工业实用效率

雀巢击败了热量:创新的空气 - 水热交换器从空冷压缩机恢复热量

当讨论主题正在制作冰淇淋时,介意的第一件事就是没有热量的,但在加利福尼亚州Tulare的冰淇淋厂,热量从空气冷却空气压缩机回收热处理水。

雀巢美国在全球最大的食品公司雀巢S.A.全球伞下落在全球伞下。Tulare Plant在八个生产线上制作雀巢,Dreyer的Grand和Häagen-dazs冰淇淋产品,并压缩空气在各种应用中使用。

一出大门,一切都是气动的Nestlé冰淇淋部门的项目工程师汤姆·芬恩解释道。“气缸和空气驱动电机,工艺管道阀门,分流,路线,停止/启动,和混合工艺流体,我们的包装机械,包括排斥,清洁和蒸汽去除过程,所有这些都依赖于压缩空气。如果没有压缩空气,我们就完了。作为食品加工机,我们选择了带有过滤和干燥系统的无油压缩机,以确保我们的压缩空气流不含水分和微粒。所需要的是清洁干燥的空气,以防止产品污染。”

据芬兰称,Tulare工厂有四个125马力Kobelco Knw系列无油空气冷却螺杆压缩机。两个压缩机通常运行24/7。当需求升高和压力下降时,第三压缩机自动播出。第四压缩机允许雀巢旋转压缩机,并提供冗余,以确保连续的空气供应,即使一个压缩机是否离线以进行维护。

双赢

“作为一种食品加工机,我们选择无油压缩机
用过滤和干燥系统,以确保我们的
压缩空气流不含水分和微粒。”

- Tom Finn,项目工程师,Nestlé冰淇淋部门

将每个压缩机的空气通过水分分离器,然后通过液体分离器,然后是再生式双塔式干燥器,然后用作压力缓冲器的干燥空气接收器,以帮助最小化压缩机循环。清洁,干燥空气将接收器退出到管道网络中,以便作为整个工厂的过程中的一部分。

就其本身而言,Nestlé的压缩机是在食品加工环境中使用的典型的无油系统。然而,这种压缩空气系统的不同寻常之处在于其回收和再利用压缩热量的创新方法。

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Testlé的冰淇淋厂的四种Kobelco Knw系列无油螺杆压缩机中的一体。注意上述导管的空气热交换器。

背景

这个故事始于20世纪90年代中期,当时Nestlé开始对其现有的无油往复式压缩机进行分阶段更换,这些压缩机的维护成本和停机时间高得令人难以接受。

配方是在炎热的房间里使用的旧技术,这是一个糟糕的组合俄勒冈州波特兰市罗杰斯机械公司的Kobelco know系列无油空气压缩机全国销售经理Lane Hawkinson说。“雀巢于1996年在1998年购买了他们的第一个Kobelco,并于1998年的第二个,2001年再多了两次。每个科博尔科都在160°F下拒绝了11,500碳气的空气,具有高潜力的热量回收”。

空气压缩机最初的冷却计划只是简单地将冷却空气从屋顶排出。这将极大地减少公用事业区域内的热负荷,但是Nestlé对能源效率的全球承诺给芬兰人带来了挑战和机遇:不只是拒绝所有的热量,它能被投入工作吗?

回收从风冷压缩机排出的热量的一种常见方法是将加热的空气通过管道系统引导到一个较大的空间,如仓库或车库,以提供室内加热。然而,像这样的低质量的供暖是季节性的,而且由于加州中央山谷的供暖季节很短,大部分时间热量仍然会被排到室外。芬恩没有满足于季节性使用的低质量热量,而是设计了一个系统来回收空冷压缩机拒绝的英国热量单位(btu)来加热水。

Nestlé高度调整资源保护,”芬恩解释说。“在图拉雷,我们已经进入了“摘下低垂果实”的阶段,所以我们必须更有创造性地寻找节省能源的方法。通过从压缩机中回收热量,我考虑了我们可以全年使用的能源,所以我不得不考虑我们在食品生产设施中全年使用的能源。答案是热水。我们在工厂周围有许多热水站,用于洗涤、卫生系统、废物处理系统等,而且对热水的需求仍在持续。

