Nghiên ứu hiệu quả tiết kiệm năng lượng ủa giải pháp thu hồi hơi nướ trong ông nghệ sản xuất bia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VIỆT CƯỜNG - NGUYỄN VIỆT CƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CỦA GIẢI PHÁP THU HỒI HƠI NƯỚC TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA KỸ THUẬT NHIỆT 2009 - 2012 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT NHIỆT Hà Nội - 2012 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131590271000000 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sỹ " Nghiên cứu hiệu tiết kiệm lượng giải pháp thu hồi nước công nghệ sản xuất bia ", hoàn thành tác giả Nguyễn Việt Cường - học viên lớp Cao học Kỹ thuật nhiệt lạnh, khoá 2009 - 2011, Viện Khoa học công nghệ Nhiệt – Lạnh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà nội, ngày 12 tháng 03 năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Việt Cường Nguyễn Việt Cường i Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn GS.TSKH Đặng Quốc Phú thày cô giáo Viện Kh & CN nhiệt-lạnh hướng dẫn tận tình trình thực đồ án sở để tơi hồn thành luận văn Tơi chân thành gửi lời cảm ơn tới : Tất thầy giáo tham gia giảng dạy học phần chương trình cao học Các Thầy cung cấp cho kiến thức cần thiết làm tảng để tơi hồn thành tốt nội dung luận văn tốt nghiệp Ban Giám đốc công ty tồn thể cán cơng nhân viên nhà máy bia Huế Phú Bài tận tình giúp đỡ tơi q trình thực tập cơng ty Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp – với quan tâm, động viên ủng hộ nhiệt tình họ tơi suốt thời gian thực đề tài Trong trình thực luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót, tác giả mong ý kiến đóng góp, phê bình thầy bạn đồng nghiệp Hà Nội, tháng 03 năm 2012 Nguyễn Việt Cường Nguyễn Việt Cường ii Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ .viii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA 1.1.1 Tình hình sản xuất bia giới 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu bia Việt Nam 1.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ VÀ TRANG THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY BIA 1.2.1 Giới thiệu quy trình cơng nghệ sản xuất bia 1.2.2 Thiết bị công nghệ sản xuất bia 1.2.2.1 Hệ thống nấu 1.2.2.2 Hệ thống cấp nhiệt 1.2.2.3 Hệ thống cấp lạnh 1.2.2.4 Hệ thống lên men 1.2.2.5 Hệ thống thu hồi cấp CO 1.2.2.6 Hệ thống chiết chai trùng sản phẩm 1.2.2.7 Hệ thống tích nhiệt 1.2.2.8 Hệ thống vệ sinh, trùng thiết bị 1.2.2.9 Các hệ thống thiết bị phụ trợ khác 1.3 TỔNG QUAN KỸ THUẬT TRONG NHÀ MÁY BIA HUẾ 1.3.1 Mô tả công suất nhà máy bia Huế 1.3.2 Thành phẩm 1.3.3 Tổn thất trình sản xuất 1.3.4 Đóng gói 10 Nguyễn Việt Cường iii Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 1.3.5 Thời gian vận hành sản xuất 11 1.3.6 CIP 11 1.3.7 Mô tả tổng qt tự động hóa cho tồn nhà máy 13 1.3.8 Đặc điểm kỹ thuật phân xưởng 13 1.3.8.1 Khu xử lý nguyên liệu 13 1.3.8.2 Nhà Nấu 14 1.3.8.3 Dữ liệu kỹ thuật lên men 15 1.3.8.4 Dữ liệu kỹ thuật xưởng đóng gói 17 1.3.8.5 Điều kiện động lực 17 1.4 PHÂN BỐ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG TRONG NHÀ MÁY BIA 18 1.5 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 19 CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG NHIỆT TRONG HỆ NẤU 23 2.1 CÂN BẰNG CHẤT 23 2.1.1 Thành phần khối lượng nguyên liệu hệ nấu 23 2.1.2 Tính cân chât cho hệ nấu 24 2.2 CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG 32 2.2.1 Nồi hồ hoá 32 2.2.2 Nồi đường hoá 39 2.2.3 Nồi lọc 41 2.2.4 Nồi húp lông 41 2.2.5 Thùng lắng xoáy 43 2.2.6 Lượng cấp cho toàn hệ nấu (một ngày nấu) 44 2.3 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ 45 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 47 3.1 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 47 3.