制冷系统节能技术措施

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1、制冷系统节能技术措施我院从事啤酒厂设计已三十余年，经过几代人刻苦钻研的学习，励精 图治的钻研，啤酒技术不断引进创新、总结升华，逐步确立了啤酒厂设计 的全新理念。制冷站是啤酒生产的重要一环，也是用电大户，随着近年来 “低碳、节能、环保”的理念深入人心，制冷站的设计除满足生产使用外 还需要达到高效节能、安全环保等要求。经过几代人的努力，涌现出许多 技术亮点，经过优化和更新，已被我专业逐步应用到各个啤酒项目的设计 工作中，满足了各啤酒厂、啤酒集团节能高效的要求。一、冰水蓄冷技术的引进原理：该技术来源于上世纪80 年代末国家实行的“峰谷电价”政策， 即根据不同时间划分不同电价，各地区有所不同，基本上在

2、夜间采用低谷 电价，国家鼓励用电大户在低谷时段运行以达到平衡电网节省电费的目的。我院最先运用啤酒厂冰水蓄冷技术，目前已广泛运用冰水、脱氧水蓄 冷上。最先用在空调领域，我院工程师从设计燕京啤酒科技大楼空调系统 的设计基础上移植到啤酒厂冰水蓄冷上来，原空调系统设计是白天高价电 时段不开制冷机，晚上 11 点到第二天早7 点低价电时段开制冷机，制备出 4C的冰水储存到大型冷水罐中（2000m3）,第二天只开循环泵供大楼空调， 电费节省 35%运行一年节省电费100 万元人民币。我院工程师在当年华润 阜阳、华润合肥啤酒厂改造项目中积极宣传、推广冰水蓄冷技术，并得到 这些厂家的大力支持，不但新增了冰水储

3、罐还不断加大冰水罐的容积，明 显节约了电费降低了运行成本。此后在 2005 年青岛二啤扩建项目中，我院 正式把冰水蓄冷项目设计到图纸上并注明操作规程，同年发表论文在2006 年第三期“啤酒科技”全国性刊物上，运行多年来效果显著并得到广泛好 评。见附图 1：.-Ifk:瑕據水壬鬲护贡0=rOW=/软駅M二、冰水和脱氧水采用双级冷却技术冰水、脱氧水双级冷却也是近年来我院重点推广的节能新技术。原理：根据逆卡诺循环的特性，在系统循环的蒸发过程中，在冷凝压 力稳定的情况下，蒸发压力越高，可以获得更大的制冷量和制冷效率。因 此在保证工艺冷却能力不变的情况下，适当提高蒸发温度即可以获得更多 的制冷量。啤酒厂

4、制备冰水、脱氧水的传统工艺方案是把28C左右的酿造水和脱 氧水一次性冷却到2C,蒸发温度在-1C左右。双级冷却是做法是把这一 过程分解成2级冷却进行，第一级冷却从28C降到13C，第二级从13C 冷却到2C,这样就把一部分的蒸发工作放到了高工况下进行，另一部分 蒸发工作放在原有的低工况下运行，一级冷却蒸发温度从TC提高到10C 一共提高了 11C，由制冷机性能曲线可以看到蒸发温度提高1C,制冷机 产冷量提高3.8% （见附表），蒸发温度提高10C时，产冷量提高41.8%, 在青啤滕州和青啤石家庄项目中得到了印证，我们和青岛奥兰多公司合作 采用多机头制冷机作冰水和脱氧水一级冷却，氨制冷机作二级冷

5、却，得到 的结果是用2台132KW的多机头制冷机代替了原来2台装机容量250KW的 A20制冷机，仅此装机容量从2X250=500KW减少到2X132 = 264KW，运行 功率减少了 236KW, 一年下来节省的电费达到152.40万元。见附图2：以下是某实际工程的分析计算：能力要求：酿造水温度30C;冰水温度2C,流量60m3 /h; 脱氧水温度2C,流量40 m3 /ho一段降温法：冰水制备及脱氧水生产分别采用1套氨分板换装置，进水温度30C,出水温度2C, 制冷系统蒸发温度TC，冰水制冷量1954KW,脱氧水制冷量1302KW,总制冷量3256KW; 配置2台W-HLG20IIIA25

