(廣州南沙珠江啤酒有限公司，廣東 廣州 511462)

0 引言

近年來(lái)，通過(guò)國(guó)際貨幣資本不斷涌入，國(guó)內(nèi)各啤酒企業(yè)規(guī)模顯現(xiàn)出不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。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(shù)的應(yīng)用從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能方面考慮對(duì)于啤酒生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)就顯得尤為重要。

1 企業(yè)氨制冷系統(tǒng)總體生產(chǎn)用冷需求

1.1 30萬(wàn)t啤酒企業(yè)氨制冷系統(tǒng)生產(chǎn)冷負(fù)荷需求(如表1)

表1 30萬(wàn)t產(chǎn)能啤酒企業(yè)的氨制冷系統(tǒng)負(fù)荷情況

1.2 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(jìn)行熱麥汁的冷卻；脫氧水工段要求能達(dá)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(dá)到-1 ℃的出酒溫度，酒花儲(chǔ)存庫(kù)要求2 ℃～5 ℃的室溫，由冷凍站氨泵供-7 ℃的氨液去酒花庫(kù)冷風(fēng)機(jī)，供氨站氨泵出口壓力約為0.75 MPa。

2 啤酒制冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 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(gè)制冷系統(tǒng)能達(dá)到節(jié)能、高效的運(yùn)行，對(duì)啤酒生產(chǎn)工藝的重大用冷點(diǎn)如發(fā)酵罐、清酒罐、酵母及擴(kuò)培系統(tǒng)均在設(shè)計(jì)中采用用低溫的氨液直接和需冷卻的用冷端進(jìn)行直接換熱的模式進(jìn)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(jìn)行熱交換需要求蒸發(fā)溫度低將導(dǎo)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。

2.2 啤酒糖化制冰水系統(tǒng)采用復(fù)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(gè)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(duì)糖化制冰水采用復(fù)疊式制冷技術(shù)加重力供氨形式相結(jié)合的模塊式制冷系統(tǒng)。具體制冰水過(guò)程為利用高溫、低溫兩套制冰水模塊式制冷換熱裝置先將30 ℃釀造水降至15 ℃，再將15 ℃冷水制成4 ℃冰水。以糖化用冷需求每小時(shí)制200 t的4 ℃冰水為基準(zhǔn)進(jìn)行能耗核算，制冰水高溫段采用高溫機(jī)制冷，蒸發(fā)溫度在13 ℃左右，具有比低溫機(jī)更高的制冷效率，而總需冷量的58%在高溫段完成。由計(jì)算可知，一段法制冰水在滿足制冷需求并有14%裕度的情況下配置制冷機(jī)總電機(jī)功率為1 750 kW，而兩段法制冰水在滿足制冷需求并有15%的裕量的情況下，配置制冷機(jī)總電機(jī)功率為1 254 kW。采用直接制成4 ℃冰水設(shè)備每m3冰水耗電約7.5 kWh，采用復(fù)疊式制冷模式制冰水每噸冰水耗電約5.3 kWh，每噸冰水耗電量降低了2.2 kWh。從功率配置的角度可以看出，采用兩段法制冰水更能達(dá)到降低能耗的目的。

2.3 啤酒發(fā)酵、糖化、高濃制冷資源整合，實(shí)現(xiàn)機(jī)組高效運(yùn)行

啤酒企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中的用冷需求是動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的，糖化生產(chǎn)所需求的冰水用量會(huì)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(huì)伴隨著發(fā)酵罐、擴(kuò)培罐等用冷終端的急降溫或保溫而出現(xiàn)不同的用冷負(fù)荷的波動(dòng)，面對(duì)兩個(gè)原本獨(dú)立的制冷與用冷系統(tǒng)，如何進(jìn)行系統(tǒng)資源的整合而達(dá)到機(jī)組高效運(yùn)行，可采用將發(fā)酵制冷機(jī)組與糖化制冷機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)通，通過(guò)機(jī)組的回氣管道的相聯(lián)通來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的相互之間的共享互通，當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)不在滿載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)管道系統(tǒng)的相關(guān)閥門(mén)的開(kāi)啟聯(lián)通來(lái)達(dá)到制冷機(jī)的滿負(fù)荷、高效率的投入運(yùn)行。