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 47 3.2.1 Cơ sở lựa chọn giải pháp 47 3.2.2 Giải pháp lựa chọn 49 Nguyễn Việt Cường iv Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ THỰC HIỆN GIẢI PHÁP 50 3.3.1 Tính tốn cân nhiệt 50 3.3.2 Thiết bị trao đổi nhiệt 51 3.3.2.1 Tính chọn tháp rửa 51 3.3.2.2 Tính chọn thiết bị gia nhiệt cho dịch 54 3.3.2.3 Tính chọn thiết bị gia nhiệt cho nước 63 3.3.3 Thiết bị phụ 67 3.3.3.1 Bình chứa nước 68 3.3.3.2 Bơm nước 68 3.4 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ 69 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 70 4.1 HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG KHI THỤC HIỆN GIẢI PHÁP 70 4.1.1 Lượng nhiệt tiết kiệm 70 4.1.2 Phân tích đánh giá tính hiệu lượng giải pháp 70 4.2 CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO GIẢI PHÁP 70 4.3 CHI PHÍ VẬN HÀNH 72 4.4 HIỆU QUẢ THU ĐƯỢC TỪ GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 74 4.4.1 Hiệu kinh tế thu 74 4.4.2 Thời gian hoàn vốn 75 4.5 KIẾN NGHỊ BIỆN PHÁP THỰC HIỆN 75 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 5.1 KẾT LUẬN 76 5.2 KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Nguyễn Việt Cường v Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU- CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Thứ nguyên Ý nghĩa t C Nhiệt độ Celcius t1 C Nhiệt độ Celcius phía nóng t2 C Nhiệt độ Celcius phía lạnh T K Nhiệt độ Kenvin α W/m2 K Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ε Độ đen ξ Hệ số trở kháng η Hiệu suất δ, S mm Độ dày/ chiều dày ω m/s Tốc độ dịch γ m2/s Độ nhớt động học λ W/m.K Hệ số dẫn nhiệt Cp J/kg.K Nhiệt dung riêng khối lượng ρ kg/m3 Khối lượng riêng a m2/s Hệ số dẫn nhiệt độ P Pa Áp lực thiết bị ∆P Pa Tổn thất áp suất k W/m 2.K Hệ số truyền nhiệt q W/m Mật độ dòng nhiệt Nguyễn Việt Cường vi Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội N W Cơng suất Q W Dịng nhiệt G kg/s Lưu lượng khối lượng V1,2 m3/s Lưu lượng thể tích H mm Chiều cao L, l m Chiều dài D m Đường kính F m2 Diện tích V m3 Thể tích Re Tiêu chuẩn Reynolds Nu Tiêu chuẩn Nuselt Pr Tiêu chuẩn Prandtl δ1/λ1 m 2.K/W Nhiệt trở lớp cặn δ w/λ w m 2.K/W Nhiệt trở vách f m2 Diện tích mặt cắt ngang sxq m2 Diện tích xung quanh τ s Thời gian v m/s Tốc độ n Số thiết bị m kênh Số kênh dẫn z năm Năm thu hồi vốn Nguyễn Việt Cường vii Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Bảng biểu Bảng 2.1: Thành phần nguyên liệu hệ nấu với công suất 63m3 24 Bảng 2.2: Lượng nhiệt tiêu thụ nồi hồ hoá .38 Bảng 2.3: Lượng nhiệt tiêu thụ nồi đường hóa 40 Bảng 2.4: Lượng nhiệt tiêu thụ nồi húp lông 43 Bảng 2.5: Lượng nhiệt lượng tiêu thụ 45 Bảng 3.1: Tính tốn lựa chọn thiết bị gia nhiệt cho nước .64 Bảng 4.1: Giá thành thiết bị đầu tư 71 Bảng 4.2: Giá điện ngày (Đơn vị VNĐ) 73 Hình vẽ Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ hệ nấu 48 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý tận dụng lượng nhiệt bay .49 Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý có máy nén .77 Nguyễn Việt Cường viii Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước Việt Nam thời kỳ cơng nghiệp hố đại hoá nên khai thác sử dụng nguồn lượng có hiệu vấn đề cấp thiết tất ngành nghề Ngoài yếu tố cơng nghệ thiết bị đóng vai trò quan trọng việc sản xuất 1đơn vị sản phẩm với tiêu hao nhiên liệu Trong ngành bia rượu nước giải khát vậy, cần tiêu hao lượng lít sản phẩm nhỏ từ dẫn đến chi phí sản xuất lít bia nhỏ Hiệu trình sản xuất định yếu tố tận dụng thải mơi trường có nhiệt lượng lớn để tái sử dụng vào mục đích làm nóng nước dùng vào mục đích khác Từ tính cấp thiết nên tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hiệu tiết kiệm lượng giải pháp thu hồi nước công nghệ sản xuất bia” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU Ở Việt nam, bia sử dụng rộng rãi Chính nhiều nhà máy bia đời phục vụ nhu cầu xã hội Tuy nhiên nhà máy bia Việt Nam gặp phải tình trạng chung mức độ sử dụng lượng cao mà hiệu thấp Thực trạng đặt vấn đề tìm biện pháp giảm tổn thất lượng khâu, qui trình sản xuất để đạt hiểu lượng cao Bên cạnh vấn đề bảo vệ mơi trường phải quan tâm đến, đặc biệt nước ta đường cơng nghiệp hoa sản sinh nhiều khí thải mơi trường Trong nhà máy bia phàn khí CO2 sinh thải môi trường nhiều lò hơi, ta giảm lượng cần sử dụng cho khâu làm giảm khí CO2 sinh mơi trường Chính vậy, tơi chọn đề tài để nghiên cứu tìm giải pháp tiết kiệm hiệu lượng nhà máy bia Trong đề tài tơi tính tốn Nguyễn Việt Cường