隨著經(jīng)濟的發(fā)展節(jié)能降耗成為社會關注的焦點。制冷網(wǎng)總結出了一些當前在啤酒制冷系統(tǒng)上應用較廣的節(jié)能技術，希望能夠起到拋磚引玉的作用，以便在以后的啤酒制冷系統(tǒng)設計中可以借鑒使用，為我國啤酒啤酒行業(yè)的節(jié)能技術多提出一些建設性的建議。
節(jié)約資源，是當前和今后相當長時期內我國經(jīng)濟社會發(fā)展必須面對和解決的重大課題。為了促進我國經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展，需要我們認真研究分析節(jié)能面臨的形勢，積極探索節(jié)能新的途徑和辦法。
冰輪作為國內制冷行業(yè)的排頭兵，也積極地探索分析節(jié)能途徑。作者一直在冰輪負責制冷系統(tǒng)在啤酒行業(yè)的應用，主持設計了大量的啤酒制冷系統(tǒng)，從中總結出了一些節(jié)能技術，與各位同行一起分享，一起探討。
選用內容積比可調的制冷壓縮機組
眾所周知，在啤酒生產工藝中，蒸發(fā)溫度基本是恒定的，但是冷凝壓力會跟隨氣溫的變化在0.7~1.4MPa之間波動，外壓力比會一直不斷的變化;而壓縮機只有在內壓力比與外壓力比一致的條件下，才能發(fā)揮出最大的制冷效率。因此，在制冷主機的選型中，應盡量采用內容積比自動可調的螺桿壓縮機組，這樣才能保證系統(tǒng)運行過程中內、外壓力始終保持大致相等，避免額外的能量損失，使壓縮機始終保持較高的制冷效率，節(jié)省了能源。
系統(tǒng)合并，實現(xiàn)制冷機滿負荷運行
啤酒生產工藝的用冷需求是間歇式的，產量也有淡旺季之分，而壓縮機在滿載狀態(tài)下運行效率是最高的。在產量高峰期時需要三臺壓縮機同時運行(僅是舉例說明)，而產量在低谷時，一臺壓縮機運行可能也達不到滿負荷。因此根據(jù)啤酒廠生產用冷特點，在制冷系統(tǒng)的設計中，就必須要考慮在不同的負荷狀況下，盡可能減少壓縮機的運行臺數(shù)，盡量保持壓縮機在滿負荷狀態(tài)下運行，發(fā)揮其最大的工作效率。在系統(tǒng)設計時，我們對制冷系統(tǒng)應適當?shù)睾喜?，并在不同蒸發(fā)溫度系統(tǒng)的壓縮機之間增設過橋，以保證在不同負荷狀況下能夠靈活地調配制冷壓縮機的開啟，減少壓縮機啟用臺數(shù)，提高壓縮機的使用效率。
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。現(xiàn)在許多新建的啤酒廠，發(fā)酵罐的冷卻已有過去采的載冷劑間接冷卻改變成了現(xiàn)在的氨液直接冷卻的方式。
下面以某一年產20萬噸啤酒廠中發(fā)酵倒罐為例，進行氨液直接冷卻與載冷劑間接冷卻的經(jīng)濟性分析：需冷量580Kw,麥汁由+12℃降至-1℃。
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對比項目 |
對比內容 |
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采用氨直接冷卻 |
載冷劑間接冷卻 |
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壓縮機性能參數(shù) |
運行工況:-4℃/+35℃工況， 選用LG20BMY 一臺 制冷量：970KW 軸功率：196.1KW COP=制冷量/軸功率值：4.95 |
蒸發(fā)溫度比氨直接蒸發(fā)低5℃ 運行工況:-9℃/+35℃工況， 選用LG20BMY 一臺 制冷量：792KW 軸功率：192.7KW COP=制冷量/軸功率值：4.11 |
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壓縮機運行費用估計 |
滿負荷運行時 假設全年滿負荷運行280天，每天運行10小時，電費計算：假設峰谷與峰底電價均價1則有全年耗電: 580×（196.1/970）×280×10×1=328315元 |
滿負荷運行時 假設全年滿負荷運行280天，每天運行10小時，電費計算：假設峰谷與峰底電價均價1則有全年耗電: 580×（192.7/792）×280×10×1=395132元 |
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制取設備 |
1、利用板換一次換熱，即可得到-1℃麥汁 2、板換一側為氨工質，另一側為麥汁 |
1、利用板換一次換熱獲取低溫載冷劑，再利用一個板換二次換熱獲取-1℃麥汁 |
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制冷設備價格 |
一次性投資僅需要一個氨分板換即可。 |
一次性投資需要一個氨分板換裝置、一個板式換熱器，一個封閉的載冷劑系統(tǒng)的貯罐、管路、閥門、載冷劑的費用。 |
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操作、維護 |
