制冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施

1、制冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施 我院從事啤酒廠設(shè)計(jì)已三十余年，經(jīng)過幾代人刻苦鉆研的學(xué)習(xí)，勵(lì)精圖治的鉆研，啤酒技術(shù)不斷引進(jìn)創(chuàng)新、總結(jié)升華，逐步確立了啤酒廠設(shè)計(jì)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(lái)，“低碳、節(jié)能、環(huán)?！钡睦砟钌钊肴诵模评湔镜脑O(shè)計(jì)除滿足生產(chǎn)使用外還需要達(dá)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(shù)亮點(diǎn)，經(jīng)過優(yōu)化和更新，已被我專業(yè)逐步應(yīng)用到各個(gè)啤酒項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作中，滿足了各啤酒廠、啤酒集團(tuán)節(jié)能高效的要求。一、 冰水蓄冷技術(shù)的引進(jìn) 原理：該技術(shù)來(lái)源于上世紀(jì)80年代末國(guó)家實(shí)行的“峰谷電價(jià)”政策，即根據(jù)不同時(shí)間劃分不同電價(jià)，各地區(qū)有所不同，基本上在夜間采用

2、低谷電價(jià)，國(guó)家鼓勵(lì)用電大戶在低谷時(shí)段運(yùn)行以達(dá)到平衡電網(wǎng)節(jié)省電費(fèi)的目的。 我院最先運(yùn)用啤酒廠冰水蓄冷技術(shù)，目前已廣泛運(yùn)用冰水、脫氧水蓄冷上。最先用在空調(diào)領(lǐng)域，我院工程師從設(shè)計(jì)燕京啤酒科技大樓空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上移植到啤酒廠冰水蓄冷上來(lái)，原空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是白天高價(jià)電時(shí)段不開制冷機(jī)，晚上11點(diǎn)到第二天早7點(diǎn)低價(jià)電時(shí)段開制冷機(jī)，制備出4的冰水儲(chǔ)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(fèi)節(jié)省35%運(yùn)行一年節(jié)省電費(fèi)100萬(wàn)元人民幣。我院工程師在當(dāng)年華潤(rùn)阜陽(yáng)、華潤(rùn)合肥啤酒廠改造項(xiàng)目中積極宣傳、推廣冰水蓄冷技術(shù)，并得到這些廠家的大力支持，不但新增了冰水儲(chǔ)罐還不斷加大冰水罐的容積，明顯節(jié)約

3、了電費(fèi)降低了運(yùn)行成本。此后在2005年青島二啤擴(kuò)建項(xiàng)目中，我院正式把冰水蓄冷項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(guó)性刊物上，運(yùn)行多年來(lái)效果顯著并得到廣泛好評(píng)。見附圖1：二、冰水和脫氧水采用雙級(jí)冷卻技術(shù)冰水、脫氧水雙級(jí)冷卻也是近年來(lái)我院重點(diǎn)推廣的節(jié)能新技術(shù)。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?yán)鋮s能力不變的情況下，適當(dāng)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(jí)冷

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

5、減少到2×132264KW，運(yùn)行功率減少了236KW,一年下來(lái)節(jié)省的電費(fèi)達(dá)到152.40萬(wàn)元。見附圖2：以下是某實(shí)際工程的分析計(jì)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(jìn)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(tái)W-HLG20A250和2臺(tái)W-HLG20DA185螺桿式制冷壓縮機(jī)組，蒸發(fā)溫度-1，考慮系統(tǒng)阻力損失，單臺(tái)W-HLG20A250機(jī)組運(yùn)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(tái)W-HLG20DA185機(jī)組運(yùn)行于-2/35工況下制冷量為762KW，軸功率153KW，輸入功率164KW ；4臺(tái)機(jī)組總制冷量3556KW，滿足運(yùn)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(tái)W-HLG20DA185螺桿式制冷壓縮機(jī)組，蒸發(fā)溫度5，考慮系統(tǒng)阻力損失，單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行于4/35工況下制冷量為960KW，軸功率156KW，輸入功率167KW；2臺(tái)機(jī)組總制冷量1920KW，滿

7、足運(yùn)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(yùn)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(yùn)行蒸發(fā)溫度-1。第二段降溫總制冷量1395KW，配置2臺(tái)W-HLG20DA185螺桿式制冷壓縮機(jī)組，蒸發(fā)溫度-1，考慮系統(tǒng)阻力損失，單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行于-2/35工況下制冷量為762KW，軸功率153KW，輸入功率164KW ；2臺(tái)機(jī)組總制冷量1524KW，滿足運(yùn)行條件下總軸功率291KW，總輸入功率310KW。兩段降溫滿足運(yùn)

8、行條件下總軸功率597KW，總輸入功率637KW。1、 一段降溫法設(shè)計(jì)方案：u 配置1臺(tái)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(cè)阻力0.56bar。u 配置1臺(tái)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(cè)阻力0.78bar。u 配置1臺(tái)KQWH100-125釀造水泵，流量100m³/h，揚(yáng)程20MH2O，電機(jī)功率11KW。u 按4臺(tái)制冷機(jī)組運(yùn)行考慮，滿足運(yùn)行時(shí)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(tái)CXV-472G蒸發(fā)式冷凝器，單臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器標(biāo)準(zhǔn)排熱量2033KW，電

