Как эффективно получить "ледяную" воду? Компания "Ламинар"
- 14.02.2010 01:00
В последнее время спрос на системы приготовления «ледяной» воды на предприятиях молочной промышленности значительно увеличился.
При этом среди специалистов комбинатов все более распространенным становится мнение, что задача получения «ледяной» воды может быть дешево и легко решена. Попробуем разобраться, так ли оно на самом деле.
Виктор Бурак, к.т.н., начальник проектного отдела УП «Ламинар»
«Ледяная» вода, как известно, — это вода с температурой, близкой к 0 °С (на практике это вода с температурой +2 ± 1 °С.
Существует несколько принципиальных схем получения воды с такой температурой.
Проверенные временем системы, работающие с советских времен, — системы с погружными испарителями. Такие системы работают, как правило, с аммиаком в качестве хладагента и без проблем обеспечивают требуемые параметры по температуре лед-воды. Могут они работать также на фреоне и на промежуточных гликолевых хладоносителях.
Первый тип погружных испарителей — панельные. Это испарители, помещенные в ванну с водой, в которых кипит хладагент. Вода охлаждается за счет теплообмена на вертикальных поверхностях пластин. Кроме того в таких системах возможна аккумуляция холода за счет накопления льда на панелях. Количество накапливаемого льда на них и площадь поверхности льда в таких системах относительно невелика, что не позволяет компенсировать существенные пики по тепловой нагрузке. Соответственно, холодопроизводительность оборудования может быть только на 10–15 % меньше пиковой тепловой нагрузки.
Второй тип погружных испарителей — трубчатые, которые позволяют накапливать существенные количества льда (льдоаккумуляторы) 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 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 затрат на электроэнергию. Системы с накоплением льда проектируется в индивидуальном порядке, исходя из суточного графика тепловых нагрузок конкретного предприятия, и гарантированно поддерживают температуру воды на уровне +1…+2 °С. В системах с трубчатыми испарителями для увеличения скорости таяния льда дополнительно устанавливаются воздуходувки. Данные устройства существенно повышают эффективность работы льдоаккумуляторов в режиме снятия пиковых нагрузок.
«Ледяную» воду можно также получать с помощью испарителей пленочного типа. Вода в таких испарителях подается в распределительный бак, находящийся над теплообменными секциями. Из распределительного бака жидкость равномерно распределяется через перфорированные отверстия и под действием гравитации стекает по наружной поверхности вертикально установленных теплообменных пластин в виде тонкой пленки. Охлаждение стекающей тонкой пленки жидкости осуществляется за счет выкипания хладагента внутри теплообменных пластин. Охлажденная жидкость собирается в баке, находящемся под теплообменными пластинами и далее распределяется по потребителям. За счет эффективного теплообмена в пленке возможно получать воду с температурой +0,5 °С при температуре воды на входе в испаритель до +15–20 ºС. Даже в случае образования льда на пластинах испаритель продолжает устойчиво работать. Системы с испарителями пленочного типа бывают различной мощности. Однако поскольку они достаточно дороги, то, как правило, их целесообразно устанавливать при требуемой холодопроизводительности свыше 100–150 кВт. Пленочные испарители проектируются на максимальную (пиковую) нагрузку.
Системы с открытыми теплообменниками (пленочные испарители, погружные панельные или трубчатые), не боятся загрязнений, их невозможно «разморозить», они позволяют получать «ледяную» воду с температурой не выше +2оС. Сегодня независимо от применяемого хладагента (аммиак, фреон или гликоли) — это на наш взгляд, наиболее правильное решение при выборе системы приготовления лед-воды.
В последнее время получило широкую практику установка чиллеров на пластинчатых или кожухотрубных теплообменниках, т.е. систем с закрытыми испарителями. При всей привлекательности таких систем с финансовой и эксплуатационной точек зрения, у них есть по крайней мере несколько недостатков. Первый — это гарантированная температура воды на выходе из чилера. Поскольку охлаждается вода, то все серьезные производители такого оборудования в эксплуатационных документах указывают минимальную температуру на выходе из установки не ниже +3 ºС. Формально такая температура подходит под понятие «ледяной» воды. Однако это минимально возможная температура на выходе из системы охлаждения в установившемся режиме, а в условиях переменной тепловой нагрузки, когда на входе в чилер вода может иметь температуру до +10-12 ºС, обеспечить требуемые температурные режимы технологического оборудования бывает весьма проблематично. Например, получить молоко на выходе из охладителя с температурой +4 ºС. При настройке чилера на температуру на выходе менее +3оС высока вероятность «заморозки» испарителя и его разгерметизации, со всеми вытекающими последствиями. Второй недостаток — это установленная холодопроизводительность такого оборудования. Поскольку чилеры работают без аккумуляции холода (аккумуляция за счет накопления захоложенной воды в емкостях весьма незначительна), то приходится устанавливать оборудование с холодопроизводтительностью полностью покрывающей пиковые нагрузки. При относительной условности определения таких нагрузок, как правило, устанавливается оборудование с холодопризводительностью в 2-3 раза превышающей среднесуточную потребность предприятия в холоде. Третий недостаток — это сложность очистки таких систем в случае попадания в «ледяную» воду посторонних примесей, например, молока. Промыть закрытый испаритель без остановки системы охлаждения, по крайней мере, на 6 часов невозможно, а это достаточно большое неудобство для предприятия.
УП «Ламинар» накоплен значительный опыт в работе с системами приготовления лед-воды. Так в феврале этого года запущена система на Верхнедвинском маслосырзаводе, цех по приемке и переработке 180 т молока в сутки. Система представляет комбинированную схему, оптимально подобранную под график тепловых нагрузок предприятия. В теплоизолированной емкости из нержавеющей стали установлены четыре секции погружных трубчатых испарителей производства ЗАО «Остров» (Россия) с аккумулирующей способностью 14000кг льда (1300 кВт·час), а над емкостью пленочный испаритель BUCO (Германия) производительностью 555 кВт. Льдоаккумулирующие секции и пленочный испаритель имеют независимые фреоновые контуры, что увеличивает надежность системы в целом. Пленочный испаритель служит для снятия постоянной составляющей в графике тепловой нагрузки, а льдоаккумуляторы — для компенсации пиковых нагрузок. При установленной холодопроизводительности двух фреоновых многокомпрессорных агрегатов на базе винтовых компрессоров Bitzer (всего 750 кВт), такая комбинированная система позволяет компенсировать пиковые нагрузки до 1,8МВт. Система приготовления «ледяной» воды, включая теплоизолированную емкость
В заключение хотелось бы отметить, что нет принципиальной разницы, что использовать в качестве хладагента для системы приготовления лед-воды: аммиак или фреон. Все зависит от конкретных условий на предприятии. Единственное что должно быть — так это системы с открытыми теплообменниками по воде, гарантирующие получение действительно «ледяной» воды и соответственно получение качественной молочной продукции на отечественных предприятиях.
УП «Ламинар»
Минск, ул. Надеждинская, 52
Тел.: (017) 219 71 55
