啤酒系统中的制冷节能技术应用要点分析

雷胆　陈静

【摘 要】我国近些年一直在提倡建设节约型社会，节能减排降耗成为全社会关注的焦点。结合工作实践，分析当前啤酒企业制冷系统中应用的制冷节能技术应用要点，希望对同行有所帮助。

【关键词】啤酒系统;制冷节能技术;制冷系统

节约型社会是我国是当前和今后相当长时期必将持续建设的社会形式，也是全国人民共同努力实现的伟大目标。为了促进我国经济社会又好又快的发展，应认真分析所工作的啤酒企业当前制冷节能面临的形势，积极探索新的节能途径和方法。

一、制冷节能技术的介绍

1.1制冷系统本身的降耗。

采用循环供水冷却系统降低冷凝温度，并使系统保持稳定的冷凝环境。这一方法，不仅降低了吨酒耗水，而且对于同一设备，同一蒸发温度，制冷量可提高到标况下的1.2倍，从而减少了单位冷量的功耗。

1.2选用内容积比可调的制冷压缩机组

众所周知，在啤酒生产工艺中，蒸发温度基本恒定，但随着气温的变化，冷凝压力会在0.7-1.4MPa范围内波动，外压力比会不断变化;而压缩机只有在内压力比与外压力比一致的条件下，才能达到最佳制冷效率。因此，在制冷主机的选型中，应尽量采用内容積比自动可调的螺杆压缩机组，这样才能保证系统在运行过程中内、外压力始终保持大致相等，避免额外的能量损失，使压缩机始终保持较高的制冷效率，节省能源。

1.3系统合并，实现制冷机满负荷运行

啤酒生产工艺的用冷需求是间歇式的，产量也有淡旺季之分，而压缩机在满载状态下运行效率是最高的。在产量高峰期时，需要3台压缩机同时运行（仅是举例说明）;而在产量低谷时，即使仅1台压缩机运行，可能也达不到满负荷。因此，根据啤酒厂生产用冷特点，在制冷系统的设计时，就须要考虑在不同的负荷状况下，尽可能减少压缩机的运行台数，尽量保持压缩机在满负荷状态下运行，达到其最大的运行效率。在系统设计时，应对制冷系统进行适当合并，并在不同蒸发温度系统的压缩机之间增设过桥，以保证在不同负荷状况下能够灵活地调配制冷压缩机的启停。

1.4采用氨液直接冷却

氨液直接冷却要比载冷剂间接冷却更加节能。现在许多新建的啤酒厂，发酵罐的冷却已由过去的采用载冷剂间接冷却改为现在的氨液直接冷却的方式。

1.5蓄冷技术的应用

利用夜间电价波谷制备冰水，贮存起来供白天使用，白天不制冰水或少制冰水仍然能够满足生产需要。一方面起到“移峰填谷”的作用，节省运行费用;另一方面夜间环境温度也更有利于制冷机组运行，提高了制冷系统的运行效率。

1.6水泵采用变频技术

如果发酵罐采用载冷剂间接冷却，则载冷剂水泵最好采用变频技术。因为发酵罐的温度在不同的时间段内控制的温度点不同，需要的载冷剂流量也不同;水泵节能离不开工况点的合理调节。其调节方式不外乎以下2种：一种是管路特性曲线的调节，如关阀调节，但会损失水泵的功;另一种是水泵特性曲线的调节，如水泵调速、叶轮切削等。在节能效果方面，改变水泵性能曲线的方法，比改变管路特性曲线要显著得多。因此，改变水泵性能曲线成为水泵节能的主要方式。而变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势明显，因而应用十分广泛。

1.7制冷系统的全自动控制

制冷系统实现自动控制，可以稳定产品质量、啤酒口味，节约能源，降低生产成本，减轻操作人员的劳动强度等。随着国内制冷行业技术的进步发展，制冷系统实现全自动控制已是成熟的工业技术。目前，大多新建的啤酒厂都采用自动控制的模式。

1.8选择高效换热器，提高换热效率

换热器的换热效率是影响制冷系统运行效率的一个重要因素。糖化系统中冰水的制取应该选择板式换热器：一方面考虑到冰水是作为原料水加人到糖化锅中，要保证水质;另一方面可以提高蒸发温度，提高制冷效率。发酵系统载冷剂的制取，可以采用板式换热器，也可以采用蒸发器。当选用蒸发器时，应选用高效虹吸式蒸发器，此种蒸发器的换热面积与普通的满液式蒸发器相比，换热面积大大减小，但是效率较高，降低了厂家设备成本，减少了设备投资费用。

二、应用制冷节能技术的注意要点

本文所提到的相关技术在多个大型啤酒项目上得到应用，对年产超过20万千升的啤酒项目，在降低制冷系统电耗、降低氨液充装量、采用全自动控制运行等方面，具有非常重要的理论意义和实际应用价值。

2.1注意制冷设备的选择经济、高效、节能、合理

中国经济不断走向全球化的今天，人民生活水平也在不断提高和改善，啤酒是人民生活中离不开的必需品，国外把它叫做“健康饮料”，近几年来，国内啤酒企业规模不断扩大，国际资本源源涌入，众所周知，啤酒厂是用冷大户，因而制冷设备的选择对于啤酒生产商来说尤为重要，一是从经济、节能方面考虑，二是在不同的的使用环境方面考虑。我们根据近几年来承接的啤酒工程中来看，制备2℃的冰水主要是选择两种方案：一是冰水模块装置，二是采用立式氨液分离器与卧式蒸发器组合装置，从制冷角度来讲，以上两种配置方式均属于制冷系统中的重力供液方式。这两种方式各有优缺点，我们应该根据不同情况而相应利用好它们。

冰水模块装置同立式氨液分离器与卧式蒸发器组合装置从经济上和结构上进行比较，其主要反映在板式换热器和卧式蒸发器的相比，以下我们从六个方面对设计和选用设备进行分析。第一，板式换热器比卧式蒸发器换热效率要高，同样的换热量，板式换热器较卧式蒸发器所配面积小，所需特别指出的是，板式换热器换热效率高是针仅对单位面积换热而言，对于同样的换热量，板式换热器的换热效果和卧式蒸发器的换热效果是一样的，只不过是所配的换热面积大小不同而以。第二，由于结构上的原因，板式换热器、氨液分离器及控制系统可以在工厂组装成一个冰水模块装置整体出厂，便于运输和现场安装。第三，由于板式换热器占地面积较小，需要机房面积较小，可以大大减小立式氨液分离器安装所需的夹层操作平台，且由于卧式蒸发器所配置的立式氨液分离器有安装高度的要求，所需机房净高比较高，因此增加了土建建设费用。第四，由于卧式蒸发器及其配置系统的内容积比板式换热器的内容积大，相应的系统充氨量也大，系统所配的贮液器也随之增大。第五，卧式蒸发器是一种壳管式换热器，制冷剂R717（氨）在壳程内吸热蒸发，酿造水在管内降温，水的温度是从30℃降至2℃，温差较大，这么大的温度要降下来，水在换热管内要来回流动，充分与制冷剂接触，用于制冰水的卧式蒸发器其水侧一般设计成多流程的，水侧的阻力降必然比板式换热器大，造成水泵的扬程大、功耗大。第六，从设备初期投资方面进行比较，冰水模块装置的造价相比立式氨液分离器配卧式蒸发器的装置初期投资稍高，但是近段时间钢材价格的不断上涨。后者的价格也随着上涨，两者价格的差距会越来越小。

2.2注意技术的自动化完善

全自动控制技术，氨系统全自动运行一直是国内涉氨企业的难点。国内成熟的类似案例较少，用户对全自动系统也存在一定的忧虑。有的啤酒企业技术团队结合多年的全自动制冷系统设计经验，经过不断优化，初步得出了一套完整的氨系统全自动设计经验，实现了真

正意义上无人值守的全自动运行模式，降低了人工操作量，也同时减少了因人工误操作带来的安全风险，使系统运行更加安全。但是技术的成熟度和应用性还不够高，未来仍需不断完善。例如，未来有新技术的应用可以降低蒸发冷的氨液含量，同时也可以进一步减小贮氨器的容积。

三、结束语

节能技术是啤酒企业制冷系统中的一个永恒话题。随着我国啤酒行业的迅速发展，其在制冷方面的能耗也越来越大。笔者总结了在啤酒企业工作的一点经验，希望对本行业的发展做出贡献。

参考文献

[1]氨制冷企业安全规范：AQ 7015—2018[S].

[2]张秋.浅谈啤酒制冷系统中的节能技术[C].第四届中国冷冻冷藏新技术、新设备研讨会论文集：122-123.