CN101839471A - 啤酒生产中冷却热水再利用*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种啤酒生产余热回收利用控制***,包括糖化车间热水暂储罐、锅炉车间热水储罐、锅炉车间蒸汽罐、投料水池,水管及阀门,糖化车间热水暂储罐其下部与投料池连通,其上部通过第一溢流管与锅炉车间热水储罐连通、通过第二溢流管与灌装车间热水储罐连通,锅炉车间热水储罐与蒸汽罐连通,其中第一溢流管低于第二溢流管高度H。将糖化车间热水暂储罐直接用于向投料池内提供投料用水,不仅有利于防止原有糖化车间内多余热水被排放造成资源浪费,还避免了用蒸汽再次将冷水加热后用于投料水的麻烦和资源浪费,糖化车间内的多余热水还可以被再次利用于其他领域,采用PLC自动控制实现多余热水的自动合理利用,非常利于推广实施。
Description
一、技术领域:
本发明涉及一种啤酒生产行业的余热回收利用技术,特别是涉及一种啤酒生产中冷却热水再利用***。
二、背景技术:
啤酒生产企业在生产啤酒的过程中,要产生大量用于冷却产生的(85℃)热水,这部分热水被自身再利用只能消化40%左右。啤酒生产首先要做麦汁,根据目前国内绝大部分啤酒生产企业的实际状况:糖化工艺完成后的热麦汁通过薄板冷却器热交换(逆向对流冷却)后,麦汁进入发酵罐发酵,冷却水流入置于糖化车间楼顶的热水暂储罐内,糖化车间热水暂储罐的冷却热水目前仅提供给糖化车间投料和洗糟、洗涤利用。由于这部分热水被自身再利用只能消化40%左右,糖化车间热水暂储罐内多余的冷却后产生的热水在储罐满后自动溢流排掉,造成很大浪费,另外用于投料池的85℃水还需要加凉水降到60℃,仍然造成能源和水资源浪费。
以一个年产20万吨啤酒的企业计算,冷却一吨100℃麦汁需要1.2吨的5℃冷却水,热交换后的水温85℃,麦汁被冷却至8℃。热水产生量:200000吨×1.2=240000吨,剩余60%无法利用而被排掉,这部分水的当量热值为:240000000kg×60%×(85-20)℃×4.2j/℃.kg=3.93×1010kj,折标煤:3.93×1010kcal×0.03412kg/mj=1340.92吨标煤。按全国啤酒生产平均吨酒消耗标煤66.78公斤核算,采用本余热回收利用技术,其节煤率:1340.92吨/(200000吨×66.78/1000)=0.1004=10.04%。未全部回收浪费资金:一吨标煤按1000元、一吨水按3.5元计算,合计(仅热水部分)浪费资金:1340.92吨×1000元/吨+240000吨×60%×3.5/吨=1340920+504000=184.49万元/年。
三、发明内容:
本发明就是基于现有技术的不足,提供一种啤酒生产中冷却热水再利用***。
技术方案:
一种啤酒生产中冷却热水再利用***,包括用于盛装冷却热水的糖化车间热水暂储罐、投料池,糖化车间热水暂储罐下端与投料池连通,其中,糖化车间热水暂储罐侧壁分别设有第一溢流管和第二溢流管,其中第二溢流管高于第一溢流管,其高度差为H,所述第一溢流管通过液位自控阀T1与锅炉车间热水储罐连通,锅炉车间热水储罐通过水软化处理装置以及锅炉上水泵与锅炉连通,锅炉的输出蒸汽管通过蒸汽进气阀T2与用热单位19连通;所述第二溢流管与罐装车间热水储罐连通,罐装车间热水储罐通过PLC控制***与用水单位连通。
所述PLC控制***为:在罐装车间热水储罐的底部设有出水口并安装有水泵,在罐装车间热水储罐侧壁安装有液位传感器,该传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接;所述水泵的电源线通过继电器与变频器的电源输出端连接,变频器的信号输入端与PLC的一个信号输出端连接;PLC的另一个信号输出端与蒸汽进气阀T2连接;当液位低于特定限水位A时,PLC控制蒸汽进气阀T2打开,当液位升到特定水位A时,液位传感器向PLC传输一个触发信号IN0,此时PLC发出一控制信号OUT1通过变频器控制水泵开始工作,同时PLC发出另一控制信号OUT2控制蒸汽进气阀T2关闭;在所述水泵出水管上安装有压力传感器,该压力传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连通,当用热单位19停止用热时,水泵出水管内水压增加,当水压达到特定值时,压力传感器向PLC发出触发信号,PLC控制水泵关闭。
