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大豆压榨成本系统改善

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成果主要完成人

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项目概况

立项背

大豆压榨蒸汽消耗是衡量企业管理水平及工艺、设备完善程度的重要KPI指标。随着油脂加工行业的迅速发展,新建、扩建的压榨油厂越来越多,企业因资金、规模、建厂时间等原因,工艺和设备存在不同程度的差异,造成压榨蒸汽单耗存在差异。蒸汽成本约占大豆压榨总成本的45%~50%,蒸汽单耗过高将增加企业单位产品的生产成本,增加出厂成本,从而降低产品市场竞争优势

中粮东海粮油工业(张家港)有限公司(以下简称东海粮油)四条压榨生产线均已投产17年以上,最早的榨油一厂达23年,蒸汽单耗与现新建工厂相比约有20%的差距。此外,随着国内政策对环境保护的日益重视,东海粮油榨油厂蒸汽供应商(附近热电厂)已逐步将使用多年的煤炉进行淘汰,改使用天然气锅炉,天然气锅炉成本更高,热电厂逐步调整了蒸汽出厂单价(涨幅80%),对东海粮油榨油厂生产成本冲击较大,压力剧增。蒸汽单价为外部不可控因素(周边仅此一家供应商),要解决加工成本问题,须从蒸汽单耗入手。为此,东海榨油厂从设备选型与结构、工艺余热回收利用、现场管理与维护等多个方面进行了焦点攻关

主要方法和创新亮

一、优化设备选型与结

1.改善加热方式,提高热能利用

调质塔是榨油厂预处理车间用于大豆/菜籽调质软化的设备,其工作原理是用间接蒸汽对大豆/菜籽进行加热,从而达到软化作用。该设备用汽量大,约占大豆压榨蒸汽消耗的25%。常规调质塔加热管为椭圆形,蒸汽通入管道对管壁外油料进行加热,单位体积内换热面积有限。东海榨油厂引入一种新型高效板式加热装置,置于调质塔顶部,使用蒸汽冷凝水对油料进行预加热,单位体积内该板换的加热面积是椭圆管的两倍,可有效提高热能利用率,降低汽耗

同类型的还有浸出车间毛油列管式换热器,亦可采用板式换热器以提高换热效率,需要注意的是板换油路通道相对较小,混合油含杂易堵塞通道,需要对混合油做进一步过滤净化处理

2.配套产能进行设备规格改

东海粮油各榨油厂生产线,在原设计基础上,均有不同程度的产能提升改造,但浸出车间蒸发系统、豆粕脱溶烘干系统未做配套提升,导致物料在设备内停留时间偏短、蒸发系统换热面积不足、二次蒸汽余热利用不完全等多项问题发生,通过对标先进,充分调研设备规格与产能之间的关系,东海榨油厂对DTDC、一蒸等设备进行了规格提升,以匹配产能,大幅降低了汽耗

现下大规模压榨油厂基本均是采用正己烷溶剂萃取油料作物中油脂的浸出法制油,提取油脂后的湿豆粕、混合油均需去除残留溶剂方可安全出厂。DTDC是榨油厂湿粕脱溶烘干设备,它的工作原理是含溶剂的湿豆粕从设备顶部逐层下料,在下料过程中伴随着蒸汽的加热作用,使湿豆粕中的溶剂残留挥发出来。车间产能提升后,单位时间内物料流量增大,在DTDC内停留时间缩短,不利于溶剂挥发,需消耗更多蒸汽。东海榨油厂通过在豆粕脱溶工段新增一段脱溶层,延长物料停留时间,有效提高了蒸汽热能利用率(豆粕加热时间过长、温度过高易导致蛋白变性,豆粕蛋白溶解度偏低,此改造需充分结合蒸汽消耗和蛋白溶解度进行考虑)。由DTDC挥发出的溶剂气体作为蒸发系统的重要热源,对混合油进行分馏(根据溶剂与油的沸点),提产后的一蒸换热面积较小,不能充分利用该热源,同理进行设备规格提升

3.系统置换,低成本代替高成

常规榨油厂浸出车间混合油蒸发冷凝系统的真空、汽提的真空采用的是蒸汽动力,可采取机械真空泵代替(综合评估电耗与汽耗的成本对比后实施)

4.自动化提升,精准控

压榨工艺中部分生产工段的蒸汽用量需根据不同工艺情况进行调节,为了确保产品质量合格,人工调节时往往会将蒸汽开大,如此便导致了产品质量过剩,造成蒸汽浪费,调节的准确性和及时性方面都存在不足。在工艺中引进自动控制阀门,与工艺温度、水分含量等数据进行连锁,实现自动控制,是降低蒸汽消耗行之有效的方法

二、工艺余热回收利

出车间的热油、冷凝水、废水、废气等夹带了热量,进行热能回收。近年更对DC排出的热风、膨化冷干箱排出的热风进行了热能回收,对蒸汽冷凝水罐闪蒸汽进行了利用,降低了蒸汽消耗

榨油厂膨化系统、豆粕烘干系统沙克龙出口废气湿度较大、温度较高,具有较高的潜热,同时该废气有特殊气味(豆腥味、粕香味、烷烃芳香烃气味),未经处理直接排放其臭气浓度超过了国标允许排放浓度。此外,发生设备故障时会有粕粉末吹入大气,不符合颗粒物排放标准

在尾气治理方案中,降温是去除异味的重要手段,结合异味治理、粉尘治理和余热利用,东海榨油厂实施了“湿式捕集、余热利用”的技术改造方案。该方案第一步是将沙克龙出口废气进行湿式捕集,通过雾状喷嘴的水雾一方面捕集尾气中的固体颗粒,另一方面在捕集过程中,将尾气余热转移至捕集水中。再将捕集水与设备进风口冷风进行换热,起到了“除尘、除味、余热利用”一举三得的改善效果

三、现场管理与维

现场管理差,存在蒸汽、冷凝水跑冒滴漏的,必然影响蒸汽消耗。车间工作的安全阀、调压阀、泄压阀工作是否正常,相关仪表等需定期调校。换热器的换热面需定期检查和清理,如果有结垢,就会影响换热效果。疏水器定期检查,是否有内漏,工作是否正常。疏水阀、蒸汽阀门、热设备表面保温

项目效

项目实施后,东海榨油四厂大豆压榨蒸汽单耗实现了约20%的降幅,经济收益达775万元/年

可推广应

压榨行业内新建或者改造连续式生产线,可借鉴本项目的设备和工艺,优化设计