Проектирование пивоваренного завода

6 Энерго- и ресурсосбережение

 

 

Энергосберегающие технологии – это инвестиции в будущее. Энергоэффективные и энергосберегающие технологии – это самый надёжный способ борьбы с ростом цен на ограниченные источники энергии. Последнее время такие темы как альтернативные источники энергии и системы энергосбережения становятся актуальнее с каждым днем.

Результатом ресурсосбережения является увеличение выпуска продукции при неизменном или меньшем расходе сырья, снижение себестоимости продукции, более полное  использование производственных мощностей. О сбережении ресурсов и интенсификации производства как фактора повышения его эффективности можно говорить только при условии, если обеспечивается снижение общего удельного расхода ресурсов на выпускаемую продукцию. При интенсификации технологического процесса ресурсосберегающие технологии принципиально, развивающегося на основе научно-технического прогресса, происходит более рациональное использование каждого  вида ресурсов.

Ресурсосберегающие технологии характеризуются технологическими, экологическими , и экономическими показателями:

- технологический показатель  – разработка научных работ, позволяющих ускорить переход к ресурсосберегающим и безотходным технологиям;

-  экологический показатель  – сокращение загрязнения окружающей  среды производственными отходами  и сточными водами;

-   экономический показатель  –  расширение использования  вторичных сырьевых ресурсов.

6.1 Способы и средства  энергосбережения на предприятиях

 Системы энергообеспечения предприятия. Условие функционирования любого предприятия, фирмы – надежное энергообеспечение их производственной или посреднической деятельности. Размеры, структура, исполнение системы энергообеспечения зависят от отраслевого профиля, применяемых технологий, масштабов производства предприятия или оказываемых фирмой услуг.

В рамках энергохозяйства предприятия различают первичные и вторичные энергоресурсы. Первичные – это энергоресурсы, поступающие на предприятие в готовом для потребления виде или специально вырабатываемые   непосредственно на предприятии для осуществления технологических

 

или вспомогательных, сервисных целей. Вторичные энергоресурсы, или «энергетические отходы» - это энергоресурсы, образующиеся как попутные при осуществлении технологических процессов. В табл. 6.1 представлены возможные виды первичных и вторичных энергоресурсов, образующих энергетические потоки внутри предприятия. Система энергообеспечения предприятия может быть разделена на подсистемы по видам энергоносителей. В каждой из этих подсистем могут быть выделены источник энергии, система распределения, потребители, утилизаторы энергетических отходов. По взаимному расположению источника энергии и потребителей различают системы центрального и местного энергоснабжения. Все подсистемы энергообеспечения предусматривают резервирование, определяемое категорией потребителя. Подсистемы энергообеспечения различными энергоносителями, как правило, взаимосвязаны как в структурном, так и режимном отношениях.

 

  Таблица 6.1- Виды первичных и вторичных энергоресурсов

 

Первичные энергоресурсы (ПЭР)	Вторичные  энергоресурсы (ВЭР)
Топливо: уголь, кокс, горючие сланцы, отходы древесины, торф, природный газ Тепловая энергия (пар, горячая вода) Электрическая энергия Сжатый воздух Хладагенты (жидкий азот, кислород, фреон) Технологическая и хозяйственно-питьевая вода	Технологические газовые и жидкостные отходы Конденсат Отработанный пар Органические отработанные растворители Дымовые газы Биогаз Сточные воды Вентиляционные выбросы и др.

 

Одним из основных первичных энергоресурсов на промышленных предприятиях является топливо. Ему соответствует система топливообеспечения. Топливо на предприятиях сжигается в преобразовательных энергоустановках для производства тепловой или электрической энергии, а также может служить для осуществления технологических процессов, например, на металлургических, энергетических, коксохимических, нефтеперерабатывающих предприятиях. В зависимости от потребностей производства топливо может использоваться в твердом виде: уголь, кокс, горючие сланцы, – в жидком виде: мазут, дизельное топливо, бензин, в газообразном: природный газ, технологические газовые отходы. Снабжение предприятий мазутом и углем обычно производится по железнодорожным путям, газом - по технологическим газопроводам. Для Беларуси экономически целесообразно использование местных видов твердого топлива: отходов древесины и торфа. Применение отходов древесины как возобновляемого источника энергии имеет как экономическое, так и экологическое значение и требует создания инфраструктуры сбора, переработки, хранения и доставки. На территории предприятия имеется система хранения, переработки и распределения топлива.

