Giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống nấu của nhà máy bia quy mô vừa

Quy trình công nghệ và trang thiết bị trong nhà máy bia .1 Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất bia

Tại nồi đường hoá, malt được trộn đều với cháo sau đó được ủ và gia nhiệt, mục đích để chuyển các chất không hoà tan trong malt và những chất hoà tan trong tinh bột, tạo thành đường, các axít amin và những chất hoà tan khác. Ngoài các hệ thống thiết bị được liệt kê ở trên, nhà máy bia còn có các hệ thống thiết bị phụ trợ khác như hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt, nước nấu, nước cấp cho lò hơi, nước thải; hệ thống điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt;.

Công ty cổ phần bia Thanh Hoá 2.3.1 Công nghệ sản xuất bia

- Hệ thống này chính là một trong những cụm thiết bị chính của toàn nhà máy, có ảnh hưởng lớn tới công suất của các hệ thống phụ trợ như lò hơi, hệ thống lạnh, hệ thống CIP vệ sinh, và các dây chuyền thiết bị khác như dây chuyền chiết chai, tank lên men. Hệ thống nấu là nơi tiêu thụ năng lượng để thực hiện quá trình chuẩn bị dịch cho quá trình lên men, năng lượng nhiệt tiêu thụ gồm: lượng nhiệt cấp để nâng nhiệt độ của dịch, vách nồi và bù vào các tổn thất nhiệt trong quá trình nấu như tổn thất nhiệt do bay hơi và tổn thất truyền qua kết cấu ra môi trường do độ chênh lệch nhiệt độ. - Quá trình làm lạnh dịch hèm: dịch hèm nóng ở thùng lắng xoáy trước khi đi lên men phải được làm lạnh bằng chất tải lạnh (thường là glycol, nước lạnh..) xuống nhiệt độ yêu cầu (từ 60C đến 120C tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ lên men của từng loại sản phẩm).

Hệ thống thiết bị trong nhà máy bia tiêu thụ rất nhiều năng lượng cho các quá trình trao đổi nhiệt, cụ thể bao gồm các quá trình gia nhiệt, các quá trình làm lạnh, kéo theo đó là việc tiêu tốn các dạng năng lượng khác như điện năng cung cấp cho quá trình làm lạnh của các máy lạnh, dầu, than đá tiêu tốn cho các lò hơi. Cũng giống như gần 400 nhà máy bia đang vận hành ở Việt Nam, Nhà máy bia Thanh Hoá có trình độ công nghệ ở mức trung bình, trang thiết bị trong dây chuyền sản xuất không đồng bộ do đã trải qua nhiều lần cải tạo nâng công suất. Để đánh giá được lượng nhiệt tiêu tốn cho hệ nấu và cho cả nhà máy, chọn nhiệt độ môi trường là nhiệt độ trung bình năm của thành phố Thanh Hoá làm căn cứ tính toán cho tất cả các phần của hệ nấu.

Sở dĩ chọn nhiệt độ trung bình năm của thành phố Thanh Hoá mà không chọn nhiệt độ cực tiểu trong năm là do trên thực tế về mùa đông, lượng bia tiêu thụ ít nên có thể số mẻ nấu trong ngày giảm xuống ngược lại tăng lên về mùa hè, khi đó, công suất hơi tính cho trường hợp này vẫn đủ cho sử dụng vào mùa đông.

Phân tích, lựa chọn phương án tiết kiệm năng lượng cho hệ thống nấu

Từ đó, xin được đưa ra một số cơ sở để lựa chọn các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho nhà máy thông qua việc tác động vào một số khâu, một số quá trình và thiết bị tại nhà máy trên cơ sở cải tạo, đầu tư thêm các thiết bị mới để đảm bảo việc nâng công suất của nhà máy trong giai đoạn hiện nay. Từ các kết quả tính toán thu được ở phần trên, ta rút ra được bảng 2-10, tổng kết lượng nhiệt tiêu thụ tại các nồi trong hệ thống nấu, từ đó có thể đưa ra các biểu đồ hình 2-10, phân bố tiêu thụ năng lượng cho hệ nấu theo từng nồi, hình 2-11, phân bố tiêu thụ năng lượng cho hệ nấu theo thành phần nhiệt tổn thất và hình 2-12, phân bố lượng nhiệt tổn thất do bốc hơi tại các nồi. Lượng hơi cung cấp cho hệ nấu rất lớn và tập trung vào nồi húp lông hóa, hơi cấp cho nồi húp lông hóa chủ yếu làm bốc hơi nước từ nồi húp lông hóa và thải ra môi trường gây tổn thất nhiệt rất lớn và gây ô nhiễm môi trường.

Hơi có thể được tái nén và đưa trở về phục vụ cho việc cấp nhiệt cho nồi húp lông hóa hoặc trao đổi nhiệt với nước công nghệ để có nước nóng sử dụng trong quá trình hòa trộn nguyên liệu và rửa bã hoặc cả hai mục đích trên. - Nước công nghệ có nhiệt độ 800C được sử dụng để hoà trộn với dịch tại nồi hồ hoá, nồi malt và bổ sung cho quá trình lọc là 13,38 m3 (theo các tính toán ở phần trên) và được cấp bởi lượng nước sau khi làm lạnh dịch sau thùng lắng xoáy.

