氨制冷節(jié)能技術在現(xiàn)代化啤酒企業(yè)中的應用研究

趙崇任

【摘 要】國內(nèi)啤酒行業(yè)的發(fā)展必須符合我夠提倡建設節(jié)約型現(xiàn)代化企業(yè)的要求，但是，氨制冷用電耗能基本占企業(yè)電總量的 35%，有必要研究如何降低能耗。本文結合企業(yè)節(jié)能技術在啤酒制冷系統(tǒng)上的實際應用進行分析，并提出自己的看法。

【關鍵詞】氨制冷節(jié)能技術;啤酒企業(yè);制冷系統(tǒng)

近年來，通過國際貨幣資本不斷涌入，國內(nèi)各啤酒企業(yè)規(guī)模顯現(xiàn)出不斷擴大的趨勢。制冷系統(tǒng)在各啤酒生產(chǎn)企業(yè)中是用電的耗能大戶，因而制冷節(jié)能技術的應用從經(jīng)濟、節(jié)能方面考慮對于啤酒生產(chǎn)企業(yè)來說就顯得尤為重要。

一、氨制冷的簡介

氨是應用最早而且目前仍為廣泛使用的天然制冷工質(zhì)，具有較好的熱力性能和物理性質(zhì)，可用于蒸發(fā)溫度在-65℃以上的大型或中型單級、雙級系統(tǒng)中。以1859年eFdriandnCaerr研發(fā)出氨吸收式制冷機為標志，氨應用于制冷技術已有148年的歷史。1876年Carl制造出第一臺氨蒸汽壓縮式制冷機，并通過次年的技術改進，提高效率，開創(chuàng)了氨蒸汽壓縮式制冷技術路線。應用氨的優(yōu)點是oDP值為零、GWP值為零，價格低廉，能效高、傳熱性能好;缺點是毒性大，易燃，易爆。氨于1874年問世，是最古老的制冷劑之一，是一種應用廣泛的天然中溫制冷劑。氨制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的壓力適中，冷凝壓力一般為0.981-l.570MPa，蒸發(fā)壓力為0.098～O.49lMPa，大氣壓下的蒸發(fā)溫度可達到-33.4℃?？梢杂糜趦杉墘嚎s，獲得-50℃的低溫。在我國大中型冷庫中得到廣泛應用。氨的單位容積制冷量比R12和R22大，所以相同溫度下，相同制冷量時，氨壓縮機的尺寸較小，氨的價格也比較便宜，在大型系統(tǒng)中具有明顯的價格優(yōu)勢。

二、啤酒企業(yè)氨制冷系統(tǒng)總體生產(chǎn)用冷的現(xiàn)實需求

以30 萬 t 產(chǎn)能啤酒企業(yè)的氨制冷系統(tǒng)負荷情況為例，各生產(chǎn)系統(tǒng)用冷具體工藝及用冷要求糖化制冰水工段要求需采用2℃的冰水進行熱麥汁的冷卻;脫氧水工段要求能達到2℃的出水溫度，發(fā)酵清酒工段及酵母培養(yǎng)酵母貯存等采用的是-7℃的氨液冷卻;啤酒激冷工段要求能達到-1℃的出酒溫度，酒花儲存庫要求2℃～5℃的室溫，由冷凍站氨泵供-7℃的氨液去酒花庫冷風機，供氨站氨泵出口壓力約為 0.75 MPa。

三、啤酒制冷系統(tǒng)節(jié)能技術的應用要點

3.1制冷系統(tǒng)采用氨液直接冷卻用冷終端

在啤酒的生產(chǎn)工藝中，為使整個制冷系統(tǒng)能達到節(jié)能、高效的運行，對啤酒生產(chǎn)工藝的重大用冷點如發(fā)酵罐、清酒罐、酵母及擴培系統(tǒng)均在設計中采用用低溫的氨液直接和需冷卻的用冷端進行直接換熱的模式進行高效的熱交換，這同比采用二次熱交換的載冷劑間接冷卻將使系統(tǒng)更加節(jié)能。其中發(fā)酵、清酒及酵母培養(yǎng)貯存等，均采用 -7 ℃ 的氨液，由冷凍站氨泵供液，供氨壓力約為 0.75 MPa。氨的熱工性能較其他制冷劑熱性能好，單位容積制冷量高，氨直冷系統(tǒng)最為省電，系統(tǒng)如果采用氨與酒精水經(jīng)板式換熱器進行熱交換需要求蒸發(fā)溫度低將導致綜合能效高于氨直冷，氨直冷系統(tǒng)同比氨間冷卻系統(tǒng)將節(jié)約電耗 30% 以上。

3.2 啤酒糖化制冰水系統(tǒng)采用復疊式制冷系統(tǒng)

