Теплова інтеграція компресійної холодильної установки на молочних підприємствах

Abstract

За допомогою методів пінч-аналізу проведено теплову інтеграцію аміачної компресійної холодильної установки, яка використовується на молочних виробництвах. За основу взята принципова схема з холодопродуктивністю 1000 кВт. Для даної холодопродуктивності було розраховано основні температури циклу, витрату холодоагенту, його питому теплоємність. На основі цих даних сформовано потокову таблицю, що включала гарячий потік холодоагенту – аміаку – і два холодних потоки: воду на хімводоочистку і воду на технологію. Гарячий потік аміаку було розбито на три потоки: охолодження парів аміаку, конденсація і переохолодження. Було визначено потокові теплоємкості і теплове навантаження (зміну тепловмісту) потоків. На основі техніко-економічних розрахунків для даної схеми визначено мінімальну різницю температур в теплообмінному обладнанні Tmin = 8С, для якої було побудовано складені криві потоків. За допомогою метода табличного алгоритму визначено температуру пінча для гарячих і для холодних потоків. Визначено мінімальні значення потужності гарячих та холодних утилітQHmin і QСmin та потужність рекуперації, яка склала 701,8 кВт. Побудовано сіткову діаграму і розташовано теплообмінники у відповідності із СР та N правилами. На основі сіткової діаграми запропоновано технологічну схему після реконструкції, яка включає встановлення трьох рекуперативних теплообмінників, одного охолоджувача та двох нагрівачів для досягнення цільових температур і витрати потоків. В якості теплообмінного обладнання запропоновано використання пластинчатих теплообмінників фірми Alfa Laval. Строк окупності запропонованого рішення складає приблизно два роки.The heat integration of an ammonia compression refrigeration unit, that is used in different dairy facilities, was carried out by the pinch analysis methods. The schematic diagram of such unit with a cooling capacity of 1000 kW was taken as a basis. The main cycle temperatures, refrigerant consumption and its specific heat capacity were calculated for a given refrigerating capacity. Based on these data, a stream table was formed, that included a hot stream of a refrigerant – ammonia – and also two cold streams: water for chemical water treatment and water for technology. The hot stream of ammonia was divided into three streams: cooling of ammonia vapors, condensation and subcooling. Heat capacities flowrates and heat loads (stream enthalpy change) of the streams were determined. The minimum temperature difference in heat exchangers Tmin = 8С was determined on the basis of technical and economic calculations for this process. The composite curves were plotted for the minimum temperature difference. The pinch temperatures were determined by the problem table algorithm for the hot and cold streams. The minimum values of hot and cold utilities load (QHminand QСmin) were determined. The heat recovery capacity was determined, which was 701.8 kW. A grid diagram was built and heat exchangers are arranged in accordance with CPand Nrules. The retrofit of process flowsheet is proposed on the basis of the grid diagram that includes the installation of three heat exchangers, one cooler and two heaters to achieve the target temperatures and flow rates. The use of Alfa Laval plate heat exchangers is proposed as heat exchange equipment. The payback period of the design is about two years.