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板式换热器制冷在啤酒工业中的应用

  • 啤酒生产过程主要有麦芽制备、麦芽汁制造、发酵、过滤灭菌、灌装包装等5大工序。其中麦芽汁的制备主要工艺流程如下:糖化工艺中煮沸后的高温麦汁冷却至发酵接种温度,需要提供冷源,由于啤酒生产工艺的需要,一般用2℃卫生级冰水将98℃左右的麦汁冷却至7℃~8℃左右。冰水的温度则从2℃升至82℃~85℃时,升温后的热水回糖化工艺循环利用。2℃冰水的制备是将常温下的水如30℃左右经过处理的酿造水通过制冷设备直接冷却至2℃。

    设计年产20万千升啤酒按常规约需要60m3/h冰水,采用R717(氨)为制冷剂,蒸发温度-1℃,所需冷量约为2000kW,如选用1台冰水模块装置,其主要由1台卧式氨液分离器和1台板式换热器两大设备组成。系统组成是:冰水模块装置由卧式氨液分离器、板式换热器、现场控制箱、自动控制元件、机架、阀门及管路。同理当选用立式氨液分离器与卧式蒸发器组合,即配置1台立式氨液分离器,1台卧式蒸发器,其系统组成是立式氨液分离器、卧式蒸发器、现场控制箱、自动控制元件、阀门及管路。

    经济性比较:冰水模块装置同立式氨液分离器与卧式蒸发器组合装置从经济上和结构上进行比较,其主要反映在板式换热器和卧式蒸发器的相比,以下我们从六个方面对设计和选用设备进行分析。第一,板式换热器比卧式蒸发器换热效率要高,同样的换热量,板式换热器较卧式蒸发器所配面积小,所需特别指出的是,板式换热器换热效率高是针仅对单位面积换热而言,对于同样的换热量,板式换热器的换热效果和卧式蒸发器的换热效果是一样的,只不过是所配的换热面积大小不同而以。第二,由于结构上的原因,板式换热器、氨液分离器及控制系统可以在工厂组装成一个冰水模块装置整体出厂,便于运输和现场安装。第三,由于板式换热器占地面积较小,需要机房面积较小,可以大大减小立式氨液分离器安装所需的夹层操作平台,且由于卧式蒸发器所配置的立式氨液分离器有安装高度的要求,所需机房净高比较高,因此增加了土建建设费用。第四,由于卧式蒸发器及其配置系统的内容积比板式换热器的内容积大,相应的系统充氨量也大,系统所配的贮液器也随之增大。第五,卧式蒸发器是一种壳管式换热器,制冷剂R717(氨)在壳程内吸热蒸发,酿造水在管内降温,水的温度是从30℃降至2℃,温差较大,这么大的温度要降下来,水在换热管内要来回流动,充分与制冷剂接触,用于制冰水的卧式蒸发器其水侧一般设计成多流程的,水侧的阻力降必然比板式换热器大,造成水泵的扬程大、功耗大。第六,从设备初期投资方面进行比较,冰水模块装置的造价相比立式氨液分离器配卧式蒸发器的装置初期投资稍高。