食品企业制冷系统综合节能方案
前 言
俗话说:“民以食为天”,食品生产企业对于丰富市民的菜篮子、提高生活质量和幸福指数作出了重要的贡献。然而,在当前的经济新常态环境下,市场竞争日趋激烈,食品企业也需要考虑技术革新,降低生产成本,提高市场竞争力,从而保证合理的利润,才有能力惠及大众。
本方案涉及的食品集团年销售收入30多亿元,是肯德基、双汇等著名食品企业的优质原料的主要供应商。
本方案对集团旗下的一家食品公司的制冷系统进行综合诊断,并提出节能方案,实现相应的节能指标。主要作用机理是通过综合技改实现25-30%的节能目标,降低产品的单位能耗,实现节能减排。
本节能报告推荐的节能方案具有以下有益效果:
1、直接效益:预计每年实现节电25-30%,投资回报期短。
2、提高冷冻速度,提高产品质量。
3、提高设备可靠性:生产系统运行参数持续可控,总是处于理想的范围内,保障生产,可靠性更高。
4、提高使用便利性:解决目前生产系统中出现的手动操作、频繁切换、缺乏最佳参数设置能力等问题,全年四季实现最佳运行效果,提高生产系统的自动化程度。
推荐对食品企业的制冷系统进行节能技术改造,实现节能效果,提高产品质量、降低产品成本,提高企业的竞争力,提高原有设备的可靠性,并提高企业的智能化管理水平。
一、制冷生产环节介绍
1.1 基本生产情况
在鸡肉的生产过程中,主要的能耗环节在于屠宰后进行冷冻的过程,即冷链环节。其中包含冷水降温、单体冷冻、鸡肉速冻、冷藏等环节,各个环节对制冷效果的要求不同。用于制冷的设备为氨制冷系统,采用螺杆制冷压缩机实现制冷。冷链生产的运行原理如下图所示:
▲冷链生产的运行原理
上图以低压系统为例,解释了氨制冷的过程,图中各组蒸发器是并联运行的,并未分组。本集团的氨制冷过程各异,不同的生产基地的效果不同,制冷情况不是非常一致。
该企业的制冷系统全部采用手动控制,通过手动方式启动、停止,无法进行相应的参数配合,调节方式较为不便。通过改变压缩机的运行台数来对制冷状况进行干预,实际运行状态不确定。
由于制冷系统配置的问题和管理设备的缺乏,导致制冷系统的效率并未达到理想状态,存在节能潜力。
本文对节能潜力进行分析,并提出明确的改进方案。
1.2 冻库布置
该企业的冻库布置如下:
单体冷冻,2套 | 速冻,8个库 | 冷藏,5个库 | 制冷水 |
-35~-36℃ | -32~-35℃ | -18℃ | 0℃ |
10小时/天 | 12小时/天 | 24小时 | 零星工作(储水罐) |
1.3 制冷机运行参数
该企业的制冷机运行参数如下:
序号 | 品牌 | 型号 | 制冷量(kW) | 电机功率(kW) |
1# | 烟台冰轮 | 2KA20CBY | 272 | 200 |
转速(r/min) | 工况(℃) | 制冷剂 | 运行电流 | 实际电压 |
2960 | 35/-35 | R717 | 200A | 400V |
运行状态 | 用途 | 吸气压力(MPa) | 能量阀开度 | 排气压力 (MPa) |
运行 | 单冻机/速冻库 | -0.08MPa | 100% | 0.9 |
序号 | 品牌 | 型号 | 制冷量(kW) | 电机功率(kW) |
2# | 烟台冰轮 | 2KA20CBY | 272 | 200 |
转速(r/min) | 工况(℃) | 制冷剂 | 运行电流 | 实际电压 |
2960 | 35/-35 | R717 | 280A | 400V |
运行状态 | 用途 | 吸气压力(MPa) | 能量阀开度 | 排气压力 (MPa) |
运行 | 冷藏库/速冻库 | -0.05MPa | 100% | 0.93 |
序号 | 品牌 | 型号 | 制冷量(kW) | 电机功率(kW) |
3# | 烟台冰轮 | 2KA20CBY | 272 | 200 |
转速(r/min) | 工况(℃) | 制冷剂 | 运行电流 | 实际电压 |
2960 | 35/-35 | R717 | 无 | 400V |
运行状态 | 用途 | 吸气压力(MPa) | 能量阀开度 | 排气压力 (MPa) |
未运行 | 冷藏库/速冻库 | 无 | 100% | 无 |
序号 | 品牌 | 型号 | 制冷量(kW) | 电机功率(kW) |
4# | 烟台冰轮 | KA16CBY | 301 | 110 |
转速(r/min) | 工况(℃) | 制冷剂 | 运行电流 | 实际电压 |
2960 | 30/-15 | R717 | 无 | 400V |
运行状态 | 用途 | 吸气压力(MPa) | 能量阀开度 | 排气压力 (MPa) |
运行 | 冷藏库/制冰 | 无 | 100% | 无 |
序号 | 品牌 | 型号 | 制冷量(kW) | 电机功率(kW) |
5# | 烟台冰轮 | LG20BMY2 | 271 | 200 |
转速(r/min) | 工况(℃) | 制冷剂 | 运行电流 | 实际电压 |
