上海沃莘高溫熱泵在啤酒工藝項目應用案例分享

來源：發布時間：2024-01-19

上海沃莘專業從事余熱發電、供熱、制冷產品的研發與制造，公司可提供有機工質朗肯循環（ORC）發電裝置、螺桿式環溫空氣源熱泵機組、螺桿式高溫熱水/蒸汽熱泵機組，居國際地位。

上海沃莘主要產品

熱泵產品簡介針對冷熱聯供或者回收低品位余熱，上海沃莘相繼推出了冷熱聯供熱泵、超高溫熱泵機組、微壓蒸汽熱泵機組、水蒸氣增壓機組等系列熱泵產品，可制取40~170℃熱水或蒸汽。

用戶需求：

江蘇某啤酒廠在生產過程中需求蒸汽量較大且存在能源浪費。因此用戶希望采用冷熱兩用熱泵技術，降低運行費用，減少廠區碳排放。余熱來源：

啤酒釀造過程中會產生大量的余熱，根據用戶現場考察，主要余熱來源如下：

1）空壓機余熱：啤酒釀造中需要用到大量壓縮空氣，廠區內配置的空壓機組排氣以及潤滑油冷卻會產生余熱水。

2）CIP（在線清洗）系統廢水：啤酒釀制過程中，各設備、容器中會有大量殘渣和污染物需要清洗，會產生大量清洗廢水。

3）巴氏殺菌機余熱水：酒廠采用巴氏殺菌機，分不同溫區噴淋熱水進行殺菌，流落的低溫熱水再匯聚收集，形成可觀的余熱源。

4）洗瓶機余熱水：洗瓶機需要大量高溫熱水對啤酒瓶進行清洗殺菌，清洗結束后悔產生大量余熱水

5）蒸汽凝水：酒廠內購買的蒸汽使用后會產生熱水，可收集使用。用熱需求：

用戶各工藝段均有用熱需求，不同工藝段對熱水溫度需求不同，用量也不同，目前用戶用熱水需求量較大的工藝為：

1）洗瓶機高溫槽加熱：洗瓶機高溫槽的溫度需要在80℃~85℃之間，瓶子在高溫槽中經過一定時間的浸泡達到殺菌消毒的效果，同時將附在瓶子上的臟物和標簽泡軟脫落。

2）殺菌機熱水：生啤酒裝瓶后需要進行適當的殺菌來保證啤酒的生物穩定性和儲存安定性，用戶采用了隧道式殺菌機，分若干不同的溫度（殺菌溫度60℃~75℃）用熱水噴淋殺菌。

用冷需求

脫氧水在啤酒生產過程中有著極其重要的作用（啤酒中含有大量氨基酸等活性物質，與氧氣接觸會發生霉變）。它可以用于啤酒過濾高濃度稀釋、清酒及發酵液引酒、清酒罐及發酵罐CIP沖洗等方面。脫氧水在制取過程中會加溫來減小氧氣含量，溫度較高，需要進行冷卻以避免對啤酒工藝的影響。

6）其他熱源：糖化凝水、煮沸鍋爐蒸汽凝水、麥汁降溫冷卻水等

方案選型

用戶各個工藝段使用熱水溫度不同，因此產生的余熱溫度也不同，根據用熱以及熱源情況，用戶規劃了三組不同熱泵機組：LR系列熱泵、SJ殺菌機熱泵、XP洗瓶機熱泵機組。因此項目是由運營方投資以收取節約電費的方式來盈利，要求機組能效比盡量高，故每組機組由四臺機組串聯組成。同時采用單獨的過冷板換，水源過冷再并入熱水管道，比較大限度回收熱能，同時提高機組效率。

設計特點四機組串聯

每個板塊機組均采用4機組串聯，首臺采用變頻運行，其余三臺采用軟啟動，高用熱需求時4臺機組滿載運行，分級取熱，比較大限度提升效率。低用熱需求時調節首臺變頻機組，利用變頻運行的精確調節能力，時刻保持機組產生熱量與用戶用熱量相同，減少機組啟停次數，節約電能。

大過冷度設計

每臺機組均設置高性能板式過冷器，客戶端利用混水閥混合出高于蒸發器進水溫度5℃左右的中溫水，進入過冷器給節流后的液態冷媒過冷，出水補充到熱水中去比較大限度的回收熱量。同時高過冷度可減少冷媒節流后的閃氣，提升機組效率。

高溫制冷劑R1234ze&R245fa冷媒降膜式系統的應用

本項目所有機組均采用了降膜式設計，采用外置式回熱器解決R1234ze&R245fa的排氣帶液問題，比起以往采用的干式蒸發器，極大的提升了效率。