回收发酵消毒尾汽余热用于制冷的可行性分析

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1、回收发酵消毒尾汽余热用于制冷的可行性分析提要：　　本文结合抗生素生产中发酵消毒尾汽余热的回收利用，分析讨论了当余热蒸汽中混有不凝性气体等杂质以及余热品位低，排量不稳定时，如何把它回收并利用于对热源参数及数量稳定性要求较高的制冷场合。一、余热排放现状　　药厂抗生素生产要求消毒严格。所有管路和发酵罐等设备在装入物料前必须用流动的蒸汽进行一定时间的连续消毒。因而，在消毒操作时，大量消毒尾汽排向环境。这些"废"蒸汽温度约为100～130℃，压力达0.12～0.13MPa左右。例如某车间，每天有好几个大罐空罐消毒，加上

2、其他设备和管道消毒，每天共排放消毒废蒸汽约108吨，全年连续生产排放量约8.9万吨，折合标煤5070吨，能源浪费严重，同时还造成环境的热污染。二、需冷与供冷分析　　上述抗生素的生产中，由于菌种生长环境要求恒温在22～25℃，而为了带走发酵热，原工艺采用16℃左右地下深井水冷却，如上述车间每年用于此面冷却的地下水736万吨，因而该厂所在城市地下水位逐年下降，面临严重缺水的危机。这种对水资源的超采和严重，浪费现象是不允许继续存在下去的。为了节水，近年某些同类车间改用循环水冷却：即在寒冷季节用冷却塔冷却水，而在湿热

3、季节用机械压缩式制冷水来冷却。这样虽可节省水资源，但制冷需耗用大量电能。采用新蒸汽驱动的双效溴化锂吸收式制冷机制取冷水虽可节电，却需消耗大量新蒸汽。三、废汽余热回收利用的困难　　上述方案，从能源利用的角度来看显然是不合理的。这种情况下的理想方案应当是，回收利用生产工艺排放掉的蒸汽制冷取冷量，以满足生产的需求，构成一个闭合环路。然而实际上废汽加收利用常常存在各种困难，这些困难主要是：　　1．废汽中混有大量空气　　实际上，工艺现状是发酵用温度较低的空气与消毒用温度较高的蒸汽排至同一套管道，且同时进行发酵操作的罐数

4、大大多于消毒操作的罐数。因此，排出的废气是蒸汽与大量空气的混合物。据计算当蒸汽温度为120℃，空气温度30℃时，混合气体含空气量的重量百分比如表1。实测该混合气体的温度为40～60℃，估计含空气量70～90%。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1含空气的重量含空气的重量百分比%0102030405060708090混合气体温度120114.6108.8102.395.287.378.568.657.444.7　　此外，由于混合气体水蒸汽分压低于总压，所以蒸汽凝结温度低于混合气体总压下纯蒸汽的饱和温度

5、。据计算，当混合气体总压为P=0.1961MPa，水蒸汽分压与饱和温度随所含空气量的增加而降低（表2）。由表可见，含空气量越多，饱和温度降低越甚。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2含空气的重量含空气的容积百分比%回收发酵消毒尾汽余热用于制冷的可行性分析:　　方案三，利用废汽加热水的热水型溴化锂吸收式制冷机。　　采用高效汽水换热器（如附图），使废汽与循环水直接接触，其中蒸汽冷凝而循环水被加热，所得热水作为热水溴化锂吸收式制冷机制热源。由于废汽量是波动的，欲使其全部凝结，并保证热水温度不低于溴化锂吸收

6、式制冷对热源的温度要求，换热器中喷淋的循环水量应随之变化。另一方面，工艺要求冷量稳定，相应要求向溴化锂吸收式制冷机提供稳定的热水量作热源。为解决这个问题，安设了储水罐制冷。制冷机容量按平均废汽量为热源来确定。当废汽量超过平均值时，加大喷水量，增开泵2，余热热水量储存于回水罐中。当废汽量低于平均值时，减小喷水量，打开伐2，制冷机回水的一部分储存于回水罐中。控制是根据换热器出口水温的信号，通过调节阀1、阀2以及开停泵2来实现。本方案的特点：　　1．能在废汽量波动的条件下，供给较稳定的冷量，这就克服了由于余热的波动

7、性对回收利用所造成的困难。2．残留于废汽中的不凝性气体，在蒸汽冷凝加热水以后，从水中分离出来。不致因不凝性气体进入溴化锂吸收式制冷机的发生器而影响传热效果，保证了制冷机的正常工作。3．所要用的直接接触式汽水换热器阻力很小，因而在增加了余热回收设备之后，仍然可以保证排汽通畅。4．该换热器具有传热温差小的特点。这对于品位低的消毒尾汽余热特别有利。5.热回收设备可冬夏共用。在冬季废汽凝水也随这不断进入热网，节约了原采暖系统的软化补水。　　本文所述内容目前已在某工厂实施。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

8、　　　　　　　　　　　　　　　　附图回收发酵消毒尾汽余热用于制冷的可行性分析: