中央空調水處理在制藥行業(yè)中的應用

水蓄冷技術作為一項需求側管理技術，由于其在夏季具有比較突出的電力移峰填谷效果，已被列入政府相關部門重點支持和推廣的范疇。近年來，國家出臺了一系列相關鼓勵政策，對促進水蓄冷技術的推廣和應用起到了重要作用。在這一背景下，水蓄冷技術在制藥行業(yè)中得到了較多的應用。

1  應用概況

制藥行業(yè)作為石家莊市的支柱產(chǎn)業(yè)，近幾年來，在水蓄冷技術的應用方面進行了較多的工程實踐。從2006 年至2009 年，石家莊市制藥行業(yè)共計有7 個水蓄冷項目被列入河北省發(fā)展和改革委員會的需求側管理項目計劃，7 個項目的匯總數(shù)據(jù)如表 1 所示。

表1：制藥行業(yè)近年來7個水蓄冷項目數(shù)據(jù)

注：表中年節(jié)約運行費用是直接根據(jù)年移峰填谷電量計算得出的，其中單位移峰填谷電量節(jié)約運行電費=白天電價-低谷電價，為了簡化計算，白天用電價格取峰時段與平時段電價的平均值。事實上，項目單位在應用過程中會主動采取措施盡量在白天用電高峰時段停用制冷主機，因此實際年節(jié)約運行費用比表中計算的數(shù)據(jù)更大，即表中的計算結果是偏保守的。

從水蓄冷用途來看，7 個項目的水蓄冷均與生產(chǎn)工藝用冷有關，部分項目還可供應生產(chǎn)車間空調用冷；從水蓄冷容量來看，7 個水蓄冷項目中，最大的蓄冷量超過了5000 Rth，最小的蓄冷量也將近500 Rth，不同項目在規(guī)模上存在著明顯的差異；從項目投資規(guī)模來看，審核后項目蓄冷部分投資最多的達到了 500 多萬元，最少的也達到了130 萬元。

2  應用特點及存在問題

2.1 水蓄冷技術在制藥行業(yè)中的應用特點

綜合分析已投運的7 個水蓄冷項目，水蓄冷技術在制藥行業(yè)中的應用有以下特點：

（1）從項目的設計日冷負荷曲線來看，冷負荷曲線一般變化不大，或呈現(xiàn)周期性變化特點。而建筑蓄冷空調的冷負荷一般隨環(huán)境溫度變化而顯著變化，兩者有著明顯的不同。

（2）多數(shù)單位的水蓄冷項目主要針對制藥過程中的工藝用冷。由于制藥工藝需要比較嚴格的工藝條件，工藝用冷量很大，導致生產(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。而水蓄冷空調技術僅解決建筑本身的空調用冷。

（3）由于多數(shù)水蓄冷工程主要針對生產(chǎn)工藝用冷，因此系統(tǒng)的年供冷時間較長。根據(jù)各項目提供的資料，工藝用冷時間最長的達到300 天以上，最短的也達到半年以上，提高了系統(tǒng)的年利用小時數(shù)和年利用率。相對而言，單純水蓄冷空調用冷時間較短，石家莊地區(qū)一般空調用冷時間僅為5 個月。

（4）由于制藥工藝對釋冷速率要求較高，因此多數(shù)水蓄冷系統(tǒng)采用了蓄冷冰球。與之相應的，采用蓄罐容納蓄冷冰球。采用這種蓄冷系統(tǒng)時，系統(tǒng)流速低，水蓄冷罐壓降小，系統(tǒng)流通面積大，不易阻塞及結垢，即使有個別冰球破裂也不影響系統(tǒng)性能。另外，水蓄冷罐內布有專門設計的布水器，使換熱介質在水蓄冷罐內均勻分布流動，換熱不存在死角。而而蓄冷空調中，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外專利技術低溫蓄冷球。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℃，并通過自動控制系統(tǒng)保證為工藝設備提供恒定的冷卻溶液。而蓄冷空調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)來看，由于蓄冷項目的年利用小時數(shù)較高，項目的移峰填谷效果明顯，項目實施單位可以因此節(jié)省較多的年運行成本。7 個蓄冷項目的投資總計為1 821 萬元，而年節(jié)約運行費用為343.5 萬元，因此可計算出投資回收期為5.3 年。

考慮河北省對蓄冷項目的政策性補貼后，項目的投資回收期可進一步縮短至3.5 年，這對于企業(yè)的投資決策提供了較大的吸引力。從蓄冷項目的社會效益來看，可以實現(xiàn)移峰容量近2 600 kW，由此節(jié)省的全社會投資也是相當可觀的。

2.3 存在的問題

蓄冷技術在制藥行業(yè)應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)計算，蓄冷裝置的平均投資指標達到1 000 元/Rth以上，遠遠高于蓄冷空調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目的低溫蓄冷冰球為進口冰球，成本較高，而且蓄冷工程中采用的進口設備比例較大，提高了工程的造價，降低了工程的經(jīng)濟性。這些設備主要包括：板式換熱器、乙二醇泵、控制閥門等。部分蓄冷工程在技術方案選擇上未進行認真細致的比較，并且在系統(tǒng)選型階段未進行規(guī)范的招投標，導致設備造價偏高。

結論

（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)的年利用小時數(shù)和年利用率，并可以明顯降低企業(yè)的年供冷運行費用。這在石家莊市制藥行業(yè)水蓄冷項目的實踐中得到了驗證。

（2）為了降低蓄冷項目的投資，提高項目的投資效益，應在技術方案選擇階段進行認真細致的方案比選，并在系統(tǒng)選型階段進行規(guī)范的設備招投標。

（3）國內研究機構及相關企業(yè)應在低溫蓄冷冰球的研發(fā)及產(chǎn)品引進上盡早投入，早日實現(xiàn)國產(chǎn)化，以降低制藥企業(yè)用戶的水蓄冷系統(tǒng)投資。