2.4 采用電網(wǎng)的錯(cuò)峰用電加冰水儲(chǔ)冷技術(shù)相結(jié)合節(jié)能模式

高峰期用電，會(huì)造成電網(wǎng)負(fù)荷的驟增，會(huì)讓電網(wǎng)不堪重負(fù)發(fā)生停電事故等，影響企業(yè)的正常和安全生產(chǎn)。國(guó)家供電部門(mén)大力倡導(dǎo)企業(yè)能根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的周期波動(dòng)特性，通過(guò)企業(yè)自身進(jìn)行一系列行之有效的技術(shù)措施，將企業(yè)自身用電高峰期的部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到用電低谷期，并給予企業(yè)特別優(yōu)惠電價(jià)以平衡電網(wǎng)用電高峰期和用電低谷期的符合落差，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。啤酒糖化工藝生產(chǎn)所需的4 ℃低溫冰水是制冷站電耗的重要組成部分，為使制冰水電耗以最低的成本達(dá)到滿足生產(chǎn)用水的需求，系統(tǒng)采用了儲(chǔ)冷技術(shù)與錯(cuò)峰用電相結(jié)合的模式。

2.5 系統(tǒng)中設(shè)置自動(dòng)型空氣分離器

在制冷系統(tǒng)中，無(wú)論采用何種制冷劑或者在何種壓力或溫度條件下，制冷系統(tǒng)中都會(huì)不可避免地進(jìn)入不凝性氣體。系統(tǒng)中的不凝性氣體會(huì)導(dǎo)致制冷系統(tǒng)效率下降、能耗增加、制冷量降低、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用增加 。特別是在炎熱的夏季，空氣的存在甚至可能使得冷凝壓力過(guò)高而造成系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。為確保氨制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制冷量并防止系統(tǒng)各區(qū)域出現(xiàn)不凝性氣體的集聚，因此氨制冷中設(shè)置能自動(dòng)運(yùn)行并連續(xù)不斷的將系統(tǒng)中不凝性氣體從制冷系統(tǒng)中分離并排出系統(tǒng)的多點(diǎn)自動(dòng)空氣分離器設(shè)備，對(duì)降低制冷系統(tǒng)冷凝壓力，維持系統(tǒng)在最經(jīng)濟(jì)性的狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)起到至關(guān)重要的作用。因氨制冷系統(tǒng)大，需排放不凝性氣體的點(diǎn)多，其中單蒸發(fā)式冷凝器21臺(tái)、高壓儲(chǔ)罐5臺(tái)，因此我們采用世界制冷專家DANFOSS的2臺(tái)自動(dòng)空氣分離設(shè)備，通過(guò)自動(dòng)空氣分離設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行，大大減少制冷系統(tǒng)的不凝性氣的存在，使系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能的效果。

2.6 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(fēng)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(shè)計(jì)制作的時(shí)候，把冷卻塔、冷凝器、循環(huán)水存儲(chǔ)池、水泵和水管設(shè)計(jì)成為一體，進(jìn)行有效的結(jié)合。一方面選用蒸發(fā)式冷凝器綜合運(yùn)行能耗低，它與傳統(tǒng)的風(fēng)冷式冷凝器相比較，冷凝溫度在濕球設(shè)計(jì)溫度8.3 ℃以內(nèi)壓縮機(jī)功率節(jié)省至少10%的功耗，風(fēng)機(jī)功率為風(fēng)冷式風(fēng)機(jī)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(yùn)行費(fèi)用低，它將冷卻塔、水泵有效的結(jié)合為一體，降低單獨(dú)部件的安裝費(fèi)用。整套設(shè)備功耗降低，維護(hù)費(fèi)用和設(shè)備消耗費(fèi)用相對(duì)減少。

3 結(jié)語(yǔ)

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(shù)在企業(yè)的實(shí)體應(yīng)用也將越來(lái)越顯重要。從能源利用的角度來(lái)分析，啤酒生產(chǎn)企業(yè)制冷電耗的運(yùn)行成本的降低在選擇制冷系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)有非常緊迫的社會(huì)意義，它將是企業(yè)生存發(fā)展的一個(gè)永恒的話題，啤酒企業(yè)氨制冷系統(tǒng)應(yīng)盡可能選擇更多的國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到制冷系統(tǒng)中，以使制冷的綜合運(yùn)行電耗達(dá)到20 kWh/t，甚至更低的國(guó)際先進(jìn)消耗水平。