

  (t/kl)谷、薯

  糖蜜32.3

  32.330

  50 30

  5020

  40 20

  4010

  10 10

  1024

  电耗

  (Kwh/kl)谷物

  薯类

  糖蜜380

  170

  50 380

  170

  50260

  150

  40 260

  150

  40140

  120

  20 140

  120

  20122

  122

  蒸汽消耗

  (t/kl)谷 薯 2.6

  综合能耗

  (标煤)

  (Kg/kl)谷物

  薯类

  糖蜜800

  650

  550 800

  650

  550600

  550

  450 600

  550

  450550

  500

  350 550

  500

  350

  淀粉、糖分出酒率

  (%)谷物

  薯类

  糖蜜52

  5352

  53

  4853

  5553

  55

  5055

  5655

  56

  53

  酒精糟排放(m3/kl)谷、薯

  糖蜜13-16

  14-16 11

  1413-16

  14-16 10

  1113-16

  14-168

  99

  废水产生量(m3/kl)谷、薯

  糖蜜 40

  4020

  3020

  3015

  2015

  2010

  1010

  1024

  COD产生量(kg/kl)谷、薯

  糖蜜350

  1200300

  1000250

  800527

  注:酒精制造业清洁生产标准对发酵、清洗、蒸馏工艺提出了一系列要求;同时,对酒精糟、炉渣、冷却水的回收利用提出了定量指标要求。

  三、清洁生产能耗测试关注点

  酒精企业清洁生产与审核进行能耗测试,应遵循物料衡算原则,即在熟悉生产工艺和能耗点基础上,根据水表、电表、蒸汽表实测,以及采用估算、计算确定每吨(千升)产品能耗,特别是要关注耗能大的工艺与设备。

  酒精生产能耗主要是汽耗。谷物与薯类原料拌料、液化、糖化工艺拟在60oC、95oC、60oC进行,发酵成熟醪蒸馏生产酒精需在110oC左右。玉米酒精糟滤液(包括糖蜜酒精糟)浓缩与干燥、薯类酒精糟滤渣干燥均需大量蒸汽。除关注生产每吨(千升)酒精消耗新鲜蒸汽量外,应根据醪液量、温度降低度数及如何回收利用这部分热量,测定液化醪、糖化醪、酒精糟冷却工艺热量(显热)回收率,还应根据一定温度下醪液量、蒸发量、汽化热及如何回收使用汽化热,测定拌料、液化、糖化、蒸馏、酒精糟滤液浓缩与干燥工艺,产生二次蒸汽的汽化热回收率。热量与汽化热回收率反映了酒精生产节约汽耗和水耗的潜力,目前不少酒精生产企业,将一定温度各种醪液产生的二次蒸汽并不利用直排环境,利用的回收效率也不高,而不同温度醪液的汽化热至少在2200kj/kg以上,这部分热量不能回收或只是部分回收实是可惜。汽耗测试还应关注厌氧发酵生产沼气工艺回收的热量。

  物料衡算确定的每千升(吨)酒精产品能耗可与国家有关标准和数据(表1)进行比较,而综合利用产品与废水治理能耗在酒精清洁生产各种标准尚末有反映,因此可同比其它酒精企业和行业。

  四、关注综合废水达标排放

  国家环境保护部发布的“第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数”(2008年)可以看出,2008年酒精生产企业执行的是《污水综合排放标准》(GB8978-96)二级标准(即行业标准),因此排放废水COD浓度可在150[mg/L]-250[mg/L],同时生产每吨酒精排放水量可为20t-50t。但从2012年1月1日起,现有酒精生产企业先执行《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB27631-2011)表1规定值,COD浓度150[mg/L],产品基准排水量为40[m3/t];新建企业(包括到2014年1月1日后的现有企业)执行表2规定值,即COD浓度为100[mg/L],产品基准排水量为30[m3/t]。同时对氨氮、总氮、总磷也提出了严格的要求,清洁生产与审核应关注综合废水污染物浓度不同,排放废水执行不同标准而应采用不同的处理工艺,特别是玉米酒精综合废水(酒精糟浓缩工艺冷凝水与各种洗涤水)拟采用一级厌氧-一级好氧为主的多级治理工艺;薯类酒精综合废水(酒精糟滤液与各种洗涤水)尚需采用二级厌氧-二级好氧为主的多级治理工艺;糖蜜酒精糟需采用浓缩-干燥工艺生产肥料,为满足新排放标准对氨氮、总氮、总磷的排放要求,处理工艺拟增加深度处理工艺。

  五、酒精清洁生产的高中费方案

  酒精企业清洁生产是要引进多项新工艺、新技术达到国家有关部门提出的节水、节能、减排、综合利用、废水治理的目标,清洁生产评审最后阶段要提出“高费与中费方案”,以申报各类项目获国家与地方支持。纵观酒精企业清洁生产,主要方案应为:

  ⒈淀粉质原料中温与低温液化工艺;

  ⒉发酵罐大罐连续发酵技术;

