5.1.1.1: Tính lượng nhiệt cung cấp cho nồi hồ hoá .
- Độ ẩm của khối dịch cháo. W11 = 744 , 9915 12 , 8263 07 , 0 924 , 150 13 , 0 7 , 1501 x x × 100% = 85,41%
- Tỉ nhiệt của khối cháo là. C = 100 W 100 11 × C1+ 100 W11 × C2
C1 là nhiệt dung riêng của chất hoà tan: C1= 0,34 kcal/kgoC C2 là nhiệt dung riêng của nước: C2 = 1 kcal/kgoC
C = 100 41 , 85 100 × 0,34 + 100 41 , 85 × 1 = 0,9037 kcal/kgoC - Nhiệt độ nước ban đầu của nồi hồ hoá là 38oC
Ta cần nâng lên 50oC, lượng nhiệt cần cung cấp là: Q11= G × C × (t2– t1)
G: là lượng dịch cần đun trong một mẻ nấu G = 9915,744 kg C: là tỉ nhiệt của khối dịch C = 0,9037 kcal/ kgoC
t1: là nhiệt độ đầu của khối dịch t1 = 38oC
t2: là nhiệt độ cần nâng lên của khối dịch t2 = 50oC
Vậy: Q11 = 9915,744 × 0,9037 × (50- 38) = 107.530,3 kcal
- Trong quá trình nấu ta giữ nhiệt độ khối dịch ở 50oC trong 20 phút. Lượng nhiệt cần để duy trì nhiệt độ này là.
Q12 = i × W12
i là nhiệt hàm của hơi nước i = 640 kcal/kg
W12 là lượng nước bay hơi ở 50oC trong 20 phút là 0,5% W12 = 9915,744 × 0,005 = 49,6 kg
- Sau khi đun lên 50oC trong 20 phút. Ta lại tiếp tục cung cấp nhiệt để nâng nhiệt độ khối dịch lên 68oC.
Lượng nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn n ày là: Q13= (G - W12) × C × (t2-t1)
Q13 = (9915,744 – 49,6) × 0,9037 × (68-50) = 160488,62 kcal - Tiếp tục giữ nhiệt độ dịch cháo ở 68oC trong 30 phút.
Lượng nhiệt cần cung cấp để duy trì là Q14 = i × W14
W14 là lượng nước bay hơi ở 68oC trong 30 phút là 1%. W14 = (9915,744 – 49,6) × 0,01 = 98,7 kg
Khi đó Q14 = 640 × 98,7 = 63168 kcal
- Tiếp đó, ta nâng nhiệt độ khối dịch lên 90oC. Lượng nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn n ày là
Q15 = (G – W12– W14) × C × (t2-t1)
Q15 = (9915,744 – 49,6 – 98,7 ) × 0,9037 × (90-68) Q15= 194190,46 kcal
- Giữ nhiệt độ khối dịch ở 90oC trong 15 phút tiếp theo Lượng nhiệt cần là
Q16= i × W16
W16 là lượng nước bay hơi ở 90oC trong 15 phút là 2 %. W16 = (G- W12- W14) × 0,02 = 195,35 kg
Khi đó, Q16 = 195,35 × 640 = 125024 kcal. - Vậy lượng nhiệt cần cung cấp cho nồi hồ hoá là
QI = Q11+ Q12 + Q13 + Q14 + Q15+ Q16 QI = 682145,38 kcal
- Tổn thất nhiệt trong quá trình đun cho nồi hồ hoá là 5% Vậy tổng lượng nhiệt thực tế cần cung cấp là.
QHH = 682145,38 / 0,95 = 718047,8 kcal
5.1.1.2: Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình nấu malt:
W21 = 2 , 16765 04 , 3353 2 , 16765 07 , 0 04 , 3353 x × 100% = 84,5%
- Tỉ nhiệt của khối dịch malt là. C = 100 W 100 21 × C1 + 100 W21 × C2 C = 0,8977 kcal/kgoC
- Nhiệt độ nước ban đầu cho vào nồi nấu malt là 38oC, ta cần nâng nhiệt lên 50oC. Lượng nhiệt cần cung cấp là.
Q21 = G × C × (t2-t1) G là lượng dịch malt 1 mẻ nấu
G = 3353,04 + 16765,2 = 20118,24 kg Khi đó Q21 = 20118,24 × 0,8977 × (50-38) Q21 = 216721,73 kcal
- Tiếp theo ta giữ nhiệt khối malt ở 50oC trong 10 phút. Lượng nhiệt cần để duy trì nhiệt độ này là.