6、0和2台W-HLG20IIIDA185螺杆式制冷压缩机组，蒸发温度TC, 考虑系统阻力损失，单台W-HLG20IIIA250机组运行于-2C/35C工况下制冷量为1016KW, 轴功率199KW，输入功率214KW;单台W-HLG20IIIDA185机组运行于-2C/35C工况下制 冷量为762KW，轴功率153KW，输入功率164KW ; 4台机组总制冷量3556KW，满足运行 条件下总轴功率670KW，总输入功率719KW。两段降温法：第一段氨分板换将酿造水从30C降至14C，生产能力为100m3/h,供冰水制备和 脱氧水降温用，制冷量1861KW;配置2台W-HLG20IIIDA185螺

7、杆式制冷压缩机组，蒸发 温度5C,考虑系统阻力损失，单台机组运行于4C/35C工况下制冷量为960KW，轴功 率156KW,输入功率167KW; 2台机组总制冷量1920KW,满足运行条件下总轴功率306KW, 总输入功率 327KW。第二段冰水制备氨分板换，将14C酿造水降至2C,冰水流量60m3 /h,制冷量837KW, 制冷系统运行蒸发温度TC。第二段脱氧水氨分板换，将14C酿造水降至2C,脱氧水流量40m3 /h,制冷量558KW, 制冷系统运行蒸发温度TC。第二段降温总制冷量1395KW，配置2台W-HLG20IIIDA185螺杆式制冷压缩机组，蒸 发温度TC，考虑系统阻力损失，单台

8、机组运行于-2C/35C工况下制冷量为762KW, 轴功率153KW,输入功率164KW ; 2台机组总制冷量1524KW，满足运行条件下总轴功率 291KW，总输入功率310KW。两段降温满足运行条件下总轴功率597KW，总输入功率637KW。1、一段降温法设计方案：配置1台BS-2000冰水装置，将30C酿造水直接降至2C,生产能力60m3 /h,水侧阻力0.56bar。配置1台BS-1400脱氧水装置，将30C酿造水直接降至2C,生产能力40m 3/h，水侧阻力0.78bar。 配置1台KQWH100-125酿造水泵，流量100m3 /h,扬程20MH 0,电机功率211KW。 按4台制

9、冷机组运行考虑，满足运行时最大排热量为3926KW，冷凝温度 35C，湿球温度28C条件下，需配置3台CXV-472G蒸发式冷凝器，单台 蒸发式冷凝器标准排热量2033KW，电机功率35KW; 3台总标准排热量 6099KW，总电机功率105KW，设计余量15%,冷却耗水量9.5m3/h。2、两段降温法设计方案：第一段降温配置1台BS-1900冰水装置，将30C酿造水降至14C，生产能 力 100m3 /h，水侧阻力 0.27bar。第二段降温配置1台BS-900冰水装置，将14C酿造水直接降至2C,生产 能力60m3/h，水侧阻力1.08baro第二段降温配置1台BS-600脱氧水装置，将1

10、4C酿造水直接降至2C,生 产能力40m3/h，水侧阻力0.9bar。配置1台KQWH100-125A 一次酿造水泵和1台KQWH100-160A二次酿造水泵； KQWH100-125A 水泵流量 100m3 /h，扬程 14MH0,电机功率 7.5KW;2KQWH100-160A 水泵流量 100m3 /h，扬程 24MH 0,电机功率 11KW。2配置1台200m3保温缓冲水罐，用于储存14C酿造水。按4台制冷机组运行考虑，满足运行时最大排热量为3853KW，冷凝温度 35C，湿球温度28C条件下，需配置3台CXV-472G蒸发式冷凝器，单台 蒸发式冷凝器标准排热量2033KW，电机功率3

11、5KW; 3台总标准排热量 6099KW，总电机功率105KW，设计余量17%,冷却耗水量9.5m3/h。3、经济性分析：（平均电价0.63元/KWh计，相同配置部份不做比较）A、一段降温法：制冷机组4台系统造价约120万元；冰水制备制冷系统造价约45万元； 脱氧水制冷系统造价约 40 万元；酿造水泵1台系统造价约5万元；制冷系统总输入功率835KW，系统每日运行电费：835*24*0.63=12,625元;B、 两段降温法：制冷机组4台系统造价约110万元；第一段酿造水制备制冷系统造价约38万元；冰水制备制冷系统造价约35万元；脱氧水制冷系统造价约27万元；酿造水泵2台系统造价约7万元； 保

