食品加工厂由于蒸、煮、油、炸等多种加热工艺,需要消耗大量热能,产生很多低压蒸汽和高温热水,由于低压蒸汽和高温热水品位较低,很难利用,往往被直接排出作为废气废水排掉,浪费极为严重:而食品加工车间往往湿度较大,空调负荷较大,所配空调负荷往往不充足,再加之卫生要求,车间工作人员穿着厚重严实,工作舒适度较差,能量消耗也较大。因此,关注食品工业能耗的优化综合利用,不仅对于整个国家节能诚排具有重要意义,而且对于提高我国食品加工水平、控制食品加工过程的安全、提高食品质量都将具有重要社会和经济意义。为此,提出我国食品工业综合节能减排发展建议如下。
一、对大型规模化食品工业企业进行能源优化研究中国是个发展中国家,人们对食品的消费无论是从数量上还是从质量上都处在一个迅速发展的时期,这样势必对国家、区域电网和温室气体的排放都造成一定压力。食品工厂一般都使用热水、低压热蒸汽、高压蒸汽以及气体压缩制冷系统的热系统,以及利用电网可以为食品生产提供电力的发电机等。温室气体的排放和制冷剂的释放对环境和全球气候已经造成不可逆转的严重破坏。
目前,有一种适用于食品工业和零售业的提高能效的技术,叫做热、风、冷三联产产能系统(tri-generation):将微燃气轮机和吸收式冷冻机引入联产系统,利用工厂加工过程废热蒸汽和热水等低品位能源转变成需要的热蒸汽或冷冻水,同时产生电能,如图13~3所示。这样既提高了企业的能效,减少电网的压力,解决了电网季节性波动对食品工业生产造成的潜在影响,又减少了二氧化碳的排放,对环境有一定的好处。
英国Brunel大学的机械工程组织所做的研究发现,如果将制热、制冷与发电结合起来(CHRP),超市与食品加工业将减少高于30%的能耗,降低25%一50%温室气体排放量。在英国,用于制冷的能耗大约占超市总能耗的
50%,而食品零售商店占英国总能耗的5%,食品加工业占10%,因此能耗的减少将带来显著的经济效益。研究人员对如何进行废热回收并将其应用于吸收式制冷系统进行了研究。结果表明,吸收式制冷设备完全可以满足大型超市的制冷要求,可以用来冷冻和冷藏食品,从而满足食品加工业的要求。
目前,Bassols等将三联产产能系统整合氨-水吸收制冷系统成功应用到食品工厂,Santoyo等设计了一套可再生的整合溴化锂机组循环系统,利用从制冷系统产生的冷量冷却汽轮机吸入的空气,从而提高整体的能效。目前,热、电、冷三联产整合热泵系统多应用于建筑楼宇,冬天供热夏天供冷,还没有广泛应用于食品行业和食品的零售行业(如超市等)。
三联产产能系统的安装使用对于企业来说其成本最为关键,与天然气价格相对于电网价格的比值有很大的关系,一般该比值低于0.3时,tri-genera-
to三联产产能系统才能在应用上有足够的吸引力。另外,吸附式制冷机的成本和COP(能效比)的高低、微燃机的成本以及燃烧室排气传质驱动系统效率等诸多技术与成本的因素共同决定了热、电、冷三联产产能系统在食品行业的推广应用。
除了三联产产能系统技术,关于余热回收、锅炉改造以提高能源利用效率,管路改造、其他加热系统以及粗放的生产加工设备等多处都有节省能耗的空间。我们期待在各个环节新的节能技术不断涌现,整体节能技术集成企业快速成长,为食品工业节省能源、减少温室气体排放做出贡献。