啤酒系統(tǒng)中的制冷節(jié)能技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

雷膽　陳靜

【摘 要】我國近些年一直在提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，節(jié)能減排降耗成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。結(jié)合工作實(shí)踐，分析當(dāng)前啤酒企業(yè)制冷系統(tǒng)中應(yīng)用的制冷節(jié)能技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，希望對同行有所幫助。

【關(guān)鍵詞】啤酒系統(tǒng);制冷節(jié)能技術(shù);制冷系統(tǒng)

節(jié)約型社會(huì)是我國是當(dāng)前和今后相當(dāng)長時(shí)期必將持續(xù)建設(shè)的社會(huì)形式，也是全國人民共同努力實(shí)現(xiàn)的偉大目標(biāo)。為了促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快的發(fā)展，應(yīng)認(rèn)真分析所工作的啤酒企業(yè)當(dāng)前制冷節(jié)能面臨的形勢，積極探索新的節(jié)能途徑和方法。

一、制冷節(jié)能技術(shù)的介紹

1.1制冷系統(tǒng)本身的降耗。

采用循環(huán)供水冷卻系統(tǒng)降低冷凝溫度，并使系統(tǒng)保持穩(wěn)定的冷凝環(huán)境。這一方法，不僅降低了噸酒耗水，而且對于同一設(shè)備，同一蒸發(fā)溫度，制冷量可提高到標(biāo)況下的1.2倍，從而減少了單位冷量的功耗。

1.2選用內(nèi)容積比可調(diào)的制冷壓縮機(jī)組

眾所周知，在啤酒生產(chǎn)工藝中，蒸發(fā)溫度基本恒定，但隨著氣溫的變化，冷凝壓力會(huì)在0.7-1.4MPa范圍內(nèi)波動(dòng)，外壓力比會(huì)不斷變化;而壓縮機(jī)只有在內(nèi)壓力比與外壓力比一致的條件下，才能達(dá)到最佳制冷效率。因此，在制冷主機(jī)的選型中，應(yīng)盡量采用內(nèi)容積比自動(dòng)可調(diào)的螺桿壓縮機(jī)組，這樣才能保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中內(nèi)、外壓力始終保持大致相等，避免額外的能量損失，使壓縮機(jī)始終保持較高的制冷效率，節(jié)省能源。

1.3系統(tǒng)合并，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行

啤酒生產(chǎn)工藝的用冷需求是間歇式的，產(chǎn)量也有淡旺季之分，而壓縮機(jī)在滿載狀態(tài)下運(yùn)行效率是最高的。在產(chǎn)量高峰期時(shí)，需要3臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)運(yùn)行（僅是舉例說明）;而在產(chǎn)量低谷時(shí)，即使僅1臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行，可能也達(dá)不到滿負(fù)荷。因此，根據(jù)啤酒廠生產(chǎn)用冷特點(diǎn)，在制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，就須要考慮在不同的負(fù)荷狀況下，盡可能減少壓縮機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，盡量保持壓縮機(jī)在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到其最大的運(yùn)行效率。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對制冷系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)合并，并在不同蒸發(fā)溫度系統(tǒng)的壓縮機(jī)之間增設(shè)過橋，以保證在不同負(fù)荷狀況下能夠靈活地調(diào)配制冷壓縮機(jī)的啟停。

1.4采用氨液直接冷卻

氨液直接冷卻要比載冷劑間接冷卻更加節(jié)能?，F(xiàn)在許多新建的啤酒廠，發(fā)酵罐的冷卻已由過去的采用載冷劑間接冷卻改為現(xiàn)在的氨液直接冷卻的方式。

1.5蓄冷技術(shù)的應(yīng)用

利用夜間電價(jià)波谷制備冰水，貯存起來供白天使用，白天不制冰水或少制冰水仍然能夠滿足生產(chǎn)需要。一方面起到“移峰填谷”的作用，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用;另一方面夜間環(huán)境溫度也更有利于制冷機(jī)組運(yùn)行，提高了制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1.6水泵采用變頻技術(shù)

如果發(fā)酵罐采用載冷劑間接冷卻，則載冷劑水泵最好采用變頻技術(shù)。因?yàn)榘l(fā)酵罐的溫度在不同的時(shí)間段內(nèi)控制的溫度點(diǎn)不同，需要的載冷劑流量也不同;水泵節(jié)能離不開工況點(diǎn)的合理調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)方式不外乎以下2種：一種是管路特性曲線的調(diào)節(jié)，如關(guān)閥調(diào)節(jié)，但會(huì)損失水泵的功;另一種是水泵特性曲線的調(diào)節(jié)，如水泵調(diào)速、葉輪切削等。在節(jié)能效果方面，改變水泵性能曲線的方法，比改變管路特性曲線要顯著得多。因此，改變水泵性能曲線成為水泵節(jié)能的主要方式。而變頻調(diào)速在改變水泵性能曲線和自動(dòng)控制方面優(yōu)勢明顯，因而應(yīng)用十分廣泛。

1.7制冷系統(tǒng)的全自動(dòng)控制

制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、啤酒口味，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等。隨著國內(nèi)制冷行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制已是成熟的工業(yè)技術(shù)。目前，大多新建的啤酒廠都采用自動(dòng)控制的模式。

1.8選擇高效換熱器，提高換熱效率

換熱器的換熱效率是影響制冷系統(tǒng)運(yùn)行效率的一個(gè)重要因素。糖化系統(tǒng)中冰水的制取應(yīng)該選擇板式換熱器：一方面考慮到冰水是作為原料水加人到糖化鍋中，要保證水質(zhì);另一方面可以提高蒸發(fā)溫度，提高制冷效率。發(fā)酵系統(tǒng)載冷劑的制取，可以采用板式換熱器，也可以采用蒸發(fā)器。當(dāng)選用蒸發(fā)器時(shí)，應(yīng)選用高效虹吸式蒸發(fā)器，此種蒸發(fā)器的換熱面積與普通的滿液式蒸發(fā)器相比，換熱面積大大減小，但是效率較高，降低了廠家設(shè)備成本，減少了設(shè)備投資費(fèi)用。

