3.4.2.5.3. Кипячение при низком избыточном давлении с накопителем тепловой энергии

Вследствие применения теплообменных установок на различных производственных участках варочного цеха обычно образуется большой избыток теплой воды, которой трудно найти применение. Однако в варочном цехе нужна горячая вода с достаточно высокой температурой, которую можно использовать для целей обогрева при небольшом подводе дополнительной теплоты. Кроме того, необходимо использовать даже небольшую разность температур и накапливать горячую воду для использования по мере появления потребности в ней. Это возможно осуществить с использованием теплоизолированных систем с накоплением тепловой энергии (рис. 3.80).

Испарившаяся в сусловарочном котле (3) вода конденсируется в конденсаторе вторичного пара (4), тогда как охлаждающая вода в противотоке нагревается до 97°С. Нагретая до 97°С вода вводится в верхнюю часть накопителя энергии (5). Этой горячей водой из верхней части накопителя энергии можно нагревать неохмеленное сусло, находящееся в сборнике (1) или затор в заторном аппарате (6). Возможны и другие объекты для обогрева, но следует обращать внимание на то, чтобы горячая вода при этом не остывала.

Горячая вода хранится в хорошо теплоизолированных накопителях энергии, при этом в процессе работы происходит постоянное смещение пограничного слоя между очень горячей и менее горячей водой соответственно расходу накопленной тепловой энергии Толщина смешанной зоны зависит от конструкции накопителя и составляет для узких накопителей лишь 10-20 см

При таких системах накопления тепловой энергии можно долгое время хранить избытки теплоты и в любой момент использовать их. При этом важно следить за тем, чтобы стремление использовать малейшие температурные перепады не привело бы к тому, что температура в накопителе опустилась до слишком низкого уровня.

Экономия первичной энергии по сравнению с традиционным кипячением без повторного использования теплоты составляет;

• для кипячения при низком избыточном давлении около 40--50%;

• для кипячения при низком избыточном давлении с накопителем энергии около 60-70%

3.4.2.6. Потребление энергии при кипячении сусла

Сусловарочный котел является самым большим потребителем энергии во всем цикле приготовления сусла. Поэтому следует совершенно точно представить, как повысить экономическую эффективность.

Потребление энергии выражается в кВт • ч или кДж, при этом:

• 1 кВт • ч = 3,6 МДж = 860 ккал.

Мы знаем также, что обычные теплоносители имеют следующую теплоту сгорания (см. также раздел 10.2.1):

• природный газ- 11,20 кВт • ч/м³;

• топочный мазут - 10,14 кВт • ч/л;

• дизельное топливо- 11,16 кВт • ч/кг;

• каменный уголь - 8,95 кВт • ч/кг.

При этом для варочного цеха можно принять КПД равным 80%, то есть в варочном цехе эффективно используется около 80% энергии.

Исходным пунктом нашего рассмотрения является потребление энергии, которое мы имеем при использовании традиционного сусловарочного котла.

Потребление энергии при нагреве сусла до кипения

Обычное неохмеленное сусло при полном наборе имеет температуру около 75°С. Чтобы довести его до кипения, требуется подведение около 3 кВт • ч/гл = 10,5 МДж теплоты.

Потребление энергии при традиционном способе кипячения

Если мы кипятим сусло 90 мин при 100°С и при этом в нашем сусловарочном котле достигается степень испарения около 12%, то нам потребуется:

• на 1 гл готового сусла около 14 кВт • ч (12 000 ккал).

Экономия энергии при переходе к кипячению при низком избыточном давлении

При кипячении с низким избыточным давлением (КНИД) общее время кипячения существенно сокращается в связи с повышением температур и ускорением процессов растворения и превращений веществ. И если вместо прежних 12% (10-15%) здесь испаряется только 5-7%, то по сравнению с традиционным кипячением экономится 6 кВт • ч/гл готового сусла, так что здесь требуется:

• на 1 гл готового сусла около 9 кВт • ч (= 7740 ккал).

Эту существенную экономию получают благодаря лишь уменьшению степени испарения.

Сделаем короткий расчет:

Задано: какова экономия при переходе к КНИД, если за год производят 1700 варок с выходом по горячему суслу 560 гл при стоимости мазута 0,43 немецких марок/л?

Для производства 1 гл сусла при традиционном способе кипячения = 14 кВт • ч/гл;

для производства 1 гл сусла =9 Квт • ч/гл

при КНИД экономия = 5 кВт • ч/гл.

теплота сгорания топочного мазута 10,14 кВт • ч/л.

Для получения первичной тепловой энергии 5 кВт • ч расход топочного мазута составит 0,49 л.

Стоимость 0,49 л мазута составит 0,21 немецких марок.

Экономический эффект составил бы:

• для 560 гл - 118 немецких марок;

• для годового производства 1700 варок - 200600 немецких марок.