雀巢热回收

从空冷压缩机流出的热量通过翅片盘管输送,每台压缩机每小时输送超过350,000英国热量单位,用于预热工厂的热水补充供应。

概念

从水冷压缩机中回收热量产生热水并不罕见,但Nestlé的神钢压缩机是风冷的。使这个热回收项目与众不同和创新的是空气-水热交换器的使用。

为了获取能量来加热水,我们需要一种更专门的方法,”芬恩回忆说。“我相信我们可以通过使用空气-水热交换器来实现这一点。当我第一次讨论这个想法时,人们说,‘你想做什么?这是如何运作的?’这是你将工程能力转变为销售能力的时候,因为你需要向管理层推销你的想法。”

由于芬金向工厂管理人员解释而言,从每个操作压缩机拒绝的热量,每小时每个压缩机的350,000 btus都是超过350,000 btus,将在11,500cfm空气流中清除,并通过管道制品通过翅片线圈喂食,如汽车散热器。来自植物的热水化妆供应的水将流过线圈,并通过压缩机拒绝热量。离开线圈的水比进入的水更温暖,因此需要较少的天然气来提高植物热水应用的水温。每个压缩机都有自己的热交换器,并且每当压缩机运行时,热回收过程将串联操作。

双赢

“只是因为你有一个较旧的系统,没有
意味着你错过了机会——它可以重新改装。”

- Rogers Machinery公司国家销售经理Lane Hawkinson

芬恩开发了化妆水再循环系统,一位同事设计了空气到水热交换器线圈,但需要一些额外的系统工程。“我们确定压缩机的散热风扇,它将空气推过压缩机冷却它,需要有助于通过线圈移动足够的空气以保持抑制系统的效率,”芬恩解释说。“我们的解决方案是在每个盘管的下游添加一个辅助风扇,使空气通过。我们联系了罗杰斯机械公司的Lane Hawkinson,他和他们的工程部帮助我们提供了一些关于空气流量和压降的数据。我估计了流经每个热交换器的水量,并对流量进行调整,直到达到最佳设置。泵上的一个变频驱动使这种精确的调整成为可能。它以46hz的频率运行以获取最大热量。”

霍金森指出,他已经参与了许多涉及空气压缩机的热回收项目,但直到他与芬兰谈话,他从未听说过一辆位于管道内部的空气到水热交换器。“Nestlé需要从一个房间里获得热量,现在在出路上,它可以访问热交换器,“霍金森说。“Tom Finn和Nestlé很好地执行了这个好主意。Nestlé自1996年以来一直是我们的客户,多年来机器一直没有任何故障。我们总是很高兴提供技术信息,以帮助最大化客户安装的效率。”

芬金指出,实际的热量增益变化,尽管在6月日,当他检查水温时,80°F进入热交换器和107°F出来。“我们的温度增益目标为20度,“芬恩说,“所以我们能做的一切都是锦上添花。”

雀巢图

压缩空气和热回收系统概述。

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外卖

芬恩计算出,包括泵和分流阀的触摸屏控制在内,热回收系统的总成本为15万美元。由于进水预热,每24小时可减少309温度值的天然气消耗。该项目的投资回收期最初估计为3.8年,但结果证明这过于保守,因为投资回收期仅为3年多一点。

霍金森指出,实际上,任何现有的空气冷却压缩机安装都有可能从热回收中受益。“仅仅因为你有一个较老的系统,并不意味着你已经错过了机会。”他说.“它可以翻新。每种情况都是独一无二的,有些解决方案会比其他的更复杂。热回收的挑战是来源和使用可能不一致。很多风冷压缩机都安装在室外,那里的热量回收比较困难,也没有什么意义。但对于安装在室内的风冷压缩机,通过简单的管道或使用Nestlé等更复杂的方式回收热量始终是一个选择,应该进行研究。”

Finn将他的洞察力归于节能,以节省他以前的船舶建设工作。“在船上你必须使用所有的瓦特,”他说.“我刚开始以这种方式思考,从未停止过。这种热量回收项目是这种思维的另一种应用。我正在寻找的另一个项目涉及热回收系统的辅助风扇,这不是可变频率驱动器。随着时间的推移,我们发现他们不需要一直运行全速。我们计划使用植物其他地方的VFD电机升级我们的蒸发器风扇,我们何时我们将升级助理粉丝到VFD。“

Nestlé的全球目标之一是成为食品制造商中最高效的能源用户,而这个项目是这一目标的良好开端。

如需更多信息,请联系莱恩Hawkinson或到罗杰斯机械公司参观www.knw-series.com

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