9、機(jī)功率35KW；3臺(tái)總標(biāo)準(zhǔn)排熱量6099KW，總電機(jī)功率105KW，設(shè)計(jì)余量15%，冷卻耗水量9.5m³/h。2、 兩段降溫法設(shè)計(jì)方案：u 第一段降溫配置1臺(tái)BS-1900冰水裝置，將30釀造水降至14，生產(chǎn)能力100m³/h，水側(cè)阻力0.27bar。u 第二段降溫配置1臺(tái)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(cè)阻力1.08bar。u 第二段降溫配置1臺(tái)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(cè)阻力0.9bar。u 配置1臺(tái)KQWH100-125A一次釀造水泵和1臺(tái)KQWH100-160A二

10、次釀造水泵；KQWH100-125A水泵流量100m³/h，揚(yáng)程14MH2O，電機(jī)功率7.5KW；KQWH100-160A水泵流量100m³/h，揚(yáng)程24MH2O，電機(jī)功率11KW。u 配置1臺(tái)200m³保溫緩沖水罐，用于儲(chǔ)存14釀造水。u 按4臺(tái)制冷機(jī)組運(yùn)行考慮，滿足運(yùn)行時(shí)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(tái)CXV-472G蒸發(fā)式冷凝器，單臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器標(biāo)準(zhǔn)排熱量2033KW，電機(jī)功率35KW；3臺(tái)總標(biāo)準(zhǔn)排熱量6099KW，總電機(jī)功率105KW，設(shè)計(jì)余量17%，冷卻耗水量9.5m³/h。3、 經(jīng)濟(jì)性分析：（平均電價(jià)0.

11、63元/KWh計(jì)，相同配置部份不做比較）A、 一段降溫法：u 制冷機(jī)組4臺(tái)系統(tǒng)造價(jià)約120萬(wàn)元；u 冰水制備制冷系統(tǒng)造價(jià)約45萬(wàn)元；u 脫氧水制冷系統(tǒng)造價(jià)約40萬(wàn)元；u 釀造水泵1臺(tái)系統(tǒng)造價(jià)約5萬(wàn)元；u 制冷系統(tǒng)總輸入功率835KW，系統(tǒng)每日運(yùn)行電費(fèi)：835*24*0.63=12,625元；B、 兩段降溫法：u 制冷機(jī)組4臺(tái)系統(tǒng)造價(jià)約110萬(wàn)元；u 第一段釀造水制備制冷系統(tǒng)造價(jià)約38萬(wàn)元；u 冰水制備制冷系統(tǒng)造價(jià)約35萬(wàn)元；u 脫氧水制冷系統(tǒng)造價(jià)約27萬(wàn)元；u 釀造水泵2臺(tái)系統(tǒng)造價(jià)約7萬(wàn)元；u 保溫緩沖水罐系統(tǒng)造價(jià)約43萬(wàn)元；u 制冷系統(tǒng)總輸入功率761KW，系統(tǒng)每日運(yùn)行電費(fèi)：761*24*0

12、.63=11,506元；4、 結(jié)論：u 一段降溫法：不同部分初投資210萬(wàn)元，每日運(yùn)行費(fèi)用12,625元；u 兩段降溫法：不同部分初投資260萬(wàn)元，每日運(yùn)行費(fèi)用11,506元；u 兩段降溫法較一段降溫法投資回報(bào)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(shù)的運(yùn)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(jié)水進(jìn)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(duì)蒸汽凝結(jié)水的回收利用不重視，好一些的凝結(jié)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(fèi)。我們近年來(lái)對(duì)凝結(jié)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(shù)，并在許多項(xiàng)目中使用深受廠家的歡迎。 在青島啤酒廠制冷站技改項(xiàng)目上，成功的運(yùn)用熱能回收技術(shù)，首先在完成了制冷系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)之外，又在制冷站外設(shè)置了3個(gè)300立方的大型儲(chǔ)罐，分別是凝結(jié)水高溫罐、低溫罐、溴化鋰冰水罐。高溫罐作為收集來(lái)自糖化車間96高溫的凝結(jié)水，夏季運(yùn)行時(shí)用96凝結(jié)水作溴化鋰制冷機(jī)的熱源，制備出712的冷水進(jìn)入冰水罐，由水泵、板換組成一套為冰水、脫氧水一級(jí)換熱系統(tǒng)，使25的釀造水降溫到10再進(jìn)氨冷的二級(jí)冷卻。用過的凝結(jié)水降溫到78后進(jìn)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(yùn)行時(shí)溴化鋰制冷機(jī)就不開了，把96凝結(jié)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(yán)寒地區(qū)冬季空天然冷源的利用原理：在嚴(yán)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(shí)間內(nèi)替代壓縮式電制冷做功，以達(dá)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(jī)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(jī)組制備，模塊化冰水機(jī)組采用重力供液、直接蒸發(fā)的原理。這就意味著只要在進(jìn)行生產(chǎn)，制冷系統(tǒng)就不能停機(jī)，一直處于工作中。利用天然體外冷卻，需要增加設(shè)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(duì)應(yīng)該板換的乙二醇水泵、防凍的混水泵等設(shè)施。當(dāng)室外低于一定溫度時(shí)，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(shí)啟動(dòng)室外冷卻器和乙二醇水泵，停止壓縮機(jī)運(yùn)行。這種模式在吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古北部得到廣泛應(yīng)用，在每年冬季最寒冷的2-3個(gè)月，可停止壓縮機(jī)運(yùn)行，僅僅運(yùn)行循環(huán)水泵，節(jié)能效果顯著。 針對(duì)于循環(huán)水泵的功耗，在近期也有新的設(shè)計(jì)思路。傳統(tǒng)上乙二醇冷媒采用開式系統(tǒng)，分別設(shè)置兩個(gè)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(yáng)程，耗能超過