啤酒厂改善能效和节约成本的机会

啤酒厂改善能效和节约成本的机会向能源和工厂管理人员提供的能源之星®指南ChristinaGalitsky,NathanMartin,ErnstWorrellandBryanLehman能源分析处环境能源技术部劳伦斯伯克利国家实验室2003年9月本报告由美国环保局的气候保护合作处资助，为‖能源之星计划‖的一部分，。能源之星是一个由政府支持、以帮助企业通过优越的能效来保护环境的计划。这项工作是由环保局合同DW-89-93934401-1通过美国能源部合同DE-AC03-76SF00098所支持的。ERNESTORLANDOLAWRENCEBERKELEYNATIONALLABORATORY劳伦斯伯克利国家实验室LBNL-50934.免责声明本文是对美国政府所赞助项目的记述。尽管我们相信本文所含的信息是准确的,但是美国政府和各有关部门、加州大学校务委员会以及它们的雇员并不对本文所披露的资讯、设备、产品、工艺的准确性、完整性、实用性作任何保证、表述、暗示及承担任何法律责任,而且并非代表它们的使用将不会侵犯任何私人权益。本文所引证的任何具体商业产品、加工工艺和服务的商业名称、商标、制造厂商等并非构成或暗示获得美国政府和各有关部门、加州大学校务委员会的认可、推荐或者赞赏。本文作者所表达的观点并非代表美国政府和各有关部门以及加州大学校务委员会。劳伦斯・伯克利国家实验室是一个提供平等就业机会的雇主。i目录1.介绍......................................................................22.啤酒厂的市场..............................................................33.工艺过程介绍..............................................................64.能源使用.................................................................104.1能源的消耗和开支.....................................................104.2能源强度.............................................................125.能效的选择...............................................................146.具体生产过程的措施.......................................................206.1糖化和过滤槽工艺.....................................................206.2麦汁煮沸和冷却.......................................................206.3发酵.................................................................246.4啤酒处理技术.........................................................256.5包装技术.............................................................267.跨工艺的措施.............................................................287.1锅炉和蒸汽输配.......................................................287.2电机和使用电机的系统.................................................307.3制冷和冷却...........................................................327.4其他的公用设施.......................................................338.提高材料效率的机会.......................................................379.未来的技术...............................................................4110.总结和结论..............................................................4211.鸣谢....................................................................4512.参考文献................................................................46附录I.大型啤酒厂的地点和产能..........................................53附录II.职工在能效中的任务.............................................54附录III.能效最佳实践的能源管理系统评估................................55附录IV.改善工业能效的支持计划.........................................56ii图表表1.1997年主要啤酒厂的产品和发货价值......................................4表2.1994年麦牙酒饮料业主要的能源消耗和开支...............................10表3.1994年啤酒厂行业用电和来源...........................................11表4.估计各种酿造过程用能的百分比.........................................11表5.啤洒工业具体工艺的节能措施...........................................15表6.啤洒工业跨工艺和公用设施的节能措施...................................16表8.具体工艺的能效措施的主要节能和归本的估计..............................43表9.公用设施的能效措施的具体主要节能和归本的估计..........................44图1.1980-1999年美国的啤酒产量(百万桶).....................................3图2.美国啤酒厂的产量(百万桶)1987-1999年.................................5图3.啤酒生产的工艺过程....................................................8图4.所选择的国家和公司啤酒生产的初级能源强度.............................12图5.1998年德国按规模统计的啤酒厂耗能量..................................13图6.战略性能源管理体系的主要组成部分.....................................181啤酒厂改善能效和节约成本的机会向能源和工厂管理人员提供的能源之星®指南ChristinaGalitsky,NathanMartin,ErnstWorrellandBryanLehman能源分析处环境能源技术部劳伦斯伯克利国家实验室2003年9月摘要在美国的啤酒厂每年的能源开支超过$2亿美元（约16.5亿人民币）1。由于能源消耗是相当于啤酒生产成本的3-8%，从而使改善能效成为减低成本的一个重要途径，特别是在能源价格波动大的时期。在总结了啤酒制造过程和能源使用以后，我们会分析可供啤酒厂应用的能效机会。我们将根据已实施的措施的案例分析，以及参考技术文献，提供每项能效措施具体的主要节能。如果有可能，我们也会列出了典型的归本期。我们的研究结果表明，在现有的技术条件下，啤酒工业仍然存在着能经济有效地减少能源消耗的机会。啤酒厂高度重视他们的啤酒的质量、风味和可饮性。啤酒公司正在或预期继续向符合这些质量、风味和可饮性要求和经济有效的节能措施投入资本。对于各个单独的工厂，需要对措施在经济上，以及对不同的啤酒厂的适用性，开展进一步的研究以评估所选择的技术的实施。1本文采用2003年美元对人民币之间的平均汇率：$1美元=8.2672人民币21.介绍由于美国的制造商面对着一个竞争日益増加的全球商业环境，他们要在对产量和质量不产生消极影响之下寻找减低生产成本的机会。当今市场上不稳定的能源价格会对预期的收入产生消极的影响，成为对啤酒工业中公开上市公司的关注。能源价格的上升会使成本增加并减少他们的增值，这一点对上市和私人公司都是相同的。向能效技术和实践成功地和经济有效地投资能经得起在减低生产成本之下仍然保持生产高质量产品的挑战。更重要的是能效技术常常包括了―额外的‖收益，例如增加公司的生产力。节能是公司环境策略的一个重要组成部分。末端治理可能是昂贵和低效的，而能效常常可能是减少规范的和其他的污染排放的廉价机遇。节能可以作为向达到所谓―三重底线‖(即注重企业的社会、经济和环境责任)作出努力的一个有效策略。2政府的自愿计划注重在协助各行业通过增加能效和减少对环境的影响来改善竞争力。能源之星®是美国环护局(EPA)管理的一个自愿计划，它强调需要有力的和策略的公司能源管理计划。能源之星®为公司成功地实行能源管理计划提供了能源管理的工具和策略。目前的报告介绍了为支持能源之星®以及它在啤酒工业的工作而开展的研究。这项研究向啤酒厂提供了潜在的能效机会的资讯。可以通过网站与能源之星®联系以了解更多的在美国工业中促进有力的能源管理实践的能源管理工具。2―三重底线‖的概念是由世界可持续发展工商理事会(WBCSD)提出的。三个方面是互联的:由于社会取决于经济，而经济取决于全球的生态系统，而其健康代表着最终的底线。32.啤酒厂的市场美国的啤酒行业(行业分类代码SIC2082或NAICS312120)由大约500家公司组成并且生产大约价值$200亿美元（约1653亿人民币）的发货量(DOC,1999)。主要产品种类是罐装啤酒和整箱麦酒货品。生产设施分布全国。尽管生产过程大致上并未改变，但是行业日益移向规模经济。有超过250名雇员的大型企业占了行业中大约一半的增值(DOC,1999)。至1998年，在全国超过2000家啤酒厂中有43家大型啤酒厂占了大多数的产量(参见附录I)(RealBeer,2000)。现在啤酒厂的数量是从1933年结束禁酒时期以来的最高水平(Hein,1998)，突出了啤酒饮料行业的逢勃發展。啤酒厂产品主要包括啤酒(贮藏啤酒和麦酒)。图1显示了美国啤酒产量的历史。产量在1990年达到了顶峰，部分原因是由于在1991年生效的税法改变，即对啤酒产品加收货物税。在90年代的大多数时期中年产量的范围是2亿桶左右。3图1.1980-1999年美国的啤酒产量(百万桶)注：1990-1999的数据反映的是年历年而不是财政年度数据。资料来源:啤酒研究院,2000年。1999年是来自啤酒研究院的一个估计。3一桶啤酒是31加仑或1.2百升。4美国的啤酒产量在1990年达到了顶峰，长期(1980-1999)则显