食品企業(yè)制冷系統(tǒng)綜合節(jié)能方案
前 言
俗話說：“民以食為天”，食品生產(chǎn)企業(yè)對于豐富市民的菜籃子、提高生活質(zhì)量和幸福指數(shù)作出了重要的貢獻(xiàn)。然而，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)新常態(tài)環(huán)境下，市場競爭日趨激烈，食品企業(yè)也需要考慮技術(shù)革新，降低生產(chǎn)成本，提高市場競爭力，從而保證合理的利潤，才有能力惠及大眾。
本方案涉及的食品集團(tuán)年銷售收入30多億元,是肯德基、雙匯等著名食品企業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料的主要供應(yīng)商。
本方案對集團(tuán)旗下的一家食品公司的制冷系統(tǒng)進(jìn)行綜合診斷，并提出節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的節(jié)能指標(biāo)。主要作用機(jī)理是通過綜合技改實(shí)現(xiàn)25-30%的節(jié)能目標(biāo)，降低產(chǎn)品的單位能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
本節(jié)能報(bào)告推薦的節(jié)能方案具有以下有益效果：
1、直接效益：預(yù)計(jì)每年實(shí)現(xiàn)節(jié)電25-30%,投資回報(bào)期短。
2、提高冷凍速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
3、提高設(shè)備可靠性：生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)持續(xù)可控，總是處于理想的范圍內(nèi)，保障生產(chǎn)，可靠性更高。
4、提高使用便利性：解決目前生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)的手動(dòng)操作、頻繁切換、缺乏最佳參數(shù)設(shè)置能力等問題，全年四季實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行效果，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
推薦對食品企業(yè)的制冷系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，提高企業(yè)的競爭力，提高原有設(shè)備的可靠性，并提高企業(yè)的智能化管理水平。
一、制冷生產(chǎn)環(huán)節(jié)介紹
1.1 基本生產(chǎn)情況
在雞肉的生產(chǎn)過程中，主要的能耗環(huán)節(jié)在于屠宰后進(jìn)行冷凍的過程，即冷鏈環(huán)節(jié)。其中包含冷水降溫、單體冷凍、雞肉速凍、冷藏等環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)對制冷效果的要求不同。用于制冷的設(shè)備為氨制冷系統(tǒng)，采用螺桿制冷壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)制冷。冷鏈生產(chǎn)的運(yùn)行原理如下圖所示：
▲冷鏈生產(chǎn)的運(yùn)行原理
上圖以低壓系統(tǒng)為例，解釋了氨制冷的過程，圖中各組蒸發(fā)器是并聯(lián)運(yùn)行的，并未分組。本集團(tuán)的氨制冷過程各異，不同的生產(chǎn)基地的效果不同，制冷情況不是非常一致。
該企業(yè)的制冷系統(tǒng)全部采用手動(dòng)控制，通過手動(dòng)方式啟動(dòng)、停止，無法進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)配合，調(diào)節(jié)方式較為不便。通過改變壓縮機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)來對制冷狀況進(jìn)行干預(yù)，實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不確定。
由于制冷系統(tǒng)配置的問題和管理設(shè)備的缺乏，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)的效率并未達(dá)到理想狀態(tài)，存在節(jié)能潛力。
本文對節(jié)能潛力進(jìn)行分析，并提出明確的改進(jìn)方案。
1.2 凍庫布置
該企業(yè)的凍庫布置如下：
單體冷凍，2套 | 速凍，8個(gè)庫 | 冷藏，5個(gè)庫 | 制冷水 |
-35~-36℃ | -32~-35℃ | -18℃ | 0℃ |
