制冷系統(tǒng)節(jié)能技術措施

1、制冷系統(tǒng)節(jié)能技術措施 我院從事啤酒廠設計已三十余年，經(jīng)過幾代人刻苦鉆研的學習，勵精圖治的鉆研，啤酒技術不斷引進創(chuàng)新、總結升華，逐步確立了啤酒廠設計的全新理念。制冷站是啤酒生產(chǎn)的重要一環(huán)，也是用電大戶，隨著近年來，“低碳、節(jié)能、環(huán)保”的理念深入人心，制冷站的設計除滿足生產(chǎn)使用外還需要達到高效節(jié)能、安全環(huán)保等要求。經(jīng)過幾代人的努力，涌現(xiàn)出許多技術亮點，經(jīng)過優(yōu)化和更新，已被我專業(yè)逐步應用到各個啤酒項目的設計工作中，滿足了各啤酒廠、啤酒集團節(jié)能高效的要求。一、 冰水蓄冷技術的引進 原理：該技術來源于上世紀80年代末國家實行的“峰谷電價”政策，即根據(jù)不同時間劃分不同電價，各地區(qū)有所不同，基本上在夜間采用

2、低谷電價，國家鼓勵用電大戶在低谷時段運行以達到平衡電網(wǎng)節(jié)省電費的目的。 我院最先運用啤酒廠冰水蓄冷技術，目前已廣泛運用冰水、脫氧水蓄冷上。最先用在空調(diào)領域，我院工程師從設計燕京啤酒科技大樓空調(diào)系統(tǒng)的設計基礎上移植到啤酒廠冰水蓄冷上來，原空調(diào)系統(tǒng)設計是白天高價電時段不開制冷機，晚上11點到第二天早7點低價電時段開制冷機，制備出4的冰水儲存到大型冷水罐中（2000m3），第二天只開循環(huán)泵供大樓空調(diào)，電費節(jié)省35%運行一年節(jié)省電費100萬元人民幣。我院工程師在當年華潤阜陽、華潤合肥啤酒廠改造項目中積極宣傳、推廣冰水蓄冷技術，并得到這些廠家的大力支持，不但新增了冰水儲罐還不斷加大冰水罐的容積，明顯節(jié)約

3、了電費降低了運行成本。此后在2005年青島二啤擴建項目中，我院正式把冰水蓄冷項目設計到圖紙上并注明操作規(guī)程，同年發(fā)表論文在2006年第三期“啤酒科技”全國性刊物上，運行多年來效果顯著并得到廣泛好評。見附圖1：二、冰水和脫氧水采用雙級冷卻技術冰水、脫氧水雙級冷卻也是近年來我院重點推廣的節(jié)能新技術。原理：根據(jù)逆卡諾循環(huán)的特性，在系統(tǒng)循環(huán)的蒸發(fā)過程中，在冷凝壓力穩(wěn)定的情況下，蒸發(fā)壓力越高，可以獲得更大的制冷量和制冷效率。因此在保證工藝冷卻能力不變的情況下，適當提高蒸發(fā)溫度即可以獲得更多的制冷量。啤酒廠制備冰水、脫氧水的傳統(tǒng)工藝方案是把28左右的釀造水和脫氧水一次性冷卻到2，蒸發(fā)溫度在-1左右。雙級冷

4、卻是做法是把這一過程分解成2級冷卻進行，第一級冷卻從28降到13，第二級從13冷卻到2，這樣就把一部分的蒸發(fā)工作放到了高工況下進行，另一部分蒸發(fā)工作放在原有的低工況下運行，一級冷卻蒸發(fā)溫度從-1提高到10一共提高了11，由制冷機性能曲線可以看到蒸發(fā)溫度提高1，制冷機產(chǎn)冷量提高3.8%（見附表），蒸發(fā)溫度提高10時，產(chǎn)冷量提高41.8%，在青啤滕州和青啤石家莊項目中得到了印證，我們和青島奧蘭多公司合作，采用多機頭制冷機作冰水和脫氧水一級冷卻，氨制冷機作二級冷卻，得到的結果是用2臺132KW的多機頭制冷機代替了原來2臺裝機容量250KW的A20制冷機，僅此裝機容量從2×250=500KW

