工业冷冻生产工艺热回收节能系统
2017-08-06 14:24:13|点击次数:

自从人类进入工业化生产时代,生产分工越来越精细。在专业化程度很高的今天,专业化生产大大提高了技术水平和服务水平,大幅提高了生产效率。但,在企业或跨企业的冷热系统领域内,精细的专业化分工、作业,导致我们无法全局统筹区域(企业内或跨企业)冷热综合利用。换句话说,专业化的精细分工,使得我们多个生产、生活冷热工艺无法系统性统筹设计,对冷热的综合利用很不合理。遍布我们的生产生活中,存在着大量的能源浪费现象。

图1:中央空调系统向大气排放大量余热

例如,一个新的制药厂在投产建设时,由专业做中央空调的A公司为药厂安装了中央空调系统,中央空调系统运转时通过冷却塔将大量余热直排到大气中(图1)。由药厂设计院B设计的药品生产线冷热工艺使用了锅炉,锅炉提供的热能在经过加热、烘干、除湿等热处理工艺后,大量余热被释放到大气中(图2)。


图2:药厂锅炉热工艺后向大气中排放大量废热气

实际上,中央空调排放的大量余热可以通过热回收设备回收后用于锅炉前的空气预热,或完全取代锅炉为药品热工艺提供热能。从而,降低锅炉用煤(油、天然气)数量或砍掉锅炉项目,节约能源,为企业降低生产成本,增加利润。


图3:食品厂锅炉热工艺后向大气中排放大量废热气

中央空调与锅炉并用于冷热生产环境和冷热生产工艺的情况普遍存在,食品厂(图3)、化工厂(图4)等传统制造业,大量被排放到大气中的热能可被系统设计、回收再利用。


图4:化工厂锅炉热工艺后向大气中排放大量废热气

下面,我们概要解析一个制药厂冷热工艺案例

在一个制药厂,存在着多个不同的冷热工艺生产线和冷热环境,这些不同冷热工艺生产线或冷热环境,由不同的设计单位设计、不同的建设单位施工建设:
①中央空调机组-------中央空调设计、施工企业
②工业锅炉------药厂规划设计单位,即设计院
③工业制冷机组------工业制冷设备公司或节能服务公司
专业分工致药厂的冷热环境及冷热生产工艺,由各细分领域企业完成。因此,药厂的全冷热系统,无法系统性统筹设计、建设。结果是每个冷热系统自成一体,有自己的冷热发生源,又有大量余冷、余热被释放到大气中(图5)。


图5:传统规划的药厂冷热环境及工艺致大量冷热直排大气

当药厂的全部冷热环境及生产线冷热工艺由一家具备系统设计、施工能力的节能制冷公司设计、建造后,情况就大为改观(图6)。系统规划、一体建设的药厂,冷热环境及冷热生产工艺被统筹安排,大量余冷、余热被充分回收再利用,锅炉大幅消减或被取消,能效得到大幅度提高,为企业节省大量能源消耗。


图6:系统规划的药厂余冷、余热得到充分回收利用

我们简单推算一下,工业生产企业的余冷、余热得到充分回收再利用,企业能效能得到多大的提高?企业减少多少成本、创造多少利润?

根据能量守恒原理,制冷/制热机组在制冷/制热时,遵循如下能量守恒公式:

制热量(Q2) =制冷量(Q1) +机组耗电量(E)

对于制冷/制热机组,E =(1/5 ~ 1/4)Q1,即E = 0.2Q1,或E = 0.25Q1
若取E = 0.2Q1,则Q2= 1.2Q1

以上等式表明,在今天的制冷生产中,每产生的1单元的冷量,伴随着1.2单元的热量同时产生。

如果我们只需要冷量,那么每得到一个单元的冷量,就有1.2个单元的热量被白白释放掉。由此可见,工业生产中,仅使用冷量或仅使用热量的生产工艺,浪费了等量或更多的热量或冷量。
当我们系统性地把制冷/制热机组同时产生的冷和热,在设计中充分应用于冷、热工艺,并对冷、热工艺后的余冷、余热再回收循环利用,我们的能效可得到100%以上的提高,节能能力轻松达到50%或更高。

以上简要解析了制药厂的系统性冷热工艺设计,为制药厂大幅提高热能利用效率、创造更高经济效益。在我们身边的实际生产生活中,不只是药厂,几乎所有的传统行业,目前都存在着这种节能创收的巨大空间!