10小時(shí)/天 | 12小時(shí)/天 | 24小時(shí) | 零星工作（儲(chǔ)水罐） |
1.3 制冷機(jī)運(yùn)行參數(shù)
該企業(yè)的制冷機(jī)運(yùn)行參數(shù)如下：
序號 | 品牌 | 型號 | 制冷量（kW） | 電機(jī)功率（kW） |
1# | 煙臺冰輪 | 2KA20CBY | 272 | 200 |
轉(zhuǎn)速（r/min） | 工況（℃） | 制冷劑 | 運(yùn)行電流 | 實(shí)際電壓 |
2960 | 35/-35 | R717 | 200A | 400V |
運(yùn)行狀態(tài) | 用途 | 吸氣壓力（MPa） | 能量閥開度 | 排氣壓力 （MPa） |
運(yùn)行 | 單凍機(jī)/速凍庫 | -0.08MPa | 100% | 0.9 |
序號 | 品牌 | 型號 | 制冷量（kW） | 電機(jī)功率（kW） |
2# | 煙臺冰輪 | 2KA20CBY | 272 | 200 |
轉(zhuǎn)速（r/min） | 工況（℃） | 制冷劑 | 運(yùn)行電流 | 實(shí)際電壓 |
2960 | 35/-35 | R717 | 280A | 400V |
運(yùn)行狀態(tài) | 用途 | 吸氣壓力（MPa） | 能量閥開度 | 排氣壓力 （MPa） |
運(yùn)行 | 冷藏庫/速凍庫 | -0.05MPa | 100% | 0.93 |
序號 | 品牌 | 型號 | 制冷量（kW） | 電機(jī)功率（kW） |
3# | 煙臺冰輪 | 2KA20CBY | 272 | 200 |
轉(zhuǎn)速（r/min） | 工況（℃） | 制冷劑 | 運(yùn)行電流 | 實(shí)際電壓 |
2960 | 35/-35 | R717 | 無 | 400V |
運(yùn)行狀態(tài) | 用途 | 吸氣壓力（MPa） | 能量閥開度 | 排氣壓力 （MPa） |
未運(yùn)行 | 冷藏庫/速凍庫 | 無 | 100% | 無 |
序號 | 品牌 | 型號 | 制冷量（kW） | 電機(jī)功率（kW） |
4# | 煙臺冰輪 | KA16CBY | 301 | 110 |
轉(zhuǎn)速（r/min） | 工況（℃） | 制冷劑 | 運(yùn)行電流 | 實(shí)際電壓 |
2960 | 30/-15 | R717 | 無 | 400V |
運(yùn)行狀態(tài) | 用途 | 吸氣壓力（MPa） | 能量閥開度 | 排氣壓力 （MPa） |
運(yùn)行 | 冷藏庫/制冰 | 無 | 100% | 無 |
序號 | 品牌 | 型號 | 制冷量（kW） | 電機(jī)功率（kW） |
5# | 煙臺冰輪 | LG20BMY2 | 271 | 200 |
轉(zhuǎn)速（r/min） | 工況（℃） | 制冷劑 | 運(yùn)行電流 | 實(shí)際電壓 |
2960 | 35/-35 | R717 | 無 | 400V |
運(yùn)行狀態(tài) | 用途 | 吸氣壓力（MPa） | 能量閥開度 | 排氣壓力 （MPa） |
無運(yùn)行 | 速凍庫 | 無 | 100% | 無 |
序號 | 品牌 | 型號 | 制冷量（kW） | 電機(jī)功率（kW） |
6# | 煙臺冰輪 | LG20-LY2 | 362 | 250 |
轉(zhuǎn)速（r/min） | 工況（℃） | 制冷劑 | 運(yùn)行電流 | 實(shí)際電壓 |
2960 | 35/-35 | R717 | 250A | 400V |
運(yùn)行狀態(tài) | 用途 | 吸氣壓力（MPa） | 能量閥開度 | 排氣壓力 （MPa） |
運(yùn)行 | 單凍機(jī)/速凍庫 | -0.07MPa | 100% | 0.95 |
1.4 制冷機(jī)分組
該企業(yè)的制冷機(jī)分為白天工況和夜間工況，其中典型的白天工況為：
1#制冷機(jī)運(yùn)行：為大單凍和速凍供冷；
6#制冷機(jī)運(yùn)行：為小單凍和速凍供冷；
2#制冷機(jī)運(yùn)行：為速凍和冷藏供冷；
早晨零星運(yùn)行：為制冷水罐供冷。
另外，夜間工況為：各臺壓縮機(jī)單獨(dú)使用。
1.5 現(xiàn)有制冷系統(tǒng)存在的問題
現(xiàn)有制冷系統(tǒng)存在較多不足之處，引起效能下降。（具體細(xì)節(jié)請聯(lián)系本站管理員）
二、 制冷綜合節(jié)能方案
本文提出的制冷綜合節(jié)能方案是一個(gè)整體，各個(gè)手段之間相互關(guān)聯(lián)，只有同時(shí)實(shí)施才能保證效果。（具體細(xì)節(jié)請聯(lián)系本站管理員）
三、節(jié)能過程介紹
3.1 制冷系統(tǒng)節(jié)能的執(zhí)行順序
1、細(xì)化方案、論證、簽訂節(jié)能實(shí)施技術(shù)協(xié)議。
2、簽訂合同，約定付款條件，支付首付款。
