科技成果——制糖热能集中优化控制节能技术

科技成果——制糖热能集中优化控制节能技术适用范围
轻工行业，精炼糖厂、甘蔗糖厂和甜菜糖厂等
行业现状
制糖业是关系国计民生的重要产业。

我国是世界第三大食糖生产国，2015-2016年制糖期，全国开工糖厂230多家，糖产量约为858万t。

目前，我国制糖行业普遍存在耗能高、技术装备落后、生产过程自动化和信息化管理程度低等问题，百吨糖料平均能耗约 5.1tce，是国际平均水平的1.2倍，是国外先进制糖企业的1.7倍。

糖厂的锅炉动力、蒸发、煮糖等是制糖企业主要的热力工段，其能源的合理分配使用对制糖企业能耗影响显著。

成果简介
1、技术原理
采用热能集中优化控制系统，将自动控制、优化技术、信息技术等应用于糖厂的热能管理，实现蒸发、煮糖等主要热能消耗工段的网络化自动控制，通过热力模型进行热力方案优化，实现热力系统的优化控制，使热力系统高效稳定运行，实现节约。

2、关键技术
（1）锅炉工段自动控制技术
通过建立蔗渣炉燃烧过程的蒸汽压力、炉膛负压、烟气氧含量、进料量、蔗渣水分、送风量、引风量等主要参数的数学模型，采用广义预测控制策略，实现蔗渣锅炉燃烧过程自动控制及优化燃烧过程，
提高蔗渣锅炉的燃烧效率。

（2）蒸发工段自动控制技术
开发出锤度在线检测设备的抗积垢技术，使糖浆锤度在线检测稳定可靠。

通过采取有效的糖浆液位、糖浆锤度控制策略解决多效蒸发过程的大容量滞后特性带来的控制问题，实现多效蒸发过程的自动控制。

（3）煮糖工段自动控制技术
采用母液浓度和糖膏锤度双参数控制方案，开发应用了双参数自动煮糖控制系统，实现高浓度自动煮糖，缩短煮糖时间，减少煮糖过程用汽量。

（4）糖厂多效蒸发系统最小有效能优化技术
基于有效能损失最小为目标函数建立糖厂热能优化模型，约束条件充分考虑了加热和煮糖工段的用汽条件及耗汽量，运用最优规划化理论和PSO算法，对生产过程多效蒸发系统热力方案进行集中优化，得到符合当前设备状态和生产状态的热能优化方案，并通过控制系统调节，使热能优化方案得以执行，从而达到以最小的能量消耗完成生产任务目的，显著提高节能水平。

（5）全厂组网集中优化监控技术
基于OPC通讯协议完成网络对糖厂生产数据的采集，将生产主要能耗部门锅炉、电力、压榨、澄清、蒸发、煮糖等工段能耗数据进行统—监控和优化控制管理，显著降低全厂的能耗水平。

3、工艺流程
图1 技术路线总体框图
糖厂热能集中优化及控制系统建立了糖厂锅炉动力、多效蒸发、煮糖等主要热力工段的网络控制系统，构建全厂整个生产过程的热力模型（图1、图2）。

通过网络控制系统实现各工段生产数据的在线检测和共享，对全厂的生产状况和生产能耗进行适时在线分析，并利用优化手段对全厂热力方案进行调优，实现生产流程的优化控制，最大限度地挖掘各单元设备的生产潜力，确保糖厂在既有生产装备条件下，能够以最小的能量消耗完成生产任务，达到生产节能的目的。

图2 糖厂各主要能耗工段自控系统操作界面主要技术指标
1、百吨甘蔗能耗：3.55tce（2012/13-2014/15年制糖期行业平均值为5.045tce）；
2、蒸发一效汁汽冷凝水含糖量：≤30mg/kg；
3、锅炉热水回炉利用率：98%。

技术水平
该技术获得国家发明专利4项，并于2014年3月通过中国轻工业联合会组织的成果鉴定。

目前该技术已在广西自治区5家制糖企业成功应用，节能效果良好。

典型案例
典型用户：广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司、广西来宾永鑫糖业有限公司、广西都安永鑫糖业有限公司、广西合浦西场永鑫糖业有限公司、广西大新雷平永鑫糖业有限公司等。

典型案例1
项目名称：广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司热能集中优化控制项目建设规模：日榨甘蔗7500t（年处理100万t蔗）。

项目建设条件：亚硫酸法甘蔗糖厂。

主要建设或改造内容：糖厂实施热能集中优化控制系统。

主要设备为锅炉工段DCS控制系统、澄清蒸发工段DCS自动控制系统、煮糖自动控制系统、全厂组网集中优化监控系统、“两化”融合信息系统。

项目投资额1486万元，项目建设期5个月。

项目节能量14950tce，项目碳减排量39468tCO2。

项目年经济效益约为740万元，投资回收期约2年。

典型案例2
项目名称：广西大新县雷平永鑫糖业有限公司热能集中优化控制项目建设规模：日榨甘蔗12000t（年处理约128万t）。

项目建设条件：亚硫酸法甘蔗糖厂。

主要建设或改造内容：对锅炉、蒸发、煮糖等糖厂重点工段进行了自动控制系统改进、同时安装了全厂组网集中优化监控系统及“两化”融合信息系统。

主要设备为锅炉工段DCS控制系统、澄清蒸发工段DCS自动控制系统、煮糖自动控制系统、全厂组网集中优化监控系统、“两化”融合信息系统。

项目投资额1898万元，项目建设期4个月。

项目节能量20400tce，碳减排量53856tCO2。

项目年经济效益为963.00万元，投资回收期约2年。

市场前景
由于我国制糖业自动控制技术水平相对还比较低，在糖厂热能集中优化控制系统方面经验积累有限，现有的节能设备和技术成果主要
是在生产的某一局部环节发挥节能的作用，鉴于此该技术将具有较大的推广应用潜力。

预计到2020年，该技术在行业内的推广比例将达到20%，项目总投资2亿元，可形成的年节能能力约22万tce，年碳减排能力约58万tCO2。