5、減少到2×132264KW，運行功率減少了236KW,一年下來節(jié)省的電費達到152.40萬元。見附圖2：以下是某實際工程的分析計算：能力要求：u 釀造水溫度30；u 冰水溫度2，流量60m³/h；u 脫氧水溫度2，流量40 m³/h。 一段降溫法：冰水制備及脫氧水生產(chǎn)分別采用1套氨分板換裝置，進水溫度30，出水溫度2，制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度-1，冰水制冷量1954KW，脫氧水制冷量1302KW，總制冷量3256KW；配置2臺W-HLG20A250和2臺W-HLG20DA185螺桿式制冷壓縮機組，蒸發(fā)溫度-1，考慮系統(tǒng)阻力損失，單臺W-HLG20A250機組運行于-2/3

6、5工況下制冷量為1016KW，軸功率199KW，輸入功率214KW；單臺W-HLG20DA185機組運行于-2/35工況下制冷量為762KW，軸功率153KW，輸入功率164KW ；4臺機組總制冷量3556KW，滿足運行條件下總軸功率670KW，總輸入功率719KW。兩段降溫法：第一段氨分板換將釀造水從30降至14，生產(chǎn)能力為100m³/h，供冰水制備和脫氧水降溫用，制冷量1861KW；配置2臺W-HLG20DA185螺桿式制冷壓縮機組，蒸發(fā)溫度5，考慮系統(tǒng)阻力損失，單臺機組運行于4/35工況下制冷量為960KW，軸功率156KW，輸入功率167KW；2臺機組總制冷量1920KW，滿

7、足運行條件下總軸功率306KW，總輸入功率327KW。第二段冰水制備氨分板換，將14釀造水降至2，冰水流量60m³/h，制冷量837KW，制冷系統(tǒng)運行蒸發(fā)溫度-1。第二段脫氧水氨分板換，將14釀造水降至2，脫氧水流量40m³/h，制冷量558KW，制冷系統(tǒng)運行蒸發(fā)溫度-1。第二段降溫總制冷量1395KW，配置2臺W-HLG20DA185螺桿式制冷壓縮機組，蒸發(fā)溫度-1，考慮系統(tǒng)阻力損失，單臺機組運行于-2/35工況下制冷量為762KW，軸功率153KW，輸入功率164KW ；2臺機組總制冷量1524KW，滿足運行條件下總軸功率291KW，總輸入功率310KW。兩段降溫滿足運

8、行條件下總軸功率597KW，總輸入功率637KW。1、 一段降溫法設計方案：u 配置1臺BS-2000冰水裝置，將30釀造水直接降至2，生產(chǎn)能力60m³/h，水側阻力0.56bar。u 配置1臺BS-1400脫氧水裝置，將30釀造水直接降至2，生產(chǎn)能力40m³/h，水側阻力0.78bar。u 配置1臺KQWH100-125釀造水泵，流量100m³/h，揚程20MH2O，電機功率11KW。u 按4臺制冷機組運行考慮，滿足運行時最大排熱量為3926KW，冷凝溫度35，濕球溫度28條件下，需配置3臺CXV-472G蒸發(fā)式冷凝器，單臺蒸發(fā)式冷凝器標準排熱量2033KW，電

9、機功率35KW；3臺總標準排熱量6099KW，總電機功率105KW，設計余量15%，冷卻耗水量9.5m³/h。2、 兩段降溫法設計方案：u 第一段降溫配置1臺BS-1900冰水裝置，將30釀造水降至14，生產(chǎn)能力100m³/h，水側阻力0.27bar。u 第二段降溫配置1臺BS-900冰水裝置，將14釀造水直接降至2，生產(chǎn)能力60m³/h，水側阻力1.08bar。u 第二段降溫配置1臺BS-600脫氧水裝置，將14釀造水直接降至2，生產(chǎn)能力40m³/h，水側阻力0.9bar。u 配置1臺KQWH100-125A一次釀造水泵和1臺KQWH100-160A二

10、次釀造水泵；KQWH100-125A水泵流量100m³/h，揚程14MH2O，電機功率7.5KW；KQWH100-160A水泵流量100m³/h，揚程24MH2O，電機功率11KW。u 配置1臺200m³保溫緩沖水罐，用于儲存14釀造水。u 按4臺制冷機組運行考慮，滿足運行時最大排熱量為3853KW，冷凝溫度35，濕球溫度28條件下，需配置3臺CXV-472G蒸發(fā)式冷凝器，單臺蒸發(fā)式冷凝器標準排熱量2033KW，電機功率35KW；3臺總標準排熱量6099KW，總電機功率105KW，設計余量17%，冷卻耗水量9.5m³/h。3、 經(jīng)濟性分析：（平均電價0.