3、對各條制冷路徑逐一進(jìn)行修改，并逐一調(diào)試。
4、根據(jù)硬件實(shí)施進(jìn)度，按照進(jìn)度付款。
5、實(shí)施控制軟件、智能控制系統(tǒng)機(jī)柜安裝。
6、綜合測試驗(yàn)收并支付尾款。
3.2 節(jié)能驗(yàn)證方法
由于制冷環(huán)節(jié)的使用情況存在變化，不能采用簡單比較的方式進(jìn)行節(jié)能量的評價(jià)，因此應(yīng)該采用單位能耗進(jìn)行對比測試，評價(jià)過程舉例如下：
節(jié)能量的驗(yàn)證表（例）
工作狀態(tài) | 持續(xù)時(shí)間 | 所耗電量 | 生產(chǎn)噸數(shù) | 單位能耗 |
不節(jié)能 | 24小時(shí) | 17850 | 70 | 255 |
節(jié)能 | 24小時(shí) | 12810 | 70 | 183 |
結(jié)論： | 節(jié)電28% | |||
通過以上對比試驗(yàn)并計(jì)算單位能耗，即可測算出節(jié)能系統(tǒng)的真實(shí)效果。
四、技術(shù)來源介紹
4.1 項(xiàng)目中使用的知識產(chǎn)權(quán)
本項(xiàng)目所使用的壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)完全屬于自有知識產(chǎn)權(quán)，屬于專利技術(shù)，并承擔(dān)了國家創(chuàng)新基金項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)順利結(jié)題，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
序號 | 專利號碼 | 專利名稱 | 專利類別 |
1 | 201020626064.x | 一種空壓機(jī)控制裝置 | 實(shí)用新型 |
2 | 201010560101.6 | 一種空壓機(jī)控制裝置及方法 | 發(fā)明專利 |
3 | 201120086678.8 | 一種變頻節(jié)能設(shè)備控制裝置 | 實(shí)用新型 |
4 | 201120367212.5 | 一種高效的熱能處理系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
5 | 201110291499.2 | 一種高效的熱能處理系統(tǒng)及方法 | 發(fā)明專利 |
6 | 201210068789.5 | 一種能源監(jiān)控系統(tǒng) | 發(fā)明專利 |
7 | 201220098179.5 | 一種能源監(jiān)控系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
8 | 201220098189.9 | 一種能源監(jiān)控系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
9 | 201220448536.6 | 一種節(jié)電器 | 實(shí)用新型 |
10 | 2014SR0 16725 | 空壓機(jī)節(jié)電王系統(tǒng)V1.0.0 | 軟件著作權(quán) |
注：氨制冷壓縮機(jī)充分借用了空壓機(jī)的控制方式，其不同點(diǎn)僅僅在于壓縮的對象是氨氣而不是空氣，其運(yùn)算過程相同，區(qū)別在于更換了壓縮介質(zhì)的分子量，通過完全相同的控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了相同的效果。與普通的變頻技術(shù)相比，本技術(shù)避免了變頻方式運(yùn)行所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、壓縮機(jī)螺桿磨損等問題。
4.2 技術(shù)承擔(dān)企業(yè)的概況
本節(jié)能技改項(xiàng)目的技術(shù)來源為北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司，本文從基本資質(zhì)、自有知識產(chǎn)權(quán)、既往項(xiàng)目業(yè)績和承擔(dān)能力等方面論述，考察其策劃和承擔(dān)本項(xiàng)目的能力。
4.2.1 企業(yè)基本信息
北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司，成立于2010年1月，總部和研發(fā)中心位于北京市海淀區(qū)中關(guān)村科技園區(qū)上地信息產(chǎn)業(yè)基地。企業(yè)專注于節(jié)能產(chǎn)品的研發(fā)，是國家高新技術(shù)企業(yè)、國家軟件企業(yè)、國家創(chuàng)新基金資助企業(yè)、國家發(fā)改委備案的節(jié)能服務(wù)公司。
