烟气饱充碳浮新工艺技术在糖厂的应用总结

烟气饱充碳浮新工艺技术在糖厂的应用总结

云南临沧南华糖业有限公司   陈子华

    糖厂锅炉产生的烟道气中的CO2一直未被利用，并且越来越给企业造成环保外排的压力。2007/2008、2008/2009榨季我公司与南宁吉然公司合作，在下属的双江公司和勐省公司利用锅炉烟道气中的CO2饱充糖浆和混合汁的技术应用——烟气饱充碳浮技术。

一、项目简介

    亚硫酸法制糖存在产品质量欠佳，一般产品中SO2易超标，色值也较深，难以满足高级工业（如饮料）用糖的需要，所以很多糖厂采用糖浆磷浮来进行补救。但磷浮法的制泡过程不管是机械制泡或溶气法制泡，均有空气充入糖浆中，使二价铁离子和多元酚类被氧化，故脱色效果甚微（10~20%），只起到除杂提纯的目的而已。为了改进磷浮法的缺陷，本项目拟先采用锅炉烟道气饱充糖浆或混合汁再进行上浮气体处理，以代替部分空气和磷酸，利用CaCO3的强力吸附性能来提高上浮效果和产品质量，并为今后糖厂的烟气处理与利用开辟途径和奠定基础 。

二、烟气饱充碳浮技术应用总结

    通过两个榨季的摸索、改进与完善，效果明显并基本确定该工艺的技术条件和设备设计。目前这项技术已日趋成熟，并朝更完善的方向发展，现总结如下：

（一） 烟气饱充碳浮技术以环保作为指导思想，是糖厂创建环境友好型企业的最佳途径。

    当前环保已成全世界的主题。爱护环境，保护生态已成为全球人的努力目标。随着全球气候变暖，减少ＣＯ２的排放量，更成为迫在眉睫的任务，并且已经作为指标考核到地方政府和企业。而糖厂每个榨季燃烧大量的蔗渣和煤，排出大量的烟气，这些烟气虽然经过了处理，但仍然含有不少的粉尘和１０％—１５％的ＣＯ２。无疑这些粉尘和１０％—１５％的ＣＯ２会对周围的环境造成污染。烟气饱充碳浮技术饱充用的二氧化碳来自于经过干分离处理后的锅炉烟道气，减少了锅炉烟道气的排放量，减少温室效应，符合环保要求。此外，烟气饱充碳浮处理工艺无滤泥污染，本工艺产生的滤泥为中性或微碱性,可以与亚硫酸法滤泥一起混合生产肥料。

（二） 烟气饱充碳浮技术以创优为奋斗目标，是糖厂打造质量效益型企业的必由之路。

    首先，烟气饱充碳浮技术利用烟气饱充糖浆、混汁产生的CaCO3 的强力吸附性能及较大的比表面积来除掉部分胶体和非糖分，同时由于烟气中含有约85-90%的氮气（一种惰性气体），具有抗氧化性，有效保护糖液中二价铁离子和多元酚类，避免其和空气接触被氧化而增加色素，因此提高了糖浆、混汁的纯度，降低混汁色值。据查定数据表明，使用烟气饱充碳浮处理工艺后，饱充上浮后糖浆、混汁纯度提高1.44%，色值降低了42.61%，一般浮清汁的色值为２５００ＩＵ左右。

附表：混汁饱充碳浮调试结果汇总记录表

备注：以上每天的统计数字为每天采取12组数据的平均值（每2个小时化验一次）。

    其次，采用烟气饱充碳浮处理工艺有利于改善传统单纯的亚硫酸法的清净工艺。传统的亚硫酸法基本是在中性偏酸的条件下进行的，但烟气饱充碳浮处理工艺是采用了半碳法半硫法。碱性条件下再去硫熏中和，能更多除去多种有机和无机的非糖分。通过查定，发现在使用烟气饱充碳浮处理工艺后，在制品的色值都可以降低，较之前传统工艺，清汁色值降低18.20%，滤汁色值降低25.5%，粗糖浆色值降低19.70%，精糖浆色值降低17.53%。

    再次，用烟气饱充碳浮技术后可降低糖浆色值，相对蒸发糖浆色值平均降低30%；提高清糖浆纯度，相对蒸发糖浆纯度平均提高0.3AP以上；降低糖浆含硫量，相对蒸发糖浆含硫量平均降低30%。降低糖份损失，上浮处理其糖浆PH控制在6.2~6.6之间，避免因糖浆硫漂PH波动，在煮糖过程中的糖份转化。糖浆上浮处理因除掉大部分的钙盐、硫酸盐，减少煮糖罐积垢。２００８／２００９榨季双江公司的查定数据表明，糖浆用烟气饱充碳浮技术后，清糖浆色值比粗糖浆的色值下降３００－５００ＩＵ，含硫量下降３０％以上。２００７／２００８榨季该糖厂未用糖浆烟气饱充碳浮技术，其产品的含硫量在９.７－１８.６ＰＰＭ范围，同期对比，这个榨季其产品的含硫量在３－５ＰＰＭ范围。

