摘 要： 随着社会的不断发展，生态能源越来越受到政府的重视。江苏协联生物化学有限公司在生产柠檬酸系列产品过程中的附属产品-菌丝体的处理一直不甚理想，本文通过沼气干燥菌丝体工艺与计算，认为利用废弃的沼气燃烧后加热菌丝体的整套工艺具有节能、环保的双重效应，有着广阔的发展前景。
关键词：柠檬酸；菌丝体；沼气；干燥；节能；环保
中图分类号：X703 文献标识码：A
江苏协联生物化学有限公司是江苏省目前最大的柠檬酸生产企业之一，现年产无水柠檬酸、一水柠檬酸、柠檬酸钠等共计20万吨，附属产品-菌丝体，年产量为5.5万吨。菌丝体是在柠檬酸生产中产出的富含活性蛋白的饲料，是理想的家禽、牲畜饲料。但由于菌丝
体的生产工艺特点，其含水量达百分之75以上，不易长期保存，因此菌丝体的营销始终受到市场的制约，价格偏低。为增强市场的营销力度，进一步提升综合经济效益，利用柠檬酸生产过程中污水处理所产生出来的废气-沼气的热值来干燥菌丝体， 2010年我公司引进了和三门峡中天实业有限公司设计制造的滚筒干燥设备，此次项目，既利用了沼气的热值，又降低了菌丝体的含水量，从而增加了销售的途径，经济效益明显。属高效节能产品。各项排放指标均满足“国家排放标准”，达到了节能减排、生态环保要求
1 沼气燃烧干燥菌丝体的原理
沼气燃烧干燥菌丝体原理是利用直燃式热风炉燃烧沼气后，将高温（800度）烟气送到回转圆筒干燥机内，同时，含水量高的菌丝体通过上料系统也进入到干燥机内。菌丝体在干燥机内部吸收高温烟气的热量，含水量大幅降低，从而得到干燥的产品。
2 技术方案
2.1 工艺流程
现柠檬酸生产过程中附属产品-菌丝体年产量近5.5万吨，含水量75-80%，销售价格为150元/吨，由于受到市场需求的制约，菌丝体保质期仅5到6天，销售量有时稳定，每年有仅10%的菌丝体由于销售脱节而变质。
在柠檬酸生产过程中，每天产生工业废水5000立方，同时污水处理过程中，每天产生沼气30吨，并且全部从大气中浪费掉。
本技改系利用沼气经过直燃式燃烧炉，产生高温的烟气进入旋转的回转式干燥机中，同时，含水量高的菌丝体通过上料系统进入干燥机中，在干燥机内部，物料的水在高温的烟气下吸热汽化，并经引风机排出，从而达到干燥的目的。
2.2 相关干燥计算：
1 干燥需要蒸发的水份：
8000kg/h×（70%-8%）÷（1-8%）=5391kg
2 干燥所需要的热量：
Q=Q1+Q2+Q3
其中：Q1 表示蒸发水份所需热量；Q2表示物料升温所需的热量；Q3表示干燥机的热损失
水份汽化比热为：2792.6kJ/Kg·H2O
Q1=5391×2792.6=15054906KJ=3600274Kcal
Q2=C 湿×M×△T
其中：C 湿 是指物料的湿态时的比热；干物料的比热为0.377Kcal/Kg·℃
则C 湿=C 干+（4.1868-C 干）×70%
7%为物料的含水率
C 湿=0.377+（4.1868-0.377）×0.7=3.044Kcal/Kg·℃
Q2=3.044×8000×（60-20）=974080Kcal
Q3 根据干燥机的特点及其保温情况，一般取100000Kcal
Q=Q1+Q2+Q3=3600274Kcal+974080Kcal+100000Kcal=4674354Kcal
沼气提供的热量：4255×1000=4255000Kcal
故沼气提供的热量稍微小于需要热量，在实际使用时产量会有所降低，降低幅度约为15%左右。
3 蒸发水份所需风量计算（简算）：
V÷v×Ca×△T×λ=hfg×G 干×△M
其中：V 表示所需总气流量；v表示比容；Ca表示空气比热；△T表示进出干燥机空气温差。λ表示干燥时间；hfg 表示蒸发水份所需汽化潜热；G 干表示干物质重量；△M 表示物料水份变化。