企業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新作為核心工作和發(fā)展動(dòng)力，研制了多項(xiàng)國內(nèi)外領(lǐng)先的獨(dú)創(chuàng)節(jié)能技術(shù)，申請獲批發(fā)明專利6項(xiàng)，實(shí)用新型專利11項(xiàng)。公司涉及的節(jié)能產(chǎn)品主要包括：空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、電梯節(jié)能、并網(wǎng)逆變器等。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋汗I(yè)企業(yè)節(jié)電、大型公建系統(tǒng)的節(jié)電等。
企業(yè)的主營業(yè)務(wù)為：節(jié)能方案研發(fā)、節(jié)能產(chǎn)品生產(chǎn)、節(jié)能工程實(shí)施、節(jié)能項(xiàng)目服務(wù)。公司具有較強(qiáng)的節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，為海航集團(tuán)、英利集團(tuán)、桐昆集團(tuán)、香飄飄、寶潔公司、天能電池、聯(lián)合特鋼、天津機(jī)場、外交部、湖州市政府大樓等實(shí)施了節(jié)能項(xiàng)目，效果顯著。并為清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、中科院等高校和院所提供設(shè)備、技術(shù)服務(wù)，或具有合作關(guān)系。通過數(shù)年的發(fā)展，公司具備豐富的節(jié)能項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)施能力。
4.2.2 企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)成果
企業(yè)成立以來，先后研制了電力并網(wǎng)逆變裝置、空壓機(jī)智能節(jié)能系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水智能節(jié)能系統(tǒng)、大型離心設(shè)備智能節(jié)能系統(tǒng)、污水處理廠綜合節(jié)能系統(tǒng)等節(jié)能產(chǎn)品，并申報(bào)了相關(guān)的專利和軟件著作權(quán)。現(xiàn)有部分專利和軟件著作權(quán)列表如下：
序號 | 專利號碼 | 專利名稱 | 專利類別 |
1 | 201020517049.1 | 抽油機(jī)控制裝置及系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
2 | 201010272264.4 | 抽油機(jī)控制器、控制方法及系統(tǒng) | 發(fā)明專利 |
3 | 201020626054.6 | 回饋單元的保護(hù)裝置 | 實(shí)用新型 |
4 | 201020626064.x | 一種空壓機(jī)控制裝置 | 實(shí)用新型 |
5 | 201020626051.2 | 一種電流注入裝置 | 實(shí)用新型 |
6 | 201010560101.6 | 一種空壓機(jī)控制裝置及方法 | 發(fā)明專利 |
7 | 201010560373.6 | 一種電流注入裝置及方法 | 發(fā)明專利 |
8 | 201120076301.4 | 干擾濾除裝置及具有該干擾濾除裝置的回饋單元 | 實(shí)用新型 |
9 | 201120086678.8 | 一種變頻節(jié)能設(shè)備控制裝置 | 實(shí)用新型 |
10 | 201120367212.5 | 一種高效的熱能處理系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
11 | 201110291499.2 | 一種高效的熱能處理系統(tǒng)及方法 | 發(fā)明專利 |
12 | 201110461609.5 | 離心式空壓機(jī)及其控制方法和系統(tǒng) | 發(fā)明專利 |
13 | 201120577624.1 | 離心式空壓機(jī)及其控制系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
14 | 201210068789.5 | 一種能源監(jiān)控系統(tǒng) | 發(fā)明專利 |
15 | 201220098179.5 | 一種能源監(jiān)控系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
16 | 201220098189.9 | 一種能源監(jiān)控系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
