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FOOD INDUSTRY I THEORY
文 肖莉1 刘中海1 张国玉1 杨传甲1 王贯2 辛红彬2 新疆冠农果茸股份有限公司 2.
新疆冠农番茄制品有限公司
用大量地下生水，而且生产的同时也会产生大量废水。据统计，每年的废水排放量约为150万立方米。
为了节约有限的水资源，以变废为宝，减少对环境的污染，公司决定对番茄加工产生的综合废水进行处理并回收利用。节能减排不仅关系到生态环境发展，也关系公司经济可持续发展的未来；是一项集环境效益、经济效益和社会效益三效合一的利国利民、利于企业的工程。
1. 番茄加工单位用水工艺及问题分析
（1）管杀冷冻水：国内常规的番茄加工管杀工艺是利用地下生水进行直接降温的，国产1500t 番茄酱处理能力的管杀装置设计冷冻水消耗量约为
针对番茄加工工艺耗水量大、循环利用率低、污水处理负荷重等突出问题，综合考虑番茄加工行业现状，打破传统番茄酱加工的控制特点，创新设计管杀冷冻水系统、溴化锂热水机组、植物水闭式冷却塔和真空泵机封水回收系统，从全局角度优化番茄加工全过程的循环水利用率，并集成一套适用于番茄加工废水回用自动化控制工艺，有效解决番茄加工过程存在的生水需求量大、能耗高的问题。以提高番茄生产过程中的水资源利用率，降低番茄吨酱耗水量。
前言
近年来，中东、非洲和亚洲等新兴市场的番茄消费日益增加。我国番茄加工企业在积极满足这些国际市
场需求的同时，也在大力开拓国内市场，主动建立内外均衡的市场结构，增强内生动力。未来的销售格局将由单一出口向国内外两个市场并重的格局转变。但由于我国番茄制品85%以上依靠出口，欧美的80%以上的产量自己消耗，只有百分之十几进入国际贸易市场，所以对国际市场的依赖程度远小于中国。番茄制品企业发展的核心除了调整和优化产品机构，就是节本降耗，降低成本，提升自身的市场竞争力。
番茄酱是新疆的支柱产业之一，新疆冠农番茄制品有限公司经过多年的发展目前已达到日处理番茄约12000吨，年处理番茄量50余万吨，具有年产大桶番茄酱7万吨的生产能力。番茄酱生产过程中的一大
冷凝水回收装置特点就是需要使
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100m 3/h 。通常管杀设备完全采用不锈钢材质制造，管杀套管在完好的情况下，排出的冷冻水依然很干净，正常生产时，管杀冷冻水出口温度达40℃左右，已无法满足管杀系统继续循环使用，被直接排放至番茄前处理的水力流送系统，用于番茄的清洗及输送，水资源未得到有效率的循环利用。
（2）蒸汽冷凝水：番茄加工工艺需要使用大量蒸汽，同时也会产生大量的蒸汽冷凝水。据统计，冠农番茄酱厂的7条生产线所产生的蒸汽冷凝水约为150m 3/h 。蒸汽冷凝水是由蒸汽凝结而成的无杂质的洁净的蒸馏水，水质较优，适合重新作为锅炉给水。由于蒸汽冷凝水的温度高于90℃，在未经过处理时，其他工艺及设备均无法使用，通常情况是将其直接排放污水处理。
（3）植物水：在番茄酱加工生产过程中会产生大量的番茄植物水（番茄中被蒸发出来的水分）。据统计，冠农番茄酱厂的7条生产线所产生的番茄植物水约为300m 3
/h 。由于植物水的温度在60℃左右，在未经过处理时，其他工艺及设备均无法使用，通常情况均采用直接排放。
（4）真空泵机封水：番茄酱生产线会使用大量的输送泵，输送泵的机封采用低温生水进行密封及降温。因工艺原因，各工段的输送泵布局比较分散，机封水未做到有效回收。据统计，冠农番茄酱厂的7条生产线所产生的真空泵机封水约为40m 3/h 。
2. 综合废水节能回用工艺及设备自动化改造总体设计思路
项目研究内容紧密结合番茄现有生产工艺，在原有番茄加工排水、冷却水系统的基础上，创新设计管杀
冷冻水系统、溴化锂热水机组、植物水闭式冷却塔和真空泵机封水回收系统，从系统整体的角度优化番茄加工过程中产生的废水循环再利用工艺，有效解决番茄加工过程的生水需求量大、能耗高的问题。