二、應(yīng)用制冷節(jié)能技術(shù)的注意要點(diǎn)

本文所提到的相關(guān)技術(shù)在多個(gè)大型啤酒項(xiàng)目上得到應(yīng)用，對年產(chǎn)超過20萬千升的啤酒項(xiàng)目，在降低制冷系統(tǒng)電耗、降低氨液充裝量、采用全自動(dòng)控制運(yùn)行等方面，具有非常重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.1注意制冷設(shè)備的選擇經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、合理

中國經(jīng)濟(jì)不斷走向全球化的今天，人民生活水平也在不斷提高和改善，啤酒是人民生活中離不開的必需品，國外把它叫做“健康飲料”，近幾年來，國內(nèi)啤酒企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，國際資本源源涌入，眾所周知，啤酒廠是用冷大戶，因而制冷設(shè)備的選擇對于啤酒生產(chǎn)商來說尤為重要，一是從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能方面考慮，二是在不同的的使用環(huán)境方面考慮。我們根據(jù)近幾年來承接的啤酒工程中來看，制備2℃的冰水主要是選擇兩種方案：一是冰水模塊裝置，二是采用立式氨液分離器與臥式蒸發(fā)器組合裝置，從制冷角度來講，以上兩種配置方式均屬于制冷系統(tǒng)中的重力供液方式。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們應(yīng)該根據(jù)不同情況而相應(yīng)利用好它們。

冰水模塊裝置同立式氨液分離器與臥式蒸發(fā)器組合裝置從經(jīng)濟(jì)上和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行比較，其主要反映在板式換熱器和臥式蒸發(fā)器的相比，以下我們從六個(gè)方面對設(shè)計(jì)和選用設(shè)備進(jìn)行分析。第一，板式換熱器比臥式蒸發(fā)器換熱效率要高，同樣的換熱量，板式換熱器較臥式蒸發(fā)器所配面積小，所需特別指出的是，板式換熱器換熱效率高是針僅對單位面積換熱而言，對于同樣的換熱量，板式換熱器的換熱效果和臥式蒸發(fā)器的換熱效果是一樣的，只不過是所配的換熱面積大小不同而以。第二，由于結(jié)構(gòu)上的原因，板式換熱器、氨液分離器及控制系統(tǒng)可以在工廠組裝成一個(gè)冰水模塊裝置整體出廠，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝。第三，由于板式換熱器占地面積較小，需要機(jī)房面積較小，可以大大減小立式氨液分離器安裝所需的夾層操作平臺(tái)，且由于臥式蒸發(fā)器所配置的立式氨液分離器有安裝高度的要求，所需機(jī)房凈高比較高，因此增加了土建建設(shè)費(fèi)用。第四，由于臥式蒸發(fā)器及其配置系統(tǒng)的內(nèi)容積比板式換熱器的內(nèi)容積大，相應(yīng)的系統(tǒng)充氨量也大，系統(tǒng)所配的貯液器也隨之增大。第五，臥式蒸發(fā)器是一種殼管式換熱器，制冷劑R717（氨）在殼程內(nèi)吸熱蒸發(fā)，釀造水在管內(nèi)降溫，水的溫度是從30℃降至2℃，溫差較大，這么大的溫度要降下來，水在換熱管內(nèi)要來回流動(dòng)，充分與制冷劑接觸，用于制冰水的臥式蒸發(fā)器其水側(cè)一般設(shè)計(jì)成多流程的，水側(cè)的阻力降必然比板式換熱器大，造成水泵的揚(yáng)程大、功耗大。第六，從設(shè)備初期投資方面進(jìn)行比較，冰水模塊裝置的造價(jià)相比立式氨液分離器配臥式蒸發(fā)器的裝置初期投資稍高，但是近段時(shí)間鋼材價(jià)格的不斷上漲。后者的價(jià)格也隨著上漲，兩者價(jià)格的差距會(huì)越來越小。

2.2注意技術(shù)的自動(dòng)化完善

全自動(dòng)控制技術(shù)，氨系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行一直是國內(nèi)涉氨企業(yè)的難點(diǎn)。國內(nèi)成熟的類似案例較少，用戶對全自動(dòng)系統(tǒng)也存在一定的憂慮。有的啤酒企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年的全自動(dòng)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過不斷優(yōu)化，初步得出了一套完整的氨系統(tǒng)全自動(dòng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了真

正意義上無人值守的全自動(dòng)運(yùn)行模式，降低了人工操作量，也同時(shí)減少了因人工誤操作帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全。但是技術(shù)的成熟度和應(yīng)用性還不夠高，未來仍需不斷完善。例如，未來有新技術(shù)的應(yīng)用可以降低蒸發(fā)冷的氨液含量，同時(shí)也可以進(jìn)一步減小貯氨器的容積。

三、結(jié)束語

節(jié)能技術(shù)是啤酒企業(yè)制冷系統(tǒng)中的一個(gè)永恒話題。隨著我國啤酒行業(yè)的迅速發(fā)展，其在制冷方面的能耗也越來越大。筆者總結(jié)了在啤酒企業(yè)工作的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，希望對本行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]氨制冷企業(yè)安全規(guī)范：AQ 7015—2018[S].

[2]張秋.淺談啤酒制冷系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)[C].第四屆中國冷凍冷藏新技術(shù)、新設(shè)備研討會(huì)論文集：122-123.