    最后，用烟气饱充碳浮技术可提高成品糖的质量，成品糖能保存较长时间而不变色，完全满足对质量要求较高的行业使用。统计该糖厂连续正常使用烟气饱充碳浮技术７天（２００８.１２.２7－２００９.１.２）的数据表明，该公司产品一级Ａ（色值≤1００IU，SO2≤1０）产率为73.09%，一级B（色值≤120IU，SO2≤12）产率为26.04%，一级C（色值≤135IU，SO2≤20）产率为0.87%，一级D（色值≤150IU，SO2≤30）产率为0。再统计该糖厂连续不用烟气饱充碳浮技术７天（２００９.１.２０－２００９.１.２6）的数据表明，该公司产品一级Ａ产率为0.84%，一级B产率为42.25%，一级C产率为28.61%，一级D产率为28.30%。不同时间，甘蔗的质量不同，以上数据时间间隔稍长可能会受到甘蔗质量质量影响带来争议,为使数据更具说服力，又统计连续九天的数据(表格附后)。２００９.３.５－２００９.３.７日未使用烟气饱充碳浮技术，该公司产品一级Ａ产率为1.60%，一级B产率为56.56%，一级C产率为30.69%，一级D产率为11.14%。２００９.３.８－２００９.３.９单独使用上浮未经烟气饱充，该公司产品一级Ａ产率为0%，一级B产率为79.17%，一级C产率为15.59%，一级D产率为5.24%；２００９.３.１０－２００９.３.１２日使用烟气饱充碳浮技术该公司产品一级Ａ产率为34.22%，一级B产率为56.48%，一级C产率为8.46%，一级D产率为0.84%。可见，经过烟气饱充碳浮处理工艺再硫熏中和除去了更多色素和非糖份，减少了进入白砂糖的量。在同样的蒸发和煮糖技术条件下，白砂糖质量得到明显提高。

附表:

（三）、烟气饱充碳浮技术以经济高效为基本出发点，是糖厂投资收回周期短和降低生产成本的最佳手段。

    1、通过该技术的应用，可以减少原辅材料费用、提高产品质量和同期产品售价和减轻企业环保压力、减少环保费用。

    2、以日榨8000-10000T的糖厂计算：a.增加混汁饱充系统：饱充塔2台；撞击式反应器1台；烟气总储气罐1台；烟气分离器6台；混汁上浮系统一套；烟气风机2台；管路阀门及辅助材料一批。b.增加糖浆饱充系统：饱充罐2台；储气罐1台；洗涤塔1台；糖浆上浮系统一套；烟气风机1台；水环式真空泵1台。c.设 计、管理、调试费。大概总投资约380万元。

    再假设该甘蔗糖厂年榨100万吨，使用混汁糖浆饱充碳浮系统每年因多收回糖分的增收利润约150万元（按糖价3000元/吨，产糖率提高0.05%计算）；有20%以上的产品提高质量等级，等级差平均每吨销售价约增加100元,利润增加约240万元；硫磺总用量减少1/4节约费用约45万元（按1500元/吨计算）；絮凝剂（其中混汁上浮添加3PPM，糖浆上浮添加8PPM）增加费用约20万元（按40000元/吨计算）；增加人工费约10万元；磷酸增加费用（按5000元/吨计算）约25万元；石灰增加费用1.6万元（按500元/吨计算）：

    年增加收入:150＋240+45－20.0－25-10－1.6=378.4万元，吨糖降低成本: 378.4/12=31.5元/吨；

    项目总计吨糖降低成本31.5元/吨，投资回报率378.4/380=99.57%。

    可见，糖厂当年投入的成本基本可以收回。特别是混汁烟气饱充碳浮处理工艺是在糖厂现用的亚硫酸法处理的前段，前面已经过一次碳浮处理，除去了一部分非糖分，需要硫熏强度降低，大大减少了硫熏中和过程的硫磺、石灰使用量，而糖浆烟气饱充碳浮处理工艺是代替了现用亚硫酸法处理的二次硫熏，每年都可节约生产成本。

三、体会与改进意见

    烟气饱充碳浮技术在中试过程成效明显，同时也存在以下一些需要改善和完善的地方：
    （一）烟气干分离效果有待进一步地提高，建议配备简单的自动控制；
    （二）烟气ＣＯ２含量受锅炉负荷影响较大，建议增加酒精生产发酵过程产生的二氧化碳；
    （三） 二氧化碳饱充管道积垢生成较快，需要有备用管道，轮换使用。以后通过较长时间的运行来进一步探索如何减少积垢。
    （四） 糖汁饱充后留存有一些气泡(特别是在糖汁含胶体较多时)，它们在沉降器内浮起，明显干扰了糖汁的沉降，并会造成局部堵塞。沉降器的结构要改进以适应这种情况，将浮泡和浮渣另行分离出来。
    （五） 平流式浮清器的入汁分布和浮渣排除情况要进一步完善。

    将半碳半硫法应用在甘蔗制糖工业清净工艺的研究是一个新的课题，本课题所选择的技术条件和设备，这一方面的试验研究目前还比较欠缺，可供借鉴的资料较少，在实际应用方面还有许多方面的问题有待摸索解决。但经过在两家糖厂的中试，基本可以得出结论：用烟气饱充碳浮处理工艺后，在制品和成品的质量都可以提高，基本能达到预期提高产品质量，减少辅助材料用量和环保的目的。如果生产厂原来具备较好的质量基础，通过对混汁和糖浆都进行“烟气饱充上浮”工艺技术处理后，很有可能将产品质量提高到一个新的高度—工业用糖的水平。如此产生的效益将显著增长；而对于原来产品质量基础不是很好的厂，也可通过这一技术将成品的质量提到较高的层次，以获取更好的经济效益。可以预见到烟气饱充碳浮处理工艺用于蔗汁澄清有着广阔的前景。

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