所以蒸发水份风量需求：
V=2792.6×8000×（70%-8%）÷（1-8%）×0.83÷1.005÷（500-85）=29961m3/h
所以最低风量需求：29961×1.3=38950 m3/h
2.3 工艺路线：
干燥工段：湿物料 → 定量输送设备 → 封闭喂料设备→ 回转圆筒干燥机 → 封闭出料设备 → 干燥物料。
冷却粉碎工段：输送设备 → 冷却 → 粉碎→ 风运输送 → 称重打包 → 成品物料。
干燥尾汽处理：尾汽 → 旋风除尘器 → 高温布袋除尘器 → 风机 →烟囱。
工艺流程见图1。
2.4 系统主要工艺技术参数：
（1）湿菌丝体量：160吨/天。
（2）湿菌丝体含水量： 70%。
（3）干后菌丝体含水量： 8% 219m3/h。
（4）供 热 量：不低于400～450万大卡/小时。
（5）沼气消耗：1000立方米沼气（发热值4255大卡/立方米）。
（6）装机容量：150kW。
（7）占地面积：厂房内42×12米（500平方米），高7米，厂房外尾汽处理部分12×12米（144平方米）。
2.5系统工程主要设备
见表1
2.6 工艺流程特点及注意事项
工程主要特点是：该干燥型式是采用多级破碎、直接热风干燥的工艺方案。具有良好的工艺性能，干燥强度高、成品料温低、运行平稳，可得到水分均匀、色泽良好的干燥产品，最大限度降低能耗。系统简单，操作方便，自动化程度高，故障率低。
工程注意事项主要是：对操作人员和维修人员必须进行有针对性的培训并合格后才能上岗作业。作业时，严格按照操作规程进行。
2.7 系统经济性分析
2.7.1 系统投运前销售价格
1 按技术改造前经济分析：菌丝渣市场售价为180元/吨，按年销售量5.4万吨计算，年销售金额为：972万元。
2 技术改造后经济分析：干后菌丝体市场售价为1150元/吨，折合干后产品年销售量为1.85万吨，年销售金额为：2126万元。
2.7.2、技术改造成本计算：
（1）电耗
烘干设备所有电机功率合计246.85kW，设计能力为烘8吨湿渣/小时，按0.5元/度电价计算，每吨干渣用电成本：55元/吨。
（2）沼气
沼气热值21349kJ/m3，即4255卡/g，按5000卡/g标煤的到厂价约750元/吨，则沼气成本390元/吨。（热效率按60%计算）
（3）人工成本
按四班三倒需员工20名， 60万/年，成本折合为： 32.4元/吨。
（4）设备折旧
投资额200万，按十年折旧，按目前产量计算，设备折旧成本：17.4元/吨。
（5）包装袋
1元一只，每只袋可装40kg，每吨需用25只袋，包装袋成本25元/吨。
（6）其它成本
运输成本约12.3元/吨，装载机用用油3.75元/吨。
合计每干燥一顿干后菌丝体成本为535.85元/吨。按干后产品年销售量为1.85万吨计算，成本为991万元/年。
2.7.3投运后经济效益为2126-991-972=163万元/年。
注：以上经济效益分析计算是按照公司沼气无向外排放浪费计算，实际由于现阶段生产条件的制约，大量的沼气不得不向外点燃排放。
3 工程投资
菌丝体干燥工程总投资200万元，年经济效益为163万元。
4 结论
为增强市场的营销力度，进一步提升综合经济效益，社会效益和环境效益，利用柠檬酸生产过程中污水处理所产生出来的废气-沼气的热值来干燥菌丝体，既利用了沼气的热值，又降低了菌丝体的含水量，从而增加了销售的途径，经济效益明显。
参考文献
[1] 刘光文.干燥设备设计手册[M]. 机械工业出版社，2009.
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