按啤酒企業(yè)制冷系統(tǒng)的用冷分片，其中糖化系統(tǒng)的制冰水所消耗的電耗又是占整個制冷系統(tǒng)的半壁江山，考慮到節(jié)省綜合能耗的需要，故對糖化制冰水采用復疊式制冷技術加重力供氨形式相結合的模塊式制冷系統(tǒng)。

3.3啤酒發(fā)酵、糖化、高濃制冷資源整合，實現(xiàn)機組高效運行

啤酒企業(yè)在實際的生產(chǎn)過程中的用冷需求是動態(tài)結構的，糖化生產(chǎn)所需求的冰水用量會伴隨投料每鍋冷卻之間的生產(chǎn)間隙而有所調(diào)整，而發(fā)酵系統(tǒng)的用冷的總量也會伴隨著發(fā)酵罐、擴培罐等用冷終端的急降溫或保溫而出現(xiàn)不同的用冷負荷的波動，面對兩個原本獨立的制冷與用冷系統(tǒng)，如何進行系統(tǒng)資源的整合而達到機組高效運行，可采用將發(fā)酵制冷機組與糖化制冷機組進行系統(tǒng)的聯(lián)通，通過機組的回氣管道的相聯(lián)通來達到系統(tǒng)的相互之間的共享互通，當某個系統(tǒng)的制冷壓縮機不在滿載狀態(tài)下運行時，可通過管道系統(tǒng)的相關閥門的開啟聯(lián)通來達到制冷機的滿負荷、高效率的投入運行。

3.4氨制冷系統(tǒng)選用高效節(jié)能蒸發(fā)式節(jié)能冷凝器

氨系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器的冷卻原理就是利用噴淋水蒸發(fā)吸熱，將管內(nèi)的制冷劑由氣態(tài)冷卻為液態(tài)。它與傳統(tǒng)的風冷相比較，在噪音控制、節(jié)水控制和換熱效率上有了很大的提高。蒸發(fā)式冷凝器在設計制作的時候，把冷卻塔、冷凝器、循環(huán)水存儲池、水泵和水管設計成為一體，進行有效的結合。一方面選蒸發(fā)式冷凝器綜合運行能耗低，它與傳統(tǒng)的風冷式冷凝器相比較，冷凝溫度在濕球設計溫度 8.3 ℃ 以內(nèi)壓縮機功率節(jié)省至少10% 的功耗，風機功率為風冷式風機功率的 1 /3，水泵的功率大約是冷卻塔水泵功率的 1 /4。另一方面蒸發(fā)式冷凝器整體運行費用低，它將冷卻塔、水泵有效的結合為一體，降低單獨部件的安裝費用。整套設備功耗降低，維護費用和設備消耗費用相對減少。

3.5運行操作

合理調(diào)整壓縮機開機時間，壓縮機是冷庫的主要用電設備。冷庫設計中針對不同的蒸發(fā)溫度系統(tǒng)，按照機械負荷的要求選配壓縮機，以滿足進貨旺月的要求。實際運行時，通過調(diào)節(jié)運行時間，調(diào)整制冷系統(tǒng)供冷量。為了降低壓縮機能耗，首先需要做到根據(jù)負荷調(diào)整壓縮機運行臺數(shù)和運行時間，保證壓縮機提供的冷量接近實際好冷量;其次，盡量增加夜間壓縮機運行時間，減少白天壓縮機運行時間。不僅因為用電低峰電費低，而且因為夜間冷凝溫度較低，制冷系統(tǒng)效率高。

3.6及時放空空氣，執(zhí)行大中小維修制度

制冷系統(tǒng)中除了制冷劑外，由于抽真空不徹底、檢修操作不慎等原因造成其他不凝性混合氣體存在。這些氣體主要聚集在冷凝器，造成冷凝器冷凝壓力升高、傳熱效率降低和壓縮機排氣溫度升高。對制冷工作不利，應當及時放出。要使制冷裝置中的壓縮機始終保持在良好的技術狀態(tài)，必須對壓縮機進行合理的定期檢查修理。根據(jù)使用情況和壓縮機磨損規(guī)律，一般壓縮機運行1萬小時后應大修，5千小時后應中修，1時應小修。無論壓縮機的運轉(zhuǎn)情況如何，到了規(guī)定的檢修期限，就要按期、按計劃進行檢查和修理。

綜上所述，隨著啤酒行業(yè)的迅速發(fā)展，其生產(chǎn)所配套的制冷節(jié)能技術在企業(yè)的實體應用也將越來越顯重要。

參考文獻

[1]張娜.提高制冷效率，降低啤酒廠能源消耗—分段制冰水設備改造[J].啤酒科技，2010，28（4）：37 - 38.