来自水泵出水管的热源和蒸汽管内热源通过PLC实现两热源互锁控制。
出水管上的压力传感器随着压力增加向PLC输入不同信号,PLC根据该变化的压力信号向变频器输出不同的控制信号,使其输出不同频率的电源信号从而控制水泵转速变化。
所述水泵的转速随其出水管内压力增加而增加。
糖化车间热水暂储罐上的两溢流管之间高度差H为300~500mm。
在所述罐装车间热水储罐上端还设有溢流管。
在罐装车间热水储罐设置有温度传感器,该温度传感器探头与PLC的信号输入端连接,当温度低于65度时,水泵停止工作,同时蒸汽进气阀T2打开,PLC的信号输出端与微机或数字表头显示器连接以显示罐装车间热水储罐内侧水温。
在锅炉车间热水储罐内侧设置有温度传感器,该温度传感器探头与PLC的信号输入端连接,PLC的信号输出端与微机或数字表头显示器连接以显示锅炉车间热水储罐内侧水温。
所述PLC型号为西门子s7-200或s7-300或S7-400系列,或者为三菱FX1N系列或FX2N系列或FX3UX系列,或者为欧姆龙CPM系列或GQ系列或CP1系列或C200H系列或CJ系列或CS系列。
所述变频器型号为西门子变频器,或者为ABB变频器。
本发明的有益效果:
1、本发明在糖化车间热水暂储罐上分别设有向锅炉车间热水储罐提供热水的第一溢流管和向罐装车间供热水的第二溢流管,第二溢流管高于第一溢流管溢流管300mm~500mm。将糖化车间热水暂储罐内的冷却热水用于向投料用水之外,还将糖化车间内剩余热水资源分别排放至锅炉车间热水储罐和罐装车间热水储罐内,再通过PLC自动控制***进行合理控制利用,有效利用多余的热水资源,从而达到节约资源、能源的目的,并且通过自动控制***适时供热,大量减轻工人劳动量。
2、糖化车间热水暂储罐冷却用的热水被全部利用,节煤率:894.22吨/200000吨×66.78/1000=0.06695=6.695%。价值:一吨标煤按1000元、一吨水按3.5元计算,因冷却热水被回收利用合计的节约资金:894.22吨×1000元/吨+240000吨×40%×3.5/吨=894220+336000=123万元/年。
锅炉由于进水温度有原来的20℃提高到85℃,锅炉节煤11%(引用车得福、刘银河编写的《供热锅炉及其***节能》:进水温度每提高6℃,锅炉节煤1%)。经过实测罐装车间用于供热能降低蒸汽消耗33%。
3、本发明的啤酒生产中冷却热水再利用***通过采集水泵出水管内水压大小,PLC控制变频器为水泵提供不同频率的电源,使罐装车间内的热能与来自蒸汽罐内的热能实现互锁配合使用,水泵出水管上的压力传感器不仅起到控制水泵转速的作用,还能使PLC自动控制水泵关闭,无需人工操作,自控效率高、节省人力、合理利用资源,非常利于推广实施。
四、附图说明:
图1是本发明的自动控制***结构示意图之一;
图2是图1中采用PLC自动控制电路示意图;
图3是本发明的自动控制***结构示意图之二;
图4是图3中采用PLC自动控制电路示意图。
图中标号1为糖化车间热水暂储罐,2为锅炉车间热水储罐,3为投料池,4为罐装车间热水储罐,5为PLC,6为锅炉,7为液位自动控制阀T1,8为手动阀,9为液位传感器,10为水泵,11为压力传感器,12为水泵输出管道,13为水软化处理装置,14为蒸汽进气控制阀T2,15为与投料池连通的热水水管,16为第一溢流管,17为第二溢流管,18为罐装车间热水储罐溢流管,19为用热单位,20为冷水进水管,21为变频器,22为蒸汽管,23为位于锅炉车间热水储罐内的温度传感器,24为锅炉车间热水储罐温度显示表头,25为位于罐装车间内温度传感器,26为锅炉车间热水储罐温度显示表头。
五、具体实施方式:
实施例一:参见图1、图2,一种啤酒生产中冷却热水再利用***,包括用于盛装冷却热水的糖化车间热水暂储罐1、投料池3,糖化车间热水暂储罐1下端与投料池3连通,在投料池3内还连通有冷水进管20,从糖化车间热水暂储罐1排出的大约40%的85℃的热水提供给糖化车间投料和洗糟、洗涤利用,其中投料池的进水管热水与冷水混合后形成60℃的投料水进入投料池3。