2960 | 35/-35 | R717 | 无 | 400V |
运行状态 | 用途 | 吸气压力(MPa) | 能量阀开度 | 排气压力 (MPa) |
无运行 | 速冻库 | 无 | 100% | 无 |
序号 | 品牌 | 型号 | 制冷量(kW) | 电机功率(kW) |
6# | 烟台冰轮 | LG20-LY2 | 362 | 250 |
转速(r/min) | 工况(℃) | 制冷剂 | 运行电流 | 实际电压 |
2960 | 35/-35 | R717 | 250A | 400V |
运行状态 | 用途 | 吸气压力(MPa) | 能量阀开度 | 排气压力 (MPa) |
运行 | 单冻机/速冻库 | -0.07MPa | 100% | 0.95 |
1.4 制冷机分组
该企业的制冷机分为白天工况和夜间工况,其中典型的白天工况为:
1#制冷机运行:为大单冻和速冻供冷;
6#制冷机运行:为小单冻和速冻供冷;
2#制冷机运行:为速冻和冷藏供冷;
早晨零星运行:为制冷水罐供冷。
另外,夜间工况为:各台压缩机单独使用。
1.5 现有制冷系统存在的问题
现有制冷系统存在较多不足之处,引起效能下降。(具体细节请联系本站管理员)
二、 制冷综合节能方案
本文提出的制冷综合节能方案是一个整体,各个手段之间相互关联,只有同时实施才能保证效果。(具体细节请联系本站管理员)
三、节能过程介绍
3.1 制冷系统节能的执行顺序
1、细化方案、论证、签订节能实施技术协议。
2、签订合同,约定付款条件,支付首付款。
3、对各条制冷路径逐一进行修改,并逐一调试。
4、根据硬件实施进度,按照进度付款。
5、实施控制软件、智能控制系统机柜安装。
6、综合测试验收并支付尾款。
3.2 节能验证方法
由于制冷环节的使用情况存在变化,不能采用简单比较的方式进行节能量的评价,因此应该采用单位能耗进行对比测试,评价过程举例如下:
节能量的验证表(例)
工作状态 | 持续时间 | 所耗电量 | 生产吨数 | 单位能耗 |
不节能 | 24小时 | 17850 | 70 | 255 |
节能 | 24小时 | 12810 | 70 | 183 |
结论: | 节电28% |
通过以上对比试验并计算单位能耗,即可测算出节能系统的真实效果。
四、技术来源介绍
4.1 项目中使用的知识产权
本项目所使用的压缩机节能技术完全属于自有知识产权,属于专利技术,并承担了国家创新基金项目,实现顺利结题,填补了国内空白。
序号 | 专利号码 | 专利名称 | 专利类别 |
1 | 201020626064.x | 一种空压机控制装置 | 实用新型 |
2 | 201010560101.6 | 一种空压机控制装置及方法 | 发明专利 |
3 | 201120086678.8 | 一种变频节能设备控制装置 | 实用新型 |
4 | 201120367212.5 | 一种高效的热能处理系统 | 实用新型 |
5 | 201110291499.2 | 一种高效的热能处理系统及方法 | 发明专利 |
6 | 201210068789.5 | 一种能源监控系统 | 发明专利 |
7 | 201220098179.5 | 一种能源监控系统 | 实用新型 |
8 | 201220098189.9 | 一种能源监控系统 | 实用新型 |
9 | 201220448536.6 | 一种节电器 | 实用新型 |
10 | 2014SR0 16725 | 空压机节电王系统V1.0.0 | 软件著作权 |
注:氨制冷压缩机充分借用了空压机的控制方式,其不同点仅仅在于压缩的对象是氨气而不是空气,其运算过程相同,区别在于更换了压缩介质的分子量,通过完全相同的控制结构实现了相同的效果。与普通的变频技术相比,本技术避免了变频方式运行所出现的转速不稳定、压缩机螺杆磨损等问题。
4.2 技术承担企业的概况
本节能技改项目的技术来源为北京时代科仪新能源科技有限公司,本文从基本资质、自有知识产权、既往项目业绩和承担能力等方面论述,考察其策划和承担本项目的能力。
4.2.1 企业基本信息
北京时代科仪新能源科技有限公司,成立于2010年1月,总部和研发中心位于北京市海淀区中关村科技园区上地信息产业基地。企业专注于节能产品的研发,是国家高新技术企业、国家软件企业、国家创新基金资助企业、国家发改委备案的节能服务公司。
企业以技术创新作为核心工作和发展动力,研制了多项国内外领先的独创节能技术,申请获批发明专利6项,实用新型专利11项。公司涉及的节能产品主要包括:空压机系统节能、循环冷却水系统节能、中央空调系统节能、电梯节能、并网逆变器等。主要应用领域为:工业企业节电、大型公建系统的节电等。
企业的主营业务为:节能方案研发、节能产品生产、节能工程实施、节能项目服务。公司具有较强的节能项目实施经验,为海航集团、英利集团、桐昆集团、香飘飘、宝洁公司、天能电池、联合特钢、天津机场、外交部、湖州市政府大楼等实施了节能项目,效果显著。并为清华大学、北京交通大学、中科院等高校和院所提供设备、技术服务,或具有合作关系。通过数年的发展,公司具备丰富的节能项目经验和项目实施能力。
4.2.2 企业的知识产权成果
企业成立以来,先后研制了电力并网逆变装置、空压机智能节能系统、循环冷却水智能节能系统、大型离心设备智能节能系统、污水处理厂综合节能系统等节能产品,并申报了相关的专利和软件著作权。现有部分专利和软件著作权列表如下:
序号 | 专利号码 | 专利名称 | 专利类别 |
1 | 201020517049.1 | 抽油机控制装置及系统 | 实用新型 |
2 | 201010272264.4 | 抽油机控制器、控制方法及系统 | 发明专利 |
3 | 201020626054.6 | 回馈单元的保护装置 | 实用新型 |
4 | 201020626064.x | 一种空压机控制装置 | 实用新型 |
5 | 201020626051.2 | 一种电流注入装置 | 实用新型 |
6 | 201010560101.6 | 一种空压机控制装置及方法 | 发明专利 |
7 | 201010560373.6 | 一种电流注入装置及方法 | 发明专利 |
8 | 201120076301.4 | 干扰滤除装置及具有该干扰滤除装置的回馈单元 | 实用新型 |
9 | 201120086678.8 | 一种变频节能设备控制装置 | 实用新型 |
10 | 201120367212.5 | 一种高效的热能处理系统 | 实用新型 |
11 | 201110291499.2 | 一种高效的热能处理系统及方法 | 发明专利 |
12 | 201110461609.5 | 离心式空压机及其控制方法和系统 | 发明专利 |
13 | 201120577624.1 | 离心式空压机及其控制系统 | 实用新型 |
14 | 201210068789.5 | 一种能源监控系统 | 发明专利 |
15 | 201220098179.5 | 一种能源监控系统 | 实用新型 |
16 | 201220098189.9 | 一种能源监控系统 | 实用新型 |
17 | 201220448536.6 | 一种节电器 | 实用新型 |
18 | 2014SR0 16714 | 中央空调及循环水智能控制系统V1.0.0 | 软件著作权 |
19 | 2014SR0 16996 | 逆变并网及电能回馈节能系统V1.0.0 | 软件著作权 |
20 | 2014SR0 16725 | 空压机节电王系统V1.0.0 | 软件著作权 |
企业的技术研发成果颇丰,都是在节能领域的技术创新,体现了公司专业做好节能事业的决心和实践精神。同时,公司在市场领域努力开拓,执行了数个大型节能项目,获得了很好的节能效果,为用户实现了节能减排。
4.2.3 企业既往业绩
企业在大型制冷系统、循环冷却水领域、离心空压机(大型送风机)领域具有较好的业绩,较大的业绩有:在全球最大的聚合物生产线—桐昆(乙二醇聚合生产聚酯),全球最大的多晶硅生产线—英利集团,以及中牧集团的大型离心风机设备上有成功业绩,节能效果达到35.8%、50%左右、20%左右。
1、桐昆集团
桐昆集团位于浙江省,恒腾生产基地是全球单条产量最大的化纤生产线,主要生产高端合成纤维(聚酯合成)。化纤企业属于化学合成类生产线,在原料合成的时候热量很大,冷却需求较高,冷却水使用在溴化锂制冷和压缩机制冷环节,对生产持续性要求高。在现场采用了3套水泵节能设备,4套冷却塔风机节能设备,并采用控制系统进行综合控制。在安全保障方面,采用备用泵自动/手动启动的方式,确保供应。采用节能/旁路两套回路互备,提高了系统的安全性。
采用冷却水智能控制系统之后,全年都可自动调节各项参数,无需人员手动调节,在夏季时节能效果尚能达到35.8%。
节能系统对循环水系统进行综合优化,实现了智能化和节能效果双重目标,全年无需人工调节。控制机柜照片如下:
2、英利集团
英利集团总部位于河北省保定、衡水,是全球最大的多晶硅炼制生产线,炼制过程中热量大,对炉体降温的要求高,循环水必须非常持续、稳定。一期工程对大型制冷机组安装了6套节能设备,运行3年之后较为稳定;二期工程现场安装了14套循环冷却水节能设备,节能效果都非常好,平均节能率在50%左右。现场节能系统的部分照片如下:
3、中牧股份
中牧股份是大型制药央企,其中胜利生物制药厂位于山东省,属于化学制药工业,采用了其大型离心风机专用节能设备,驱动2400kW用户设备,运行持续稳定。以下是节能设备的照片:
▲驱动主柜
▲控制操作台
通过以上案例,可以证明时代科仪公司在制冷系统节能、循环水节能、大型离心风机节能方面具有一定的成功经验,用户中不乏国企、央企,具有一定的参考价值。
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