Найден оптимальный способ приготовления «ледяной» воды

Основные схемы приготовления «ледяной» воды известны. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. УП «Ламинар», имея значительный опыт в в этой области, применило в новом сырцехе на Верхнедвинском маслосырзаводе, впервые в республике, комбинированную схему, оптимально подобранную под график тепловых нагрузок предприятия.

Существуют два подхода к получению лед воды с температурой +1..+2оС: установка проточных пленочных охладителей рассчитанных на компенсацию полной пиковой нагрузки и установка льдоаккумуляторов, рассчитанных на среднесуточную нагрузку, когда пики в течении суток компенсируются за счет таяния льда. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки.

Неоспоримым преимуществом первого подхода является уменьшение энергозатрат на получение холода, поскольку температура кипения хладагента в таких системах составляет -2..-3оС. Однако когда среднесуточная потребность в холоде составляет, например, 500 кВт, а пиковая достигает 1,5 МВт, то установка оборудования на пиковую мощность требует значительных капитальных затрат. Кроме того, пиковая нагрузка на электрические сети также получается весьма ощутимой. Применение установки проточного охладителя воды при ярко выраженной пиковой нагрузке экономически нецелесообразна.

Второй подход к приготовлению лед-воды основан на системах с использованием льдоаккумуляторов. Льдоаккумуляторы - это открытые испарители, позволяющие накапливать значительное количество льда при развитой поверхности теплообмена. Такие установки могут за счет таяния льда закрывать пики по тепловой нагрузке в 3-4 раза превышающей установленную холодопроизводительность агрегатов. Другими словами, при установке льдоаккумуляторов холодопроизводительность компрессоров может быть существенно ниже требуемой пиковой тепловой нагрузки, что уменьшает нагрузку на электрические сети, а с учетом возможности использования ночных тарифов льдоаккумуляторы являются весьма привлекательными и с точки зрения денежных затрат на электроэнергию. Однако при всем этом льдоаккумуляторы работают при кипении хладагента -7..-10оС, что увеличивает энергозатраты на единицу холода. Кроме того, при большой мощности, для размещения льдоаккумулирующих секций требуется значительная производственная площадь, что не всегда возможно в условиях действующих производств

Таким образом, пленочный испаритель оптимально подходит для снятия постоянной составляющей в графике тепловой нагрузки, а льдоаккумулятор - для компенсации пиковых нагрузок.

УП «Ламинар», учитывая особенности систем разных типов, установил на ОАО «Верхнедвинский маслосырзавод» в новом цехе по приемке и переработке 180 т молока в сутки комбинированную схему. Она предусматривает использование льдоаккумулирующих секций и пленочного испарителя, имеющих независимые фреоновые контуры. При установленной холодопроизводительности двух фреоновых многокомпрессорных агрегатов всего 750 кВт, такая комбинированная система позволяет компенсировать пиковые нагрузки до 1,8 МВт. Система приготовления «ледяной» воды, включая теплоизолированную емкость 80 куб. м с льдоаккумуляторами и пленочным испарителем, две холодильные централи, насосный агрегат подачи воды потребителям и все шкафы управления, компактно расположена в помещении площадью всего 120 кв. м, что для предприятия является весьма незначительным.

В теплоизолированной емкости из нержавеющей стали установлены четыре секции погружных трубчатых испарителей производства ЗАО «Остров» (Россия) с общей аккумулирующей способностью 14 000 кг льда (1300 кВт·час), а над емкостью пленочный испаритель BUCO (Германия) производительностью 555 кВт с электронными расширительными вентилями (РВ). Если обычный ТРВ способен «держать» перегрев, то есть разницу между температурой кипения хладагента и температурой охлаждаемой среды около 5-7 ºС, то электронный РВ позволяет сократить этот перегрев до 3 ºС. Разница в температурах кипения в 2-3 ºС, как известно, обеспечивает экономию порядка 6-10 % потребляемой электроэнергии. При применении электронных РВ максимально используется поверхность теплообмена, что позволяет строго выдерживать температуру лед-воды на выходе из пленочного испарителя на уровне +1 ºС. Другим преимуществом таких устройств является то, что они позволяют достаточно просто настроить оптимальный режим работы системы. Результат - снижение энергопотребления.

Винтовые централи в Верхнедвинске установлены заводской сборки на базе винтовых компрессоров серии HSK Bitzer (изготовитель - ЗАО «Остров» Россия). В состав централей, помимо стандартного набора комплектующих входят экономайзеры, отделители жидкости и опция автоматической регулировки давления конденсации по газовой фазе. Экономайзеры позволяют увеличить производительность конкретных моделей компрессоров на 20% при увеличении энергопотребления только на 5,5%. Отделители жидкости обеспечивают защиту компрессоров от влажного хода при переменных режимах работы, что особенно актуально для предприятий с резкоизменяющимся графиком тепловых нагрузок. Регулировка давления конденсации на базе пилотных вентилей Danfoss позволяет гарантированно поддерживать на необходимом для устойчивой работы системы уровне давление конденсации. Данная опция решает проблему запуска системы после остановки при отрицательных температурах окружающей среды .

На предприятии установлены конденсаторы с дополнительной опцией орошения (адиабатическое охлаждение) и регуляторами скорости вращения вентиляторов. Конденсаторы подобраны для работы при температуре конденсации +40 ºС без дополнительного орошения, но реально работают при температуре конденсации +30...+35 ºС и ниже. Применение адиабатического охлаждения позволяет держать заведомо низкое давление конденсации не зависимо от температуры окружающей среды, что дает возможность экономить электроэнергию (2-3% уменьшения энергопотребления на каждый градус снижения температуры конденсации).

Для подачи воды потребителям применен насосный агрегат заводской сборки ЗАО «Остров» производительностью 170 м³/час при давлении до 3,5 бар, что полностью обеспечивает потребности нового цеха, а также позволяет дополнительно подключить проектируемый цех сушки сыворотки. Насосный агрегат включает в себя 2 насоса -рабочий и резервный - фирмы «Грундфос», а также необходимую запорную арматуру. Кроме того, в насосном агрегате применен регулятор расходной воды, что позволяет контролировать давление на подаче воды потребителям: при уменьшении требуемого расхода (отключении части потребителей) регулятор автоматически ограничивает количество воды, направляемое в линию не допуская повышения давления выше требуемого.

Оборудование компанией «Ламинар» подобрано так, чтобы его работа была максимально экономичной. Система полностью автоматизирована, на 100 % защищена от замерзания. Немаловажно, что составляющие системы взаимозаменяемы: системы пленочного охладителя и льдоааккумулятора функционируют независимо друг от друга, что позволяет при не штатных ситуациях не прекращать холодоснабжения основных потребителей холода на предприятии.

Окупаемость проекта в соответствии с утвержденным бизнес-планом не превышает полугода.? Нормативный срок службы пленочного испарителя BUCO (Германия) - 20 лет, винтовых компрессоров Bitzer - 15 лет. Однако при надлежащем техническом обслуживании данное оборудование будет работать и 30-40 лет.

Виктор Бурак, начальник проектного от УП «Ламинар»