中央空調(diào)水處理在制藥行業(yè)中的應(yīng)用

水蓄冷技術(shù)作為一項(xiàng)需求側(cè)管理技術(shù)，由于其在夏季具有比較突出的電力移峰填谷效果，已被列入政府相關(guān)部門重點(diǎn)支持和推廣的范疇。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列相關(guān)鼓勵(lì)政策，對(duì)促進(jìn)水蓄冷技術(shù)的推廣和應(yīng)用起到了重要作用。在這一背景下，水蓄冷技術(shù)在制藥行業(yè)中得到了較多的應(yīng)用。

1  應(yīng)用概況

制藥行業(yè)作為石家莊市的支柱產(chǎn)業(yè)，近幾年來(lái)，在水蓄冷技術(shù)的應(yīng)用方面進(jìn)行了較多的工程實(shí)踐。從2006 年至2009 年，石家莊市制藥行業(yè)共計(jì)有7 個(gè)水蓄冷項(xiàng)目被列入河北省發(fā)展和改革委員會(huì)的需求側(cè)管理項(xiàng)目計(jì)劃，7 個(gè)項(xiàng)目的匯總數(shù)據(jù)如表 1 所示。

表1：制藥行業(yè)近年來(lái)7個(gè)水蓄冷項(xiàng)目數(shù)據(jù)

注：表中年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用是直接根據(jù)年移峰填谷電量計(jì)算得出的，其中單位移峰填谷電量節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)=白天電價(jià)-低谷電價(jià)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，白天用電價(jià)格取峰時(shí)段與平時(shí)段電價(jià)的平均值。事實(shí)上，項(xiàng)目單位在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)主動(dòng)采取措施盡量在白天用電高峰時(shí)段停用制冷主機(jī)，因此實(shí)際年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用比表中計(jì)算的數(shù)據(jù)更大，即表中的計(jì)算結(jié)果是偏保守的。

從水蓄冷用途來(lái)看，7 個(gè)項(xiàng)目的水蓄冷均與生產(chǎn)工藝用冷有關(guān)，部分項(xiàng)目還可供應(yīng)生產(chǎn)車間空調(diào)用冷；從水蓄冷容量來(lái)看，7 個(gè)水蓄冷項(xiàng)目中，最大的蓄冷量超過(guò)了5000 Rth，最小的蓄冷量也將近500 Rth，不同項(xiàng)目在規(guī)模上存在著明顯的差異；從項(xiàng)目投資規(guī)模來(lái)看，審核后項(xiàng)目蓄冷部分投資最多的達(dá)到了 500 多萬(wàn)元，最少的也達(dá)到了130 萬(wàn)元。

2  應(yīng)用特點(diǎn)及存在問(wèn)題

2.1 水蓄冷技術(shù)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用特點(diǎn)

綜合分析已投運(yùn)的7 個(gè)水蓄冷項(xiàng)目，水蓄冷技術(shù)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用有以下特點(diǎn)：

（1）從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)日冷負(fù)荷曲線來(lái)看，冷負(fù)荷曲線一般變化不大，或呈現(xiàn)周期性變化特點(diǎn)。而建筑蓄冷空調(diào)的冷負(fù)荷一般隨環(huán)境溫度變化而顯著變化，兩者有著明顯的不同。

（2）多數(shù)單位的水蓄冷項(xiàng)目主要針對(duì)制藥過(guò)程中的工藝用冷。由于制藥工藝需要比較嚴(yán)格的工藝條件，工藝用冷量很大，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝用冷的用電容量在生產(chǎn)單位的總用電容量中占據(jù)較大比重。因此采用水蓄冷系統(tǒng)后，可以顯著降低制冷系統(tǒng)的用電容量。而水蓄冷空調(diào)技術(shù)僅解決建筑本身的空調(diào)用冷。

（3）由于多數(shù)水蓄冷工程主要針對(duì)生產(chǎn)工藝用冷，因此系統(tǒng)的年供冷時(shí)間較長(zhǎng)。根據(jù)各項(xiàng)目提供的資料，工藝用冷時(shí)間最長(zhǎng)的達(dá)到300 天以上，最短的也達(dá)到半年以上，提高了系統(tǒng)的年利用小時(shí)數(shù)和年利用率。相對(duì)而言，單純水蓄冷空調(diào)用冷時(shí)間較短，石家莊地區(qū)一般空調(diào)用冷時(shí)間僅為5 個(gè)月。