11、63元/KWh計，相同配置部份不做比較）A、 一段降溫法：u 制冷機組4臺系統(tǒng)造價約120萬元；u 冰水制備制冷系統(tǒng)造價約45萬元；u 脫氧水制冷系統(tǒng)造價約40萬元；u 釀造水泵1臺系統(tǒng)造價約5萬元；u 制冷系統(tǒng)總輸入功率835KW，系統(tǒng)每日運行電費：835*24*0.63=12,625元；B、 兩段降溫法：u 制冷機組4臺系統(tǒng)造價約110萬元；u 第一段釀造水制備制冷系統(tǒng)造價約38萬元；u 冰水制備制冷系統(tǒng)造價約35萬元；u 脫氧水制冷系統(tǒng)造價約27萬元；u 釀造水泵2臺系統(tǒng)造價約7萬元；u 保溫緩沖水罐系統(tǒng)造價約43萬元；u 制冷系統(tǒng)總輸入功率761KW，系統(tǒng)每日運行電費：761*24*0

12、.63=11,506元；4、 結論：u 一段降溫法：不同部分初投資210萬元，每日運行費用12,625元；u 兩段降溫法：不同部分初投資260萬元，每日運行費用11,506元；u 兩段降溫法較一段降溫法投資回報期（260-210）/(1.2625-1.1506)=447(天)；兩段降溫法值得提倡。3、 熱能回收技術的運用原理：利用啤酒廠生產(chǎn)過程消耗大量的蒸汽所產(chǎn)生的凝結水進行采暖或吸收式制冷。 眾所周知啤酒廠生產(chǎn)過程需要消耗大量的蒸汽，而許多廠家對蒸汽凝結水的回收利用不重視，好一些的凝結水用作洗瓶，沖洗地面，不好的就地排放，造成能源的極大浪費。我們近年來對凝結水的回收和利用做了大量的工作，目前

13、已經(jīng)形成一整套成熟的熱能回收技術，并在許多項目中使用深受廠家的歡迎。 在青島啤酒廠制冷站技改項目上，成功的運用熱能回收技術，首先在完成了制冷系統(tǒng)的基本設計之外，又在制冷站外設置了3個300立方的大型儲罐，分別是凝結水高溫罐、低溫罐、溴化鋰冰水罐。高溫罐作為收集來自糖化車間96高溫的凝結水，夏季運行時用96凝結水作溴化鋰制冷機的熱源，制備出712的冷水進入冰水罐，由水泵、板換組成一套為冰水、脫氧水一級換熱系統(tǒng)，使25的釀造水降溫到10再進氨冷的二級冷卻。用過的凝結水降溫到78后進入低溫罐暫存，再由水泵輸送到包裝車間供洗瓶之用。冬季運行時溴化鋰制冷機就不開了，把96凝結水切換到采暖系統(tǒng)，作為采暖熱

14、交換站的一次熱源，制備出80/65采暖熱水供全廠采暖。詳見附圖三四、 嚴寒地區(qū)冬季空天然冷源的利用原理：在嚴寒地區(qū)冬季利用室外的低溫條件，制備出低溫冷媒，在一段時間內(nèi)替代壓縮式電制冷做功，以達到節(jié)能的目的。傳統(tǒng)的啤酒廠制冷模式一般采用模塊化冰水機組制備冰水、脫氧水、倒酒液，發(fā)酵罐采用冷媒乙二醇間接制冷，乙二醇作為載冷劑依然采用模塊化冰水機組制備，模塊化冰水機組采用重力供液、直接蒸發(fā)的原理。這就意味著只要在進行生產(chǎn)，制冷系統(tǒng)就不能停機，一直處于工作中。利用天然體外冷卻，需要增加設備，乙二醇室外冷卻器、冬季制備冰水、脫氧水、倒酒液的板換、對應該板換的乙二醇水泵、防凍的混水泵等設施。當室外低于一定溫度時，啟用體外冷卻模式，冰水、脫氧水、倒酒液分別切換到冬季板換處制備，同時啟動室外冷卻器和乙二醇水泵，停止壓縮機運行。這種模式在吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古北部得到廣泛應用，在每年冬季最寒冷的2-3個月，可停止壓縮機運行，僅僅運行循環(huán)水泵，節(jié)能效果顯著。 針對于循環(huán)水泵的功耗，在近期也有新的設計思路。傳統(tǒng)上乙二醇冷媒采用開式系統(tǒng)，分別設置兩個高、低溫水罐穩(wěn)定流量，開式系統(tǒng)需要增加水泵的高度揚程，耗能超過