Sơ đồ nguyên lý của hê thống tiết kiệm năng lượng

Để tránh hiện tượng bám cháy thành trong ống, nên ta cần phải lắp đặt thêm một bộ gia nhiệt dịch trước khi đưa vào nồi hup lông hóa. Dịch đường được gia nhiệt trong thiết bị gia nhiệt dịch để nâng nhiệt độ của dịch từ 760C lên 950C bằng nước nóng 990C từ tank tích trữ năng lượng, sau khi gia nhiệt nước nóng có nhiệt độ là 800C sẽ được đưa về phần đáy của tank tích trữ năng lượng.

Tính và chọn các thiết bị của hệ thống tiết kiệm năng lượng .1 Tính và chọn cụm thiết bị gia nhiệt cho dịch trước đun hoa

Theo cách tính tương tự như chương 2, ta tính được các tổn thất năng lượng cho nồi húp lông hóa theo bảng 3-1 và xây dựng được biểu đồ phân bố tổn thất nhiệt tại nồi húp lông hóa khi áp dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng theo hình 3-1. Tổng năng suất trao đổi nhiệt tại thiết bị rửa hơi (Qtháp rửa) và thiết bị thu hồi nhiệt nước ngưng (Qnước ngưng) bằng lượng nhiệt dùng để gia nhiệt nước nóng từ 800C lên 990C (Qnước 99) có kể đến tổn thất. Tại tháp rửa đồng thời diễn ra 2 quá trình trao đổi nhiệt: quá trình ngưng tụ hơi nước ở nhiệt độ 1050C và quá trình hạ nhiệt độ của nước từ 1050C xuống còn 900C bằng cách bơm lượng nước đã ngưng tụ trao đổi nhiệt với nước nóng 800C để tạo ra nước 990C.

Do đó, khi tính toán diện tích trao đổi nhiệt cho thiết bị rửa hơi ta chỉ cần tính toán cho lượng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu, đối với lượng nhiệt trao đổi nhiệt do ngưng tụ, bản thân việc lấy dự phòng 5% tổn thất cũng đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị. Từ các thông số trên và yêu cầu áp suất hơi thứ cấp Phơi nén = 1,6 kg/cm2, áp suất đầu ra Pra = 1,8 kg/cm2, theo catalogue thiết bị của hãng GEA jet pump GmbH (CHLB Đức) ta chọn được ejector dạng máy nén nhiệt (thermo compressor) chế tạo bằng vật liệu Inox 316L đảm bảo các yêu cầu trên.

Hiệu quả kinh tế do hệ thống thiết bị mang lại .1 Chi phí đầu tư và khả năng thu hồi vốn

Như vậy sau khi áp dụng giải pháp sử dụng hơi tái nén tuần hoàn ở nồi húp lông hoá để tiết kiệm năng lượng, chưa kể tới hiệu quả của việc giảm phát thải khí CO2 ra môi trường, lượng nhiệt cấp cho nồi hoa đã giảm tới trên 62%, mỗi ngày tiết kiệm được 52029144 kJ. + Hệ nén hơi thu hồi từ nồi đun hoa (như đã trình bày kĩ ở phần trên) + Hệ làm lạnh cấp và hệ làm đá lạnh. Tuy nhiên trong luận văn này chỉ xin đi sâu vào tìm hiểu, đánh giá tính khả thi của hệ thống tái nén hơi thu hồi ở nồi hoa.

Dứơi đây ta tiến hành tìm hiểu tình hình sử dụng năng lượng tại công ty CP Bia Thanh Hoá trong các năm. + 3 tháng đầu năm năm 2006 khi hệ thống nén hơi thu hồi từ nồi đun hoa chính thức đi vào hoạt động.

Hiệu quả về việc bảo vệ môi trường

“Liệu hệ thống này có gây ảnh hưởng gì tới chất lượng của dịch đường hay không ?..”. Tuy do điều kiện không cho phép chúng tôi tiến hành phân tích từng chỉ tiêu cụ thể về chất lượng của dịch đường được nấu từ hệ thống nấu không có sử dụng hệ thống tiết kiệm năng lượng và dịch đường được nấu cũng từ hệ thống nấu đó mà có sử dụng đến hệ thống tiết kiệm năng lượng. “ Chất lượng của dịch đường sau khi nấu ra hầu như không chịu ảnh hưởng bởi hệ thống tiết kiệm năng lượng nói trên”.

Không những thế, do thiết bị gia nhiệt trung tâm ở nồi húp lông hoá đã được cải tiến và dịch đường trước khi đi vào nồi húp lông hoá đã được gia nhiệt lên gần với nhiệt đọ sôi ( 950C) nên thời gian đun sôi dịch đường, cường độ sôi của dịch đường dễ dàng đạt được và ổn định.

Nhận xét

- Tận dụng được toàn bộ lượng nhiệt thoát ra tại nồi húp lông hoá (nồi hoa). - Các thiết bị có mức độ tự động hóa cao, tất cả các bơm, động cơ điện đều có biến tần nên tiết kiệm rất nhiều chi phí vận hành. - Cũng do các thiết bị có mức độ tự động hóa cao nên việc vận hành trở nên đơn giản, giảm chi phí nhân công vận hành và tránh được các sự cố đáng tiếc có thể xảy ra cho hệ thống.