糖化车间热水暂储罐1侧壁分别设有第一溢流管16和第二溢流管17,其中第二溢流管17高于第一溢流管16,其高度差为H。
所述第一溢流管16通过液位自控阀T1与锅炉车间热水储罐2连通,锅炉车间热水储罐2通过水软化处理装置13以及锅炉上水泵与锅炉6连通,锅炉的输出蒸汽管通过蒸汽进气阀T2与用热单位19连通。
所述第二溢流管17与罐装车间热水储罐4连通,罐装车间热水储罐4通过PLC控制***与用水单位19连通。
所述PLC控制***为:在罐装车间热水储罐4的底部设有出水口并安装有水泵10,在罐装车间热水储罐侧壁安装有液位传感器9,该传感器的信号输出端9与PLC的信号输入端连接;所述水泵10的电源线通过继电器与变频器21的电源输出端连接,变频器21的信号输入端与PLC的一个信号输出端连接;PLC的另一个信号输出端与蒸汽进气阀T2连接;当液位低于特定限水位A时,PLC控制蒸汽进气阀T2打开,当液位升到特定水位A时,液位传感器向PLC传输一个触发信号IN0,此时PLC发出一控制信号OUT1通过变频器控制水泵10开始工作,同时PLC发出另一控制信号OUT2控制蒸汽进气阀T2关闭;在所述水泵出水管12上安装有压力传感器11,该压力传感器11的信号输出端与PLC的信号输入端连通,当用热单位19停止用热时,水泵出水管12内水压增加,当水压达到特定值时,压力传感器向PLC发出触发信号,PLC控制水泵关闭。
来自水泵出水管12的热源和蒸汽管22内热源通过PLC实现两热源互锁控制。
水泵出水管12上的压力传感器11随着压力增加向PLC输入不同信号,PLC根据该变化的压力信号向变频器输出不同的控制信号,使其输出不同频率的电源信号从而控制水泵10转速变化。
所述水泵10的转速随其出水管12内压力增加而增加。
糖化车间热水暂储罐上的两溢流管之间高度差H为300~500mm。
所述PLC型号为西门子s7-200或s7-300或S7-400系列,或者为三菱FX1N系列或FX2N系列或FX3UX系列,或者为欧姆龙CPM系列或CQ系列或CP1系列或C200H系列或CJ系列或CS系列。
所述变频器型号为西门子变频器,或者为ABB变频器。可编程控制器(PLC)可选在西门子、三菱、欧姆龙型号。
1、西门子,型号:
s7-200,s7-300,S7-400系列,具体型号部分列举以下:
6ES7212-1AB23-0XB0 6ES7212-1BB23-0XB0 6ES7214-1AD23-0XB0 6ES7214-1AD23-0XB8
6ES7214-1BD23-0XB8 6ES7214-2AD23-0XB0 6ES7214-2AD23-0XB8 6ES7214-2BD23-0XB0
6ES7216-2AD23-0XA0 6ES7216-2AD23-0XB0 6ES7216-2AD23-0XB8 6ES7216-2BD23-0XB0
6ES7216-2BD23-0XB8 6ES7307-1BA00-0AA0 6ES7307-1EA00-0AA0 6ES7307-1KA01-0AA0
6ES7312-1AD10-0AB0 6ES7313-5BE01-0AB0 6ES7313-6CE01-0AB0 6ES7314-1AF11-0AB0
6ES7314-6CF02-0AB0 6ES7315-2AG10-0AB0 6ES7321-1BH02-0AA0 6ES7407-0KA01-0AA0
6ES7412-2XG04-0AB0
2、三菱,型号:
FX1N系列,如:
FX1N-60MR-001;FX1N-40MR-001;FX1N-24MR-001;FX1N-14MR-001;FX1N-60MR-D;FX1N-40MR-D;FX1N-24MR-D
FX2N系列,型号如:
FX2N-128MR-001;FX2N-80MR-001;FX2N-64MR-001;FX2N-48MR-001;FX2N-32MR-001;FX2N-16MR-001;FX2N-80MR-D;FX2N-64MR-D
FX3UX系列,型号如:
FX3U-128MR-ES-A;FX3U-80MR-ES-A;FX3U-64MR-ES-A;FX3U-48MR-ES-A;FX3U-32MR-ES-A;FX3U-16MR-ES-A
3、欧姆龙,型号:
CPM系列:
CPM1A、CPM2A、CPM2C
CQ系列:CQM1H
CP1系列:CP1H、CP1L
C200H系列;C200Hx
CJ系列:CJ1M、CJ1G、CJ1H
CS系列:CS1G、CS1H
……
变频器可选择西门子、ABB型号
西门子变频器型号:
6SE6440-2UC11-2AA1;6SE6440-2UC12-5AA1;6SE6440-2UC13-7AA1;6SE6440-2UC15-5AA1;6SE6440-2UC17-5AA1;6SE6440-2UC21-1BA1;6SE6440-2UC21-5BA1;6SE6440-2UC22-2BA1;6SE6440-2UC23-0CA1;6SE6440-2UC24-0CA1;6SE6440-2UC25-5CA1;6SE6440-2UC27-5DA1;6SE6440-2UC31-1DA1;6SE6440-2UC31-5DA1;6SE6440-2UC31-8EA1
ABB变频器型号:
ACS550-01-044A-4 ACS550-01-059A-4 ACS550-01-096A-4;ACS550-01-124A-4 ACS550-01-03A3-4ACS550-01-04A1-4;ACS550-01-06A9-4 ACS550-01-08A8-4 ACS550-01-012A-4;ACS550-01-015A-4ACS550-01-023A-4 ACS550-01-031A-4;ACS550-01-038A-4 ACS550-01-072A-4 ACS550-01-157A-4ACS510-01-04A1-4 ACS510-01-05A6-4 ACS510-01-025A-4;ACS510-01-07A2-4 ACS510-01-09A4-4ACS510-01-012A-4;ACS510-01-017A-4 ACS510-01-031A-4 ACS510-01-195A-4;ACS510-01-03A3-4+B05ACS510-01-04A1-4 ACS510-01-05A6-4;ACS510-01-07A2-4 ACS510-01-046A-4 ACS510-01-060A-4;ACS350-01E-02A4-2 ACS350-01E-04A7-2 ACS350-03E-01A2-4;ACS350-03E-02A4-4 ACS350-03E-05A6-4ACS350-03E-07A3-4;ACS350-03E-44A0-4 ACS350-01E-02A4-2 ACS350-01E-04A7-2;ACS350-01E-06A7-2ACS350-01E-07A5-2 ACS350-01E-09A8-2;ACS350-03E-01A2-4 ACS350-01E-06A7-2;ACS800-01-0003-3+P90ACS800-11-0100-7;ACS800-04-0003-3+P90 ACS800-11-0016-3 ACS800-11-0020-3;ACS800-11-0030-5ACS800-11-0040-5 ACS800-11-0050-5;ACS800-11-0120-5 ACS800-11-0060-7 ACS800-11-0070-7
实施例二:参见图3、图4,编号与实施例一相同,意义相同,相同之处不重述,不同的是:在锅炉车间热水储罐2内侧设置有温度传感器探头23,该温度传感器探头9与PLC的信号输入端连接,当温度低于65度时,水泵停止工作,同时蒸汽进气阀T2打开,PLC的信号输出端与微机(附图中为显示)或数字表头显示器24连接以显示锅炉车间热水储罐2内侧水温。
在罐装车间热水储罐4内侧设置有温度传感器探头25,该温度传感器探头与PLC的信号输入端连接,PLC的信号输出端与微机(附图中为显示)或数字表头显示器26连接以显示罐装车间热水储罐4内侧水温。
实施例三:参见图1,编号与实施例一相同,意义相同,相同之处不重述,不同的是:在所述罐装车间热水储罐4上端还设有溢流管18。
Claims (10)
1.一种啤酒生产中冷却热水再利用***,包括用于盛装冷却热水的糖化车间热水暂储罐、投料池,糖化车间热水暂储罐下端与投料池连通,其特征在于,糖化车间热水暂储罐侧壁分别设有第一溢流管和第二溢流管,其中第二溢流管高于第一溢流管,其高度差为H,所述第一溢流管通过液位自控阀T1与锅炉车间热水储罐连通,锅炉车间热水储罐通过水软化处理装置以及锅炉上水泵与锅炉连通,锅炉的输出蒸汽管通过蒸汽进气阀T2与用热单位连通;所述第二溢流管与罐装车间热水储罐连通,罐装车间热水储罐通过PLC控制***与用水单位连通。
2.根据权利要求1所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,所述PLC控制***为:在罐装车间热水储罐的底部设有出水口并安装有水泵,在罐装车间热水储罐侧壁安装有液位传感器,该传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接;所述水泵的电源线通过继电器与变频器的电源输出端连接,变频器的信号输入端与PLC的一个信号输出端连接;PLC的另一个信号输出端与蒸汽进气阀T2连接;当液位低于特定限水位A时,PLC控制蒸汽进气阀T2打开,当液位升到特定水位A时,液位传感器向PLC传输一个触发信号IN0,此时PLC发出一控制信号OUT1通过变频器控制水泵开始工作,同时PLC发出另一控制信号OUT2控制蒸汽进气阀T2关闭;在所述水泵出水管上安装有压力传感器,该压力传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连通,当用热单位停止用热时,水泵出水管内水压增加,当水压达到特定值时,压力传感器向PLC发出触发信号,PLC控制水泵关闭。
3.根据权利要求2所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,出水管上的压力传感器随着压力增加向PLC输入不同信号,PLC根据该变化的压力信号向变频器输出不同的控制信号,使其输出不同频率的电源信号从而控制水泵转速变化。
4.根据权利要求3所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,所述水泵的转速随其出水管内压力增加而增加。
5.根据权利要求1所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,糖化车间热水暂储罐上的两溢流管之间高度差H为300~500mm。
6.根据权利要求1所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,在所述罐装车间热水储罐上端还设有溢流管。
7.根据权利要求1-6任一项所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,在罐装车间热水储罐内侧设置有温度传感器探头,该温度传感器探头与PLC的信号输入端连接,当温度低于65度时,水泵停止工作,同时蒸汽进气阀T2打开,PLC的信号输出端与微机或数字表头显示器连接以显示罐装车间热水储罐内侧水温。
8.根据权利要求1-6任一项所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,在锅炉车间热水储罐内侧设置有温度传感器探头,该温度传感器探头与PLC的信号输入端连接,PLC的信号输出端与微机或数字表头显示器连接以显示锅炉车间热水储罐内侧水温。
9.根据权利要求1所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,所述PLC型号为西门子s7-200或s7-300或S7-400系列,或者为三菱FX1N系列或FX2N系列或FX3UX系列,或者为欧姆龙CPM系列或CQ系列或CP1系列或C200H系列或CJ系列或CS系列。
10.根据权利要求1所述的啤酒生产中冷却热水再利用***,其特征在于,所述变频器型号为西门子变频器,或者为ABB变频器。
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