Основными первичными энергоресурсами на любом современном предприятии являются электрическая и тепловая энергия. При централизованной системе снабжения электроэнергия поступает из энергосистемы по воздушным или кабельным линиям электропередачи на головную подстанцию предприятия и распределяется по заводским электрическим сетям между конечными потребителями. При этом происходит трансформация электрической энергии с напряжения 110 кВ и выше на входе головной подстанции до 6–10 кВ в распределительных сетях на территории завода и до 0,4–0,6 кВ – в распределительных пунктах. Тепловая энергия поступает от теплоцентралей (ТЭЦ) энергосистемы в виде пара различного давления и горячей воды разной температуры по теплосетям и распределяется к потребителям по распределительным сетям предприятия. Подсоединение теплопотребителей к тепловой сети осуществляется через тепловые пункты, на которых производится преобразование вида теплоносителя или его параметров: давления и температуры. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные – ИТП для подсоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения одного здания и центральные – ЦТП для подсоединения названных систем двух и более зданий. При децентрализованных системах энергоснабжения электрическая энергия вырабатывается собственными генераторами, работающими на паровых или газовых турбинах либо дизельных двигателях. Излишки электроэнергии предприятие может продавать энергосистеме. На отдельных предприятиях потребности в электроэнергии могут покрываться как собственными источниками, так и частично закупкой в энергосистеме. Тепловая энергия может вырабатываться на собственной заводской ТЭЦ или котельной.

Котельные работают обычно на мазуте, газе, реже на угольной пыли, древесных отходах. Значительным источником тепловой энергии на заводах с высокотемпературными технологиями являются котлы-утилизаторы, использующие тепловые отходы или вторичные энергоресурсы.Среди первичных энергоресурсов, широко применяемых для технологических целей, следует назвать сжатый воздух и хладагенты (жидкий азот, кислород, фреон). Сжатый воздух вырабатывается на заводских компрессорных станциях, электропривод которых осуществляется мощными синхронными электродвигателями. Заводы с технологическим потреблением сжиженных газов используют собственные станции сжижения или хранилища привозимых хладагентов. К системам энергообеспечения относятся также системы снабжения технологической и хозяйственно-питьевой водой, канализации, очистки и утилизации сточных вод. Современные технологии очистки производственных вод позволяют обеспечить оборотную рециркуляционную систему водоснабжения с получением биогаза, служащего топливом для выработки тепловой или электрической энергии. Рассмотрим основные направления потребления и использования перечисленных энергоресурсов. В целевом аспекте следует различать потребление энергоресурсов на технологические нужды и вспомогательные производственные и хозяйственно-бытовые нужды предприятия.

Немаловажное значение имеют режимы энергопотребления, т.е. изменение уровня потребления энергии во времени. Они определяются нуждами технологии и режимами производства или оказываемыми услугами. Поэтому возможности оптимизации энергопотребления в этом направлении лимитируются технологическими ограничениями или требуют реорганизации производства и совершенствования технологий. Оптимизация технологических процессов, конструкций и режимов работы производственного оборудования по критерию энергозатрат получила название технологического энергосбережения. Многообещающими средствами оптимизации режимов энергопотребления является использование внутризаводских систем и устройств аккумулирования, а также, при централизованном снабжении электроэнергией, - методов так называемого встречного регулирования графиков электрической нагрузки предприятия. Такое регулирование предполагает оптимизацию режимов внутризаводского потребления навстречу изменениям графика нагрузки энергосистемы с целью компенсации последних для минимизации платы за энергоресурсы. Встречное регулирование как средство оптимизации работает при наличии системы тарифов, отвечающих реальным затратам на производство, передачу и распределение электроэнергии.

Взаимозаменяемость энергоресурсов и энергоустановок ставит задачу оптимального выбора энергоносителей и компонентов систем энергохозяйства предприятия и определяет важную часть еще одного направления энергосбережения - структурного. Структурное энергосбережение в рамках предприятия или фирмы включает также оптимизацию структуры номенклатуры выпускаемой продукции или оказываемых услуг, структур применяемых сырья, технологий и производственного оборудования.

Качество и эффективность технологических процессов, конкурентоспособность готовой продукции или услуг предприятия в значительной степени определяются их энергетической эффективностью. Обеспечение последней означает эффективное энергоиспользование – уровень и структуру потребления энергоресурсов, исключающие их нерациональный расход и ненормативные потери. Этим определяется цель управления энергоиспользования (энергоменеджмента) на предприятии или фирме.

