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浅谈制药行业制冷系统的节能方法与管理

2019-12-27 09:43:54

  随着科技水平的提升,制冷系统在人民生活中的位置越发重要,中央空调的应用范围更加广泛。恒温供热、恒温供冷、恒湿调节使人民的生活更加舒适。变频技术的应用不仅可以实现恒温的调节,同时,使空调能耗也变得更低,实现了空调系统的节能运行。在空调系统中制冷、制热是最关键的环节,同时,也是能源消耗较大的环节。而在工业应用方面,制药行业生产环境的维持至关重要,制药环境不仅关系到操作人员的舒适性,更重要的是要保证药品质量就必须有相应的无菌环境与温湿度环境,因此,制冷系统在制药行业发挥着重大的作用。

  制药行业分为原料药生产与制剂生产两大类生产性质,制冷系统分别发挥着不同的作用。两种不同性质的用冷系统,其共性部分是产冷与输送部分,不同的部分在于用冷设备的差异。原料药生产中大部分关键过程属于放热反应,要获得较高纯度、较高收率的药品则必须保持在一定温度下的持续反应。因此,原料药生产中制冷多应用于工艺冷却阶段。制剂类生产的用冷主要用于空调系统的降温、除湿,以达到无菌室内的湿度与温度要求。从图1“制冷系统图”中可明显看出制冷系统组成的各个部分:制冷主机、机组冷却、介质输送、用户四个主要分部分。制冷系统流程长,涉及环节多。要做好节能工作就必须了解其能源消耗的各环节方可抓住重点,挖掘根由,个个控制,点点提升,达到全系统节能的目的。下边从制冷系统各环节进行节能方法探讨:
  一、制冷主机节能:
  主机能耗在全系统中的能耗比重约占45%。主机由机头、电机、冷凝器、蒸发器四个主体部位及一个电气控制系统组成。因此,主机节能应从提高各部位的能效进行分析:
  (1)机头节能:
  首先是选择节能型机头:机头能耗其一是制冷剂的压缩耗功,其二是机械摩擦耗功,其三是辅助系统耗功。当然压缩功是不可避免的,而其它两种功耗在传统机组中也是必须存在的,而磁悬浮制冷机则克服了后两种功耗,因此,其节能效果显而易见,在投资允许的情况下当为首选。
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  第二,机头节能不可忽略的是内部泄漏的预防与整修,加强检测与维护,防止与减少内部泄漏,提高机头效率。
  第三,电机的效率也是机头节能的主要环节,要选择高效电机,提高节能率。
  第四,机组节能最不可缺少的是机型的选择,是离心式机组,还是螺杆式机组,是单机头还是多机头机组,要根据用冷负荷性质合理选择。实现可调节制冷,达到机的节能运行。
  (2)机组部件的节能:
  冷凝器与蒸发器的换热效率是对机组节能与否的重要环节,因此,加强该部件的清洗,提高换热效率达到节能运行。
  冷凝器换热效果的直接影响因素则是冷却水水质,因此,要保证凝冷器节能就必须对冷却水水质加以控制。冷却水水质一是水温,二是水的硬度与浊度及水中固体物的控制。因此又涉及到了冷却系统节能的问题。
  (3)冷却系统节能:
  冷却系统节能的重点在于风量调节,水质控制。冷却水随气温变化影响较大,因此,加变频进行风速控制既可保证冷水参数又可实现节能运行。其次是水质控制,增加旁滤系统,减少水中浊度,改善水质,减少填料的污堵对降温的影响。
  (4)输送系统节能:
  冷介质在制冷与用冷之间的循环流动,通过水泵、管道使冷源不间断地为用户提供冷量,因此,水泵系统成为了制冷系统不可缺少的组成部分,水泵的功耗在全系统中约占40%,因此,也是制冷系统中应重点关注的部位。水泵系统节能技术有如下几点:
  一是高效水泵的应用;
  二是水泵的负荷控制与调节(变频控制);
  三是水泵参数要适合于用冷工况(压力、流量)。
  四是管道系统的节能首先应考虑减少阻力:用冷设备分布合理,减少管道长度与落差,从而减少能耗。
  (5)用户侧的节能:
  用冷户通过换热系统达到工艺温度,因此用户侧的节能重点是换热器节能,选择合理的换热器型式,加强换热器清洗,实现高效换热。无论是空调机组,还是工艺冷却,其换热原理是一致的,无论是何种形式的换热器,均应以工况条件进行选型,适配为佳。运行中注重清洗,保证换热系数,高效换热,节能运行。对于无菌药(制剂)生产的空调节能在保证新风量标准的情况下尽量采用循环风,以减少冷量的使用。可变工况空调机组的变频调节也是全系统节能的有效方法。
  制冷系统在制药企业的动力系统中,作为耗能大户,仅次于空压机系统,如何对制冷系统开展节能管理工作,主要有以下几点:
  二、制冷机组选型合理。
  作为设计的依据,用户负荷情况要清楚,需求量、峰值、谷值等,满足负荷要求的基础上,考虑具体运行情况进行节能设计。用户负荷稳定情况下,满足负荷总量需求,同时制冷机运行高效区域;用户负荷波动较大情况下,考虑多机头机组或者大小不同型号的机组搭配运行,多机头机组自动调节负荷与运行机头的匹配,保证制冷机的高效运行且不发生喘振,不同机组运行就要根据负荷情况进行调整开机台数、大小。
  三、制冷系统运行节能
  制冷机组的运行,配套的循环水系统、冷媒水系统运行是否匹配也很关键,尤其是循环水系统,循环水的温度、流量直接影响着制冷机制冷量;冷媒水的出水温度同样是影响制冷机运行效率的因素,蒸发温度在合理范围内,每提高一度,运行效率都将得到提高,所以,要保证冷媒水系统的上限运行。
  四、制冷系统的优化
  根据品质能源的由低到高供应原则,即能用低品质能源供应的,绝不使用高品质能源,对系统进行优化。一是对循环水及冷媒水系统进行优化,保证根据不同季节使用不同温度的冷水,尤其是季节交替时段,考虑梯度化冷却,先使用成本较低的循环水冷却,温度达不到要求再开制冷系统。二是对系统存在较大差异要求的要分系统供应,如果一个制冷系统中存在不同品质的冷水需求,将大多数同一需求组成一个系统,要求较高的单独一个系统供应,否则整个大系统运行在高品质需求上,势必造成整个系统能耗的增加。
  五、制冷机及末端设备的及时清洗
  制冷机的冷凝器、蒸发器要及时清洗,一是防止换热铜管的结垢,一是提高换热效率;末端设备也要注意清洗,保证在同样供水温度下,满足热交换效果;两者都直接影响着制冷机组的运行效率。
  六、自动化加强系统节能
  整个系统包括循环水、冷媒水系统实现自动化管理,及时、自动调节水温、流量,保证机组的最佳运行效率,同时根据末端的负荷变化及时做出调整,杜绝了人工调节的滞后浪费。
  综合以上内容,制冷系统全方位节能才能达到节能的目标,但还需重点提出的一点是,全系统降低冷量损失也是大家应该关注的问题。从主机到贮冷池,从管道到用冷设备,全系统冷介质走过的地方均应有良好的保冷,让我们通过冷机生产的冷量用于真正需要用冷的地方。同时,对于空调系统而言,冷风送达的空间保冷也是应该注意的问题,如墙体保温、玻璃隔热涂层等措施的应用,也是很好的节能措施。
 
 
原作者:华北制药集团孙国才
石药集团李国素
河北省节能协会编辑整理 
 

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