系統(tǒng)自控元件僅一套即可?？刂坪唵?，數(shù)據(jù)的輸入點少，控制的參數(shù)少。 |
系統(tǒng)自控元件需兩套。數(shù)據(jù)的輸入點多?？刂频膮?shù)多。 |
從以上分析，采用氨直冷比采用載冷劑間接冷卻的設備一次性投資少，系統(tǒng)地運行費用節(jié)省，控制的參數(shù)點少。
蓄冷技術的應用
蓄冷技術作為一項重要的能源利用技術，從古至今都得到大家的青睞，古人就會將冬天的冰貯存起來留到夏天的時候再使用;糖化過程中的制冰水系統(tǒng)，冰水為間歇式使用。因此只要在系統(tǒng)中設置一個容積足夠的冰水罐，利用夜間電價波谷期間來制備冰水，貯存起來以備白天使用，因此白天不制冰水或少制冰水仍然能夠滿足生產需要。一方面對用電起到“移峰填谷”的作用，節(jié)省運行費用;另一方面夜間環(huán)境溫度也更有利制冷機組運行，提高了制冷系統(tǒng)的運行效率。
水泵采用變頻技術
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。因為發(fā)酵罐的溫度在不同的時間段內控制的溫度點不同，需要的載冷劑流量也不同;水泵節(jié)能離不開工況點的合理調節(jié)。其調節(jié)方式不外乎以下兩種：一種是管路特性曲線的調節(jié)，如關閥調節(jié)，但會損失水泵的功;另一種是水泵特性曲線的調節(jié)，如水泵調速、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。而變頻調速在改變水泵性能曲線和自動控制方面優(yōu)勢明顯，因而應用十分廣泛。
制冷系統(tǒng)的全自動控制
制冷系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，可以穩(wěn)定產品質量、啤酒口味，節(jié)約能源，降低生產成本，減輕操作人員的勞動強度等等。隨著國內制冷行業(yè)技術的進步發(fā)展，制冷系統(tǒng)實現(xiàn)全自動控制已是成熟的工業(yè)技術。目前，大多新建的啤酒廠都采用自動控制的模式。
啤酒行業(yè)的制冷系統(tǒng)設計的總體思路為自動控制，運行時具有手動、自動兩種控制方式選擇。自動控制方式是由系統(tǒng)可編程控制器PLC進行系統(tǒng)總的協(xié)調控制，各設備(制冷機組、蒸發(fā)式冷凝器、冰水冷卻器、氨分板換裝置等)根據(jù)運行參數(shù)進行自身調節(jié)，同時系統(tǒng)留有通訊接口，可將運行狀態(tài)信息送至公用工程監(jiān)視中心，在監(jiān)視中心顯示其狀態(tài)，并可實現(xiàn)啟?？刂?。
控制系統(tǒng)的下位采用PLC進行監(jiān)控，上位采用一臺運行組態(tài)軟件的工控機，上位下位之間通過進行網(wǎng)絡連接。每臺氨螺桿制冷壓縮機既可以在不影響其他周邊設備的情況下對本制冷機組進行狀態(tài)顯示、工況設置、參數(shù)修改、個體控制，即下位機之間、上下位機之間不會產生干擾，自成獨立體系，也可以通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)連到上位機，響應上位機的指令、監(jiān)控。
蒸發(fā)式冷凝器可以根據(jù)系統(tǒng)的排氣壓力自動判斷蒸發(fā)冷水泵的開啟臺數(shù)。首先蒸發(fā)冷檢測系統(tǒng)的排氣壓力，然后與設定值相比較，來確定蒸發(fā)冷風機的開啟臺數(shù)，以此來維持排氣壓力處于設定的正常范圍之內。
系統(tǒng)中設置自動型空氣分離器
在制冷系統(tǒng)中，空氣的存在對系統(tǒng)的正常運行有很大影響，它使系統(tǒng)的冷凝壓力升高，壓縮機的能耗增大，系統(tǒng)運行費用增加。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高而造成系統(tǒng)無法正常運行。
系統(tǒng)中設置一臺能自動運行并連續(xù)不斷的將不凝性氣體從制冷系統(tǒng)中分離并排出系統(tǒng)的多點自動空氣分離器設備，對降低制冷系統(tǒng)冷凝壓力，維持系統(tǒng)在最經(jīng)濟性的狀況下運轉起到至關重要的作用。
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)運行效率的一個重要因素。糖化系系統(tǒng)中冰水的制取應該選擇板式換熱器，一方面考慮到冰水是做為原料水加入到糖化鍋中，要保證水質;另一方面是可以提高蒸發(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;當選用蒸發(fā)器時，應選用高效虹吸式蒸發(fā)器，此種蒸發(fā)器的換熱面積比普通的滿液式蒸發(fā)器面積大大減小，但是效率卻較高，降低了廠家設備成本，減少了設備投資費用。