（4）由于制藥工藝對(duì)釋冷速率要求較高，因此多數(shù)水蓄冷系統(tǒng)采用了蓄冷冰球。與之相應(yīng)的，采用蓄罐容納蓄冷冰球。采用這種蓄冷系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)流速低，水蓄冷罐壓降小，系統(tǒng)流通面積大，不易阻塞及結(jié)垢，即使有個(gè)別冰球破裂也不影響系統(tǒng)性能。另外，水蓄冷罐內(nèi)布有專門設(shè)計(jì)的布水器，使換熱介質(zhì)在水蓄冷罐內(nèi)均勻分布流動(dòng)，換熱不存在死角。而而蓄冷空調(diào)中，較多的采用蓄冷盤管等其它蓄冷形式。

（5）蓄冷冰球一般選用國(guó)外專利技術(shù)低溫蓄冷球。根據(jù)工藝要求的不同，蓄冷冰球的最低相變溫度可低至-18℃，稍高的相變溫度可選-10℃，并通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)保證為工藝設(shè)備提供恒定的冷卻溶液。而蓄冷空調(diào)中采用的蓄冷球的最低相變溫度一般僅為-5℃左右。

2.2   投資效益分析

從表1 列出的數(shù)據(jù)來(lái)看，由于蓄冷項(xiàng)目的年利用小時(shí)數(shù)較高，項(xiàng)目的移峰填谷效果明顯，項(xiàng)目實(shí)施單位可以因此節(jié)省較多的年運(yùn)行成本。7 個(gè)蓄冷項(xiàng)目的投資總計(jì)為1 821 萬(wàn)元，而年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用為343.5 萬(wàn)元，因此可計(jì)算出投資回收期為5.3 年。

考慮河北省對(duì)蓄冷項(xiàng)目的政策性補(bǔ)貼后，項(xiàng)目的投資回收期可進(jìn)一步縮短至3.5 年，這對(duì)于企業(yè)的投資決策提供了較大的吸引力。從蓄冷項(xiàng)目的社會(huì)效益來(lái)看，可以實(shí)現(xiàn)移峰容量近2 600 kW，由此節(jié)省的全社會(huì)投資也是相當(dāng)可觀的。

2.3 存在的問(wèn)題

蓄冷技術(shù)在制藥行業(yè)應(yīng)用中最大的不利因素是蓄冷裝置的單位容量投資偏大。根據(jù)表1 中的數(shù)據(jù)計(jì)算，蓄冷裝置的平均投資指標(biāo)達(dá)到1 000 元/Rth以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蓄冷空調(diào)中蓄冷裝置的單位容量投資（約400~500 元/Rth）。造成這種情況的主要原因是大部分項(xiàng)目的低溫蓄冷冰球?yàn)檫M(jìn)口冰球，成本較高，而且蓄冷工程中采用的進(jìn)口設(shè)備比例較大，提高了工程的造價(jià)，降低了工程的經(jīng)濟(jì)性。這些設(shè)備主要包括：板式換熱器、乙二醇泵、控制閥門等。部分蓄冷工程在技術(shù)方案選擇上未進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的比較，并且在系統(tǒng)選型階段未進(jìn)行規(guī)范的招投標(biāo)，導(dǎo)致設(shè)備造價(jià)偏高。

結(jié)論

（1）在制藥行業(yè)的工藝用冷上采用水蓄冷系統(tǒng)，可以顯著提高水蓄冷系統(tǒng)的年利用小時(shí)數(shù)和年利用率，并可以明顯降低企業(yè)的年供冷運(yùn)行費(fèi)用。這在石家莊市制藥行業(yè)水蓄冷項(xiàng)目的實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。

（2）為了降低蓄冷項(xiàng)目的投資，提高項(xiàng)目的投資效益，應(yīng)在技術(shù)方案選擇階段進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的方案比選，并在系統(tǒng)選型階段進(jìn)行規(guī)范的設(shè)備招投標(biāo)。

（3）國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)及相關(guān)企業(yè)應(yīng)在低溫蓄冷冰球的研發(fā)及產(chǎn)品引進(jìn)上盡早投入，早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，以降低制藥企業(yè)用戶的水蓄冷系統(tǒng)投資。