Q22 = i × W22
W22 là lượng nước bay hơi ở 50oC trong 10 phút là 0,5% W22 = 20118,24 × 0,005 = 100,6 kg
Vậy Q22 = 640 × 100,6 = 64384 kcal
- Sau khi đun lên 50oC trong 10 phút, ta lại tiếp tục cung cấp nhiệt để nâng nhiệt của khối dịch malt lên 68oC.
Lượng nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn này là. Q23 = (G - W22) × C × (t2- t1)
Q23 = (20118,24 - 100,6) × 0,8977 × (68 - 50) Q23 = 323457,04 kcal
- Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình nấu malt là. QII = Q21 + Q22 + Q23
QII = 604562,77 kcal
- Tổn thất nhiệt trong quá trình nấu malt là 5%
Vậy tổng lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho quá trình nấu malt là. QM= 604562,77/0,95 = 636381,86 kcal
5.1.1.3:Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình đường hoá.
- Khi bơm dịch cháo từ nồi hồ hoá sang nồi đường hoá (đã chứa dịch malt) ta có:
Khối lượng dịch malt là 20017,64 kg Khối lượng dịch cháo là 9767,444 kg Vậy tổng lượng dịch trong nồi đường hoá là
G = 20017,64 + 9767,444 = 29785,084 kg - Hàm lượng chất khô của dịch là.
084 , 29785 87 , 0 7 , 1501 93 , 0 04 , 35 x x × 100% = 15,33% Khi đó W = 100% - 15,33% = 84,67% - Tỉ nhiệt khối dịch là. C = 100 67 , 84 100 × 0,34 + 100 67 , 84 × 1 = 0,9 kcal/kgoC
- Kết thúc quá trình bơm, nhiệt độ khối dịch đạt 68oC. Ta giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút. Lượng nhiệt cần dùng để duy trì nhiệt độ này là.
Q31 = i ×W31
W31là lượng nước bay hơi ở 68oC trong 10 phút là 0,5% W31 = 29785,084 × 0,005 = 148,93 kg
Khi đó Q31 = 640 × 148,93 = 95315,2 kcal
- Tiếp đó cung cấp nhiệt để nâng nhiệt độ khối dịch l ên 72oC. Lượng nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn n ày là.
Q32 = (G - W31) × C × (t2- t1)
Q32 = (29785,084 - 148,93) x× 0,9 × (72 - 68) = 106690,15 kcal - Sau đó ta giữ ở 72oC trong 30 phút. Lượng nhiệt cần cho giai đoạn này là.
Q33 = i × W33
W33 là lượng nước bay hơi ở 72oC trong 30 phút là 2,5 % W33 = (G-W31) × 0,025 = 740,9 kg
Suy ra Q33 = 640 × 740,9 = 474176 kcal - Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 76oC. Lượng nhiệt cần là.
Q34 = (29785,084 - 148,93 - 740,9) × 0,9 × (76 - 72) Q34 = 104022,91 kcal
- Ta giữ ở 76oC cho tới khi đường hoá hoàn toàn khoảng 15 phút. Lượng nhiệt cần cung cấp là.
Q35 = i × W35
W35là lượng nước bay hơi ở 76oC trong 15 phút là 1% W35 = (G - W3 1- W33) × 0,01 = 288,95 kg Suy ra Q35 = 640 × 288,95 = 184928 kcal
- Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình đường hoá là. QIII = Q31 + Q32 + Q33 + Q34 + Q35
QIII= 965132,26 kcal
- Tổn thất nhiệt trong quá trình đường hoá là 5%.
Vậy tổng lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho quá tr ình này là. QĐH= 965132,26/0,95 = 1015928,7 kcal
5.1.1.4: Lượng nhiệt cần cung cấp cho nồi nấu hoa.
Lượng dịch đưa vào nồi nấu trong một mẻ là 29351 kg
- Sau khi lọc xong nhiệt độ khối dịch khoảng 72oC , ta cần cung cấp nhiệt để nâng nhiệt độ dịch đường lên 100oC.
Lượng nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn n ày là. Q41 = G × C × (t2- t1)
Q41 = 29351 × 0,91 × (100 - 72) = 747863,48 kcal - Duy trì khối dịch sôi trong khoảng 1giờ. Lượng nhiệt cần là.
Q42 = i x W42
Q42 = 640 × 29351 × 0,1 = 1878464 kcal - Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho nồi nấu hoa l à.
QIV = Q41 + Q42 = 2626327,48 kcal - Tổn thất trong quá trình đun hoa là 5%. Lượng nhiệt thực tế cần là.
QNH = 2626327,48/0,95 = 2764555,24 kcal
5.1.1.5: Áp dụng phương án tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nấu.
- Với nhà máy bia năng suất 60 triệu lit/năm, trong các loại tổn thất nhiệt ở hệ thống thì: lượng nhiệt tổn thất do hơi thải ra môi trường chiếm tới 50,54% tổng lượng nhiệt tiêu thụ trong hệ thống. Đặc biệt lượng hơi tổn thất tại nồi nấu hoa chiếm 60,8% tổng lượng hơi tổn thất ra môi trường.
- So với tất cả các dạng tổn thất nhiệt khác trong hệ thống nấu th ì khả năng tận dụng lượng nhiệt tổn thất do hơi là khả thi hơn cả.
Trong đồ án này tôi áp dụng qui trình thu hồi hơi ở nồi nấu hoa như đã trình bày.
- Sau khi áp dụng qui trình thu hồi hơi thì thấy hiệu suất tiết kiệm năng lượng là.
Qthu/Qtổn thất = 62,6%
- Theo tính toán tổn thất hơi ở nồi nấu hoa là; 2626327,48 × 0,05 = 131316,374 kcal/mẻ
- Như vậy lượng nhiệt tiết kiệm được trong một ngày (6 mẻ) là 31316,374 × 0,626 × 6 = 493224,3 kcal/ngày
- Vậy khi áp dụng giải pháp sử dụng h ơi tái nén tuần hoàn ở nồi nấu hoa 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 giảm tới 62% m à mỗi ngày còn tiết kiệm được 493224,3 kcal.
- Thông thường hiệu suất của lò hơi (η1) ở Việt Nam vào khoảng 60÷80% ( trong tính toán lấy η1 = 70%). Giả thiết hiệu suất do hơi truyền tải từ lò hơi tới thiết bị dùng nhiệt là η = 95%. Lượng nhiên liệu (qui ra dầu thô) để sản xuất lượng nhiệt trên là.
d G = x x Q Q d 1
Với Qd = 1026,5 kcal/kg là nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy 1kg dầu thô. Khi đó Gd = 95 , 0 7 , 0 5 , 1026 3 , 493224 x x = 722,54 kg/ngày
- Thời gian hoạt động của lò hơi là 300 ngày/năm Vậy lượng dầu tiết kiệm được trong 1 năm là.
722,54 x× 300 = 216762 kg/năm
- Dầu là mặt hàng nhạy cảm với giá cả luôn biến động. Tuy nhiên để thuận tiện cho tính toán ta giả thiết giá thánh 1 kg dầu thô mua vào là 3800 VNĐ, thì một năm tiết kiệm được.
T = 216726 × 3800 = 823695600VNĐ = 823,6965 triệu đồng
- Theo tính toán thì tổng chi phí đầu tư cho hệ thống tái nén hơi thu hồi ở nồi hoa vào khoảng 4,5 tỉ đồng.
Giả thiết tiền đầu tư là tiền vay ngân hàng lãi suất 10%. Giả thiết giá trị đồng tiền không thay đổi theo thời gian thì thời gian hoàn vốn là.
t = % 10 Dx T D = 12,04 năm.
5.1.1.6: Lượng nhiệt đun nước nóng.
Trong dây chuyền sản xuất bia, lượng nước nóng cần sử dụng gồm nước rửa bã, nước dùng cho hệ thống CIP trong phân xưởng nấu, phân xưởng lên men và nước nóng dùng cho các mục đích khác (khoảng 24000lit/mẻ).
- Tổng lượng nước nóng cần là.
G = Grửa bã + GCIP1 + GCIP2 + Gkhác
G = 6127 + 10380 + 4900 + 24000 = 45407 lit/mẻ
- Nước nóng sử dụng ở đây có nhiệt độ 78oC. Vì vậy ta cần cung cấp nhiệt để đun nước từ 25oC lên 78oC.
Q = G × C × (t2- t1)
Q = 45407 × 1 × (78 - 25) = 2406571 kcal/mẻ - Tổn thất trong quá trình đun là 5%.
Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho nồi n ước nóng là. QNN = 2406571/0,95 = 2533232,63 kcal/mẻ
* Vậy tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho một mẻ nấu là. ∑Q = QHH + QM + QĐH + QNH + QNN
5.1.2: Tính nhiệt lượng cho phân xưởng hoàn thiện.5.1.2.1:Lượng nhiệt cần cung cấp để thanh tr ùng bia chai.