 

6.2 Энергосберегающие  технологии при производстве  пива

Наибольшее потребление энергоресурсов происходит при производстве солода и пива, значительно меньше расходуется энергии на предприятиях безалкогольного производства.

Тепло потребляют для нагрева воды, используемой на технологические нужды, термической обработки сырья и полупродуктов, сушки солода, пастеризации пива, мойки тары и технологического оборудования, на санитарные и отопительные цели.

На предприятиях пар и горячую воду часто производят в собственных котельных, но они также могут поступать по тепловой сети районной энергетической системы или заводской теплоэлектроцентрали.

Электроэнергию потребляют для транспортировки сырья, полупродукта и готовой продукции, очистки и измельчения сырья, перемешивания полупродуктов, фасовки готовой продукции, выработки холода и т.п.

6.2.1 Снижение  энергозатрат при производстве пива

Для снижения энергозатрат при проращивании солода применяют различные способы уменьшения потерь сухих веществ на дыхание. С этой целью применяют активаторы  ингбиторы  роста, позволяющие сокращать  длительность процесса проращивания. Кроме  того, для снижения расхода электроэнергии используются различные технические приемы, способствующие понижению расхода и напора воздуха при солодоращении.

При сушке солода расход электроэнергии зависит от выбранного режима сушки, конструкции солодосушилки, климатической зоны ее расположения, начальной влажности солода.

Наибольшие  энергозатраты происходят при приготовлении пивного сусла и розлива пива в бутылки.

Для получения пивного сусла используется оборудование открытого типа, что приводит к значительным потерям тепловой энергии со вторичным паром, поступающим в атмосферу.  Кроме того, потеря тепла происходит через стенки агрегатов и трубопроводов  в окружающую среду.

На передовых предприятиях используются варочные агрегаты усовершенствованной конструкции, позволяющие интенсифицировать процесс приготовления сусла и сокращать  расход тепловой энергии. В варочном цехе затраты тепловой энергии на кипячение охмеленного сусла составляют 58 % общего потребления сусла. Снижения затрат тепловой энергии в процессе кипячения сусла достигают за счет совершенствования технологии и применения нового оборудования.

Много энергии расходуется при розливе и пастеризации пива. Важный фактор снижения расхода электроэнергии при бутылочном розливе – обеспечение на каждой  линии розлива ее паспортной мощности.

При пастеризации пива можно экономить электроэнергию, используя вторичное тепло пастеризованного пива для подогрева пива, поступающего на пастеризацию, а также строго соблюдая режимы пастеризации.

     6.3 Ресурсосберегающие технологии  в пивоваренной промышленности

Для наибольшего сокращения потребления сырьевых и теплоэнергетических ресурсов, а также наибольшей степени переработки вторичных сырьевых ресурсов возможно добиться в настоящее время в пищевой промышленности. Это достигается, при применении способа утилизации отходов в пивоваренной промышленности сущность которого заключается в том, что образующуюся после экстрагирования размолотого зерна пивную дробину подвергают механическому обезвоживанию и используют ее в качестве горючего материала в специализированной печи, а фильтрат с ХГЖ 10000-15000 мг O2/л, загрязненный растворенными органическими соединениями, направляют на очистные сооружения, применяющие метановое брожение для анаэробной очистки сточных вод предприятия. При анаэробной обработке фильтрата по известному способу образующийся в процессе метанового брожения метансодержащий газ (биогаз) может быть повторно использован, например, как дополнительное горючее в процессе сжигания дробины, а воду можно вторично использовать в производственном процессе. Наряду с указанными преимуществами, известный способ имеет следующие недостатки:

- невысокая степень очистки  фильтрата методом метанового  брожения обусловливает после  очистки содержание в нем высоких  остаточных концентраций органических загрязнителей, не позволяющих сбрасывать фильтрат в канализацию; необходимо подвергать его дальнейшей доочистке дорогостоящим аэробным методом или направлять на фильтрационные поля;

-низкая скорость процесса  образования метана (метаногенеза) приводит, в свою очередь, к невысокой интенсивности всего процесса метанового брожения и небольшому количеству выхода биогаза.

На эффективность ресурсосбережения указывает улучшение экологической обстановки за счет очистки сточных вод.

На пивоваренных предприятиях в зависимости от состава и концентрации загрязнений различают следующие производственные сточные воды:

-образующиеся в результате  использования вод в основном  производстве (грязные );

-от вспомогательных операций  и процессов, при поверхностном  охлаждении аппаратуры (условно-четные);