12、温缓冲水罐系统造价约 43 万元；制冷系统总输入功率761KW，系统每日运行电费：761*24*0.63=11,506元;4、结论：一段降温法：不同部分初投资21 0万元，每日运行费用1 2, 625元；两段降温法：不同部分初投资260万元，每日运行费用1 1 , 506元； 两段降温法较一段降温法投资回报期（260-210）/（1.2625-1.1506）=447（天）；两段降温法值得提倡。三、热能回收技术的运用原理：利用啤酒厂生产过程消耗大量的蒸汽所产生的凝结水进行采暖 或吸收式制冷。众所周知啤酒厂生产过程需要消耗大量的蒸汽，而许多厂家对蒸汽凝 结水的回收利用不重视，好一些的凝结水用作洗瓶

13、，冲洗地面，不好的就 地排放，造成能源的极大浪费。我们近年来对凝结水的回收和利用做了大 量的工作，目前已经形成一整套成熟的热能回收技术，并在许多项目中使 用深受厂家的欢迎。在青岛啤酒厂制冷站技改项目上，成功的运用热能回收技术，首先在 完成了制冷系统的基本设计之外，又在制冷站外设置了3 个 300 立方的大 型储罐，分别是凝结水高温罐、低温罐、溴化锂冰水罐。高温罐作为收集 来自糖化车间96C高温的凝结水，夏季运行时用96C凝结水作溴化锂制冷 机的热源，制备出712C的冷水进入冰水罐，由水泵、板换组成一套为 冰水、脱氧水一级换热系统，使25C的酿造水降温到10C再进氨冷的二级 冷却。用过的凝结水降

14、温到78C后进入低温罐暂存，再由水泵输送到包装 车间供洗瓶之用。冬季运行时溴化锂制冷机就不开了，把96C凝结水切换 到采暖系统，作为采暖热交换站的一次热源，制备出80/65C采暖热水供 全厂采暖。详见附图三-四、严寒地区冬季空天然冷源的利用原理：在严寒地区冬季利用室外的低温条件，制备出低温冷媒，在一 段时间内替代压缩式电制冷做功，以达到节能的目的。传统的啤酒厂制冷模式一般采用模块化冰水机组制备冰水、脱氧水、 倒酒液，发酵罐采用冷媒乙二醇间接制冷，乙二醇作为载冷剂依然采用模 块化冰水机组制备，模块化冰水机组采用重力供液、直接蒸发的原理。这 就意味着只要在进行生产，制冷系统就不能停机，一直处于工作

15、中。利用天然体外冷却，需要增加设备，乙二醇室外冷却器、冬季制备冰 水、脱氧水、倒酒液的板换、对应该板换的乙二醇水泵、防冻的混水泵等 设施。当室外低于一定温度时，启用体外冷却模式，冰水、脱氧水、倒酒 液分别切换到冬季板换处制备，同时启动室外冷却器和乙二醇水泵，停止 压缩机运行。这种模式在吉林、黑龙江、内蒙古北部得到广泛应用，在每 年冬季最寒冷的2-3 个月，可停止压缩机运行，仅仅运行循环水泵，节能 效果显著。针对于循环水泵的功耗，在近期也有新的设计思路。传统上乙二醇冷 媒采用开式系统，分别设置两个高、低温水罐稳定流量，开式系统需要增 加水泵的高度扬程，耗能超过闭式系统。可将循环水泵和供水泵设置为一 拖多控制的变频水泵，在负荷稳定时段通过旁通水管路进行闭式循环，以 降低此时的循环功耗。工程实例如图：CAD版。通过以上对啤酒厂制冷系统节能设计思路的介绍和归纳，可对今后的 设计工作进行指导，可在与业主进行方案交流时，大胆提出节能思路和实 例。以多角度的思路提高制冷工艺设计的技术含量，以节能创收的卖点提高公司设计工作的含金量，以凿凿可据的说服力为公司争取更广阔的市场。食品盐化部暖通组：周大光 谢粟 沈娇2014年12月29