  ⒊高温和高浓度糖化醪发酵工艺;

  ⒋多塔差压蒸馏酒精工艺与设备的改造;

  ⒌二氧化碳回收工艺与设备的改造;

  ⒍酒精糟滤液回用生产工艺与设备改造;

  ⒎综合废水达标处理工艺技术改造;

  ⒏玉米生产胚芽油与酒精糟生产蛋白饲料技术与设备改造;

  ⒐拌料工艺、液化与糖化工艺和冷却工艺、酒精糟冷却工艺、玉米与糖蜜酒精糟浓缩和干燥工艺,利用蒸汽再压缩工艺与设备(热泵)回收二次蒸汽热量;

  ⒑木薯等非粮原料生产综合利用产品(酒精糟滤渣生产饲料、燃料、肥料)技术改造;

  ⒒糖化与发酵车间微机控制改造;

  ⒓应用电机变频控制技术,控制系统采用PLC自动控制技术;

  ⒔原煤贮存系统改造为封闭贮存,改造低压锅炉为循环流化床;

  ⒕合理回收利用各类冷却水;

  ⒖CIP清洗技术;

  ⒗再生水生产与使用。

  上述项目主要围绕提高出酒率与酒精质量,降低能耗,综合废水经处理后达标排放。实施后,各项技术经济指标能达到环境保护部发布的“酒精制造业清洁生产标准”一、二级水平,也能达到工业和信息化部提出的“酒精行业节能减排技术指南”国内与国际先进水平和“酒精清洁生产技术推行方案”要求,综合废水能达到“酒精工业水污染物排放标准”。

  目前,酒精生产企业为大力促进清洁生产,正在研发“酒精浓醪发酵的复合酵母菌种选育(提高酒精产量)”“高耐性酒精酵母工程菌及其构建方法(提高酒精产量)”“低碳生物发酵生产酒精(降低发酵时间)”“酒精综合废水处理技术(主要污染物达标排放)”“酒精生产管理科学化建设(推进清洁生产)”“酒精产品自动化合理化物流改造(提高管理与运输效率减少环境影响)”等项目,这些项目的研制成功,将进一步降低生产能耗与环境影响,大大提高经济效益。

  六、酒精清洁生产拟大力回收二次蒸汽

  酒精企业清洁生产与审核,拟通过实测、计算、估算,以及能耗平衡与衡算,测得生产每吨酒精的水耗、电耗、汽耗与标煤耗。应着重提出的是,蒸汽与二次蒸汽的衡算尤为重要,目前大部分企业二次蒸汽(拌料、液化、糖化、蒸馏、真空冷却、灭菌、干燥等工艺)并不回收,回收企业的二次蒸汽回收工艺并不先进,回收率也不高,清洁生产与审核要高度重视二次蒸汽汽化潜热的回收与利用。

  酒精生产拌料、液化、糖化工艺,玉米酒精糟滤液浓缩工艺产生的大量二次蒸汽,以及相应的冷却、真空冷却、干燥工艺产生的两次蒸汽均可采用压缩机(MVR)和喷射器(TVR),使二次蒸汽热量得到全部回收。以单效蒸发器—热泵系统蒸发一吨料液为例,耗水0.2t、耗电30kwh、耗汽0t(热泵系统启动时,尚需蒸汽)计算,该系统可节约标煤80%以上,其节能效果是显而易见的。按一般酒精企业生产每吨酒精综合能耗500kg-600kg,采用二次蒸汽再压缩工艺与设备,生产每吨酒精的综合能耗能降至400kg-500kg。应着重指出的是,先进酒精企业生产一吨酒精综合能耗已达400kg标煤,如果再要下降到400kg(国际先进水平)以下,估计只有采用二次蒸汽再压缩技术了。可见,单效蒸发器—热泵、真空罐-热泵系统推广应用于酒精行业的潜力甚大。

  “机械式蒸汽再压缩技术(MVR、热泵)”已列入“国家重点节能技术推广目录(第三批)”(国家发展改革委,2010年33号公告)。工业和信息化部发布的“轻工行业节能减排先进适用技术目录”(工信部联节[2012]434号),其中,发酵行业部分有“机械式蒸汽再压缩技术”,制盐行业部分有“机械热压缩(MVR)制盐技术”。2012年7月,国家发展改革委主持的“流域节能减排项目”评审,其中就有山东省申报的“MVR高效低温连续蒸发项目”。2013年4月,国家发展改革委主持的“节能技术改造财政奖励项目”评审,全国25个食品项目,其中有6个项目是采用热泵技术达到国家规定的节能量(年节约标煤5000t),争取国家财政奖励(节约一吨标煤一次性奖励240元或300元)。酒精生产企业,可将热泵技术应用于拌料、液化、糖化、酒精糟滤液浓缩与饲料干燥的两次蒸汽再利用,大量的节能节水,并可作为清洁生产审核高费项目按要求向国家有关部门审报预算内节能节水项目、节能节术改造财政奖励项目及清洁生产、循环经济等项目,以获支持。

来源:中国酿酒网