（1）管杀冷冻水系统的研究与设计
现阶段，番茄加工管杀冷却器的冷却段采用地下水进行降温，冷却后将其直接排至番茄清洗工段。根据项目设计需要，计划将现有管杀冷却水（井水直进直排）改造为管杀冷冻水循环水系统。项目需新增冷冻水池、冷冻水泵、冷冻循环系统。根据热量核算，计划采用闭式冷却塔和热水溴化锂机组，利用新增设施，构成一套管杀冷冻水循环降温水系统，可有效将管杀工段排出的水温由40℃降至18℃，使冷冻水可有效进行再次利用。
（2）溴化锂热水机组制冷系统的研究与设计
番茄加工需要大量使用蒸汽，同时会产生大量的蒸汽冷凝水，利用90℃蒸汽冷凝水给溴化锂热水机组提供热量，用于给新增管杀冷冻水循环系统进行降温。热量回收的同时实现蒸汽冷凝水水温由90℃降低至55℃，用于番茄清洗工段，可替代喷淋水和污泥压滤清洗滤布水的使用。
（3）植物水闭式冷却塔换热效果的研究与设计
将剩余的蒸汽冷凝水与植物水进行汇合回收，送至新增闭式冷却塔装置，使其温度由60℃降低至35℃，送至番茄前处理鼓泡清洗工段，进行番茄清洗使用。
（4）真空泵机封水回收系统的研究与设计
在冠农番茄的三个车间各设置一套真空泵机封水回用装置，根据需要新增水池、水泵、冷却等装置，可将真空泵的机封水进行有效回收、降温和循环利用，有效减少大井水用量。
（5）番茄加工中水节能回用关键技术的集成
引进国内先进的工艺技术装备，有效整合番茄加工生产工艺中蒸汽冷凝水、管杀冷冻水、蒸发植物水、真空泵机封水，利用番茄生产中富余的蒸汽冷凝水，给溴化锂热水机组提供热量，将原有工艺中温度较高的直排水进行转换回用。
3. 工艺路线
4. 改造方案的实施效果分析
（1）管杀冷却装置：利用新增冷冻水池、冷冻水泵、冷冻系统收集管杀冷冻水，通过闭式冷却塔和热水溴化锂机组，将水温降至18℃以下进行循环利用，预计可节约冷冻水循环量约为400m 3/h 。
（2）蒸汽冷凝水：将番茄各车间的蒸汽冷凝水进行回收，利用90℃
蒸汽冷凝水给溴化锂热水机组提供热
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量。热量回收的同时，可将蒸汽冷凝水水温降低至55℃以下，可替代喷淋水和污泥压滤清洗滤布水的使用。据统计，冠农番茄有三个生产车间，蒸汽冷凝水总水量约为150m 3/h 。
（3）植物水：将剩余的蒸汽冷凝水和植物水进行汇合回收，输送至新增闭式冷却塔装置，将温度降低至35℃左右后，再输送至番茄前处理鼓泡清洗工段，进行番茄清洗使用。预计可回收植物水约为300m 3/h 。
（4）真空泵机封水：将三个车间的真空泵机封水进行有效回收，利用冷却换热装置将温度降低适用范围，由循环泵将冷却后的机封水送至真空泵使用，使真空泵的机封水可实现密闭循环。预计可减少大井水约为40m 3/h 。
（5）番茄加工中水节能回用工艺系统优化。综合上述工艺设计的，
结合番茄加工现有工艺耗水量大的特点，积极引进先进技术，将番茄加工生产工艺中富余的蒸汽冷凝水、管杀冷冻水、蒸发植物水、真空泵机封水进行回
收，在能源有效转换的同时，实现水资源的循环利用。根据工艺设计需求，整合出一套适用于番茄加工的综合废水节能回收自动化控制系统。
作者简介：
肖莉（1979-），女，新疆石河子人，
主要研究机械设计制造及其自动化。
结语
冠农股份一直走在农产品加工行业的前沿，公司以“精准服务三农、实现农业现代化、创造农业品牌发展”为愿景使命，积极响应国家节水号召，研发设计出适用于番茄加工及农产品加工企业的首套废水节能回收装置。该套技术装备的应用，可为工厂节省约25%的地下水总开采量，节水效果较为显著。同时，可减少工业污水的排放量，降低对地下水体的污染，改善人类居住环境。水资源的匮乏、经济的持续增长、人口的增多，必将导致水价格的不断提高。因此，大力发展综合废水节能回用技术的研发与应用将势在必行。
5. 废水节能回收系统流程示意图
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