17 | 201220448536.6 | 一種節(jié)電器 | 實(shí)用新型 |
18 | 2014SR0 16714 | 中央空調(diào)及循環(huán)水智能控制系統(tǒng)V1.0.0 | 軟件著作權(quán) |
19 | 2014SR0 16996 | 逆變并網(wǎng)及電能回饋節(jié)能系統(tǒng)V1.0.0 | 軟件著作權(quán) |
20 | 2014SR0 16725 | 空壓機(jī)節(jié)電王系統(tǒng)V1.0.0 | 軟件著作權(quán) |
企業(yè)的技術(shù)研發(fā)成果頗豐，都是在節(jié)能領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，體現(xiàn)了公司專業(yè)做好節(jié)能事業(yè)的決心和實(shí)踐精神。同時(shí)，公司在市場領(lǐng)域努力開拓，執(zhí)行了數(shù)個(gè)大型節(jié)能項(xiàng)目，獲得了很好的節(jié)能效果，為用戶實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
4.2.3 企業(yè)既往業(yè)績
企業(yè)在大型制冷系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水領(lǐng)域、離心空壓機(jī)（大型送風(fēng)機(jī)）領(lǐng)域具有較好的業(yè)績，較大的業(yè)績有：在全球最大的聚合物生產(chǎn)線—桐昆（乙二醇聚合生產(chǎn)聚酯），全球最大的多晶硅生產(chǎn)線—英利集團(tuán)，以及中牧集團(tuán)的大型離心風(fēng)機(jī)設(shè)備上有成功業(yè)績，節(jié)能效果達(dá)到35.8%、50%左右、20%左右。
1、桐昆集團(tuán)
桐昆集團(tuán)位于浙江省，恒騰生產(chǎn)基地是全球單條產(chǎn)量最大的化纖生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)高端合成纖維（聚酯合成）。化纖企業(yè)屬于化學(xué)合成類生產(chǎn)線，在原料合成的時(shí)候熱量很大，冷卻需求較高，冷卻水使用在溴化鋰制冷和壓縮機(jī)制冷環(huán)節(jié)，對生產(chǎn)持續(xù)性要求高。在現(xiàn)場采用了3套水泵節(jié)能設(shè)備，4套冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能設(shè)備，并采用控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。在安全保障方面，采用備用泵自動(dòng)/手動(dòng)啟動(dòng)的方式，確保供應(yīng)。采用節(jié)能/旁路兩套回路互備，提高了系統(tǒng)的安全性。
采用冷卻水智能控制系統(tǒng)之后，全年都可自動(dòng)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，無需人員手動(dòng)調(diào)節(jié)，在夏季時(shí)節(jié)能效果尚能達(dá)到35.8%。
節(jié)能系統(tǒng)對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行綜合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了智能化和節(jié)能效果雙重目標(biāo)，全年無需人工調(diào)節(jié)。控制機(jī)柜照片如下：
2、英利集團(tuán)
英利集團(tuán)總部位于河北省保定、衡水，是全球最大的多晶硅煉制生產(chǎn)線，煉制過程中熱量大，對爐體降溫的要求高，循環(huán)水必須非常持續(xù)、穩(wěn)定。一期工程對大型制冷機(jī)組安裝了6套節(jié)能設(shè)備，運(yùn)行3年之后較為穩(wěn)定；二期工程現(xiàn)場安裝了14套循環(huán)冷卻水節(jié)能設(shè)備，節(jié)能效果都非常好，平均節(jié)能率在50%左右。現(xiàn)場節(jié)能系統(tǒng)的部分照片如下：
3、中牧股份
中牧股份是大型制藥央企，其中勝利生物制藥廠位于山東省，屬于化學(xué)制藥工業(yè)，采用了其大型離心風(fēng)機(jī)專用節(jié)能設(shè)備，驅(qū)動(dòng)2400kW用戶設(shè)備，運(yùn)行持續(xù)穩(wěn)定。以下是節(jié)能設(shè)備的照片：
▲驅(qū)動(dòng)主柜
▲控制操作臺
通過以上案例，可以證明時(shí)代科儀公司在制冷系統(tǒng)節(jié)能、循環(huán)水節(jié)能、大型離心風(fēng)機(jī)節(jié)能方面具有一定的成功經(jīng)驗(yàn)，用戶中不乏國企、央企，具有一定的參考價(jià)值。
