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水蓄冷技术在制药行业中的应用

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时间: 2018-05-07
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水蓄冷技术在制药行业中的应用

水蓄冷技术作为一项需求侧管理技术,由于其在夏季具有比较突出的电力移峰填谷效果,已被列入政府相关部门重点支持和推广的范畴。近年来,国家出台了一系列相关鼓励政策,对促进水蓄冷技术的推广和应用起到了重要作用。在这一背景下,水蓄冷技术在制药行业中得到了较多的应用。


1  应用概况


制药行业作为石家庄市的支柱产业,近几年来,在水蓄冷技术的应用方面进行了较多的工程实践。从2006 年至2009 年,石家庄市制药行业共计有7 个水蓄冷项目被列入河北省发展和改革委员会的需求侧管理项目计划,7 个项目的汇总数据如表 1 所示。


表1:制药行业近年来7个水蓄冷项目数据

水蓄冷技术在制药行业中的应用

注:表中年节约运行费用是直接根据年移峰填谷电量计算得出的,其中单位移峰填谷电量节约运行电费=白天电价-低谷电价,为了简化计算,白天用电价格取峰时段与平时段电价的平均值。事实上,项目单位在应用过程中会主动采取措施尽量在白天用电高峰时段停用制冷主机,因此实际年节约运行费用比表中计算的数据更大,即表中的计算结果是偏保守的。


水蓄冷用途来看,7 个项目的水蓄冷均与生产工艺用冷有关,部分项目还可供应生产车间空调用冷;从水蓄冷容量来看,7 个水蓄冷项目中,最大的蓄冷量超过了5000 Rth,最小的蓄冷量也将近500 Rth,不同项目在规模上存在着明显的差异;从项目投资规模来看,审核后项目蓄冷部分投资最多的达到了 500 多万元,最少的也达到了130 万元。


2  应用特点及存在问题


2.1水蓄冷技术在制药行业中的应用特点


综合分析已投运的7 个水蓄冷项目,水蓄冷技术在制药行业中的应用有以下特点:


(1)从项目的设计日冷负荷曲线来看,冷负荷曲线一般变化不大,或呈现周期性变化特点。而建筑蓄冷空调的冷负荷一般随环境温度变化而显著变化,两者有着明显的不同。

(2)多数单位的水蓄冷项目主要针对制药过程中的工艺用冷。由于制药工艺需要比较严格的工艺条件,工艺用冷量很大,导致生产工艺用冷的用电容量在生产单位的总用电容量中占据较大比重。因此采用水蓄冷系统后,可以显著降低制冷系统的用电容量。而水蓄冷空调技术仅解决建筑本身的空调用冷。

(3)由于多数水蓄冷工程主要针对生产工艺用冷,因此系统的年供冷时间较长。根据各项目提供的资料,工艺用冷时间最长的达到300 天以上,最短的也达到半年以上,提高了系统的年利用小时数和年利用率。相对而言,单纯水蓄冷空调用冷时间较短,石家庄地区一般空调用冷时间仅为5 个月。

(4)由于制药工艺对释冷速率要求较高,因此多数水蓄冷系统采用了蓄冷冰球。与之相应的,采用蓄罐容纳蓄冷冰球。采用这种蓄冷系统时,系统流速低,水蓄冷罐压降小,系统流通面积大,不易阻塞及结垢,即使有个别冰球破裂也不影响系统性能。另外,水蓄冷罐内布有专门设计的布水器,使换热介质在水蓄冷罐内均匀分布流动,换热不存在死角。而而蓄冷空调中,较多的采用蓄冷盘管等其它蓄冷形式。

(5)蓄冷冰球一般选用国外专利技术低温蓄冷球。根据工艺要求的不同,蓄冷冰球的最低相变温度可低至-18℃,稍高的相变温度可选-10℃,并通过自动控制系统保证为工艺设备提供恒定的冷却溶液。而蓄冷空调中采用的蓄冷球的最低相变温度一般仅为-5℃左右。


2.2   投资效益分析


从表1 列出的数据来看,由于蓄冷项目的年利用小时数较高,项目的移峰填谷效果明显,项目实施单位可以因此节省较多的年运行成本。7 个蓄冷项目的投资总计为1 821 万元,而年节约运行费用为343.5 万元,因此可计算出投资回收期为5.3 年。

考虑河北省对蓄冷项目的政策性补贴后,项目的投资回收期可进一步缩短至3.5 年,这对于企业的投资决策提供了较大的吸引力。从蓄冷项目的社会效益来看,可以实现移峰容量近2 600 kW,由此节省的全社会投资也是相当可观的。


2.3存在的问题


蓄冷技术在制药行业应用中最大的不利因素是蓄冷装置的单位容量投资偏大。根据表1 中的数据计算,蓄冷装置的平均投资指标达到1 000 元/Rth以上,远远高于蓄冷空调中蓄冷装置的单位容量投资(约400~500 元/Rth)。造成这种情况的主要原因是大部分项目的低温蓄冷冰球为进口冰球,成本较高,而且蓄冷工程中采用的进口设备比例较大,提高了工程的造价,降低了工程的经济性。这些设备主要包括:板式换热器、乙二醇泵、控制阀门等。部分蓄冷工程在技术方案选择上未进行认真细致的比较,并且在系统选型阶段未进行规范的招投标,导致设备造价偏高。


结论


(1)在制药行业的工艺用冷上采用水蓄冷系统,可以显著提高水蓄冷系统的年利用小时数和年利用率,并可以明显降低企业的年供冷运行费用。这在石家庄市制药行业水蓄冷项目的实践中得到了验证。

(2)为了降低蓄冷项目的投资,提高项目的投资效益,应在技术方案选择阶段进行认真细致的方案比选,并在系统选型阶段进行规范的设备招投标。

(3)国内研究机构及相关企业应在低温蓄冷冰球的研发及产品引进上尽早投入,早日实现国产化,以降低制药企业用户的水蓄冷系统投资。




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