250 热力灭菌节能分析

●语音讲解-基础

基础参数

料液热物性与水相近；采用巴氏杀菌，处理量为0.2吨/罐，每天4罐，每年300天；电价按1.0元/kWh计算。

杀菌温度为65℃，生料液温度4℃，熟料液温度10℃，环境温度15℃。

基本型热力杀菌装置

基本型热力杀菌装置的构成及工作过程如下图。

图中，热水箱中为70℃以上的热水，冷水箱为5℃以下冷水。

冷的生料液加入杀菌罐后，热水泵运行，热水进入夹套，通常在30分钟内将冷的生料液加热至65℃以上，之后热水泵停止，杀菌罐保持规定杀菌温度一定时间（通常30分钟～40分钟）；满足杀菌时间后，冷水泵启动，冷水进入夹套，将杀菌后的熟料液冷却（冷却时间通常不超过30分钟），待杀菌罐中熟料液冷却规定温度后，冷水泵停止，将杀菌罐中熟料液引出灌装。

不考虑装置散热损失及冷热水混合等因素导致的热损失。每罐冷的生料液由4℃加热至65℃所需电能约为：

P_1A=0.2*4.2*(65-4)

=51.24MJ=14.23kWh

取冷水系统制冷机制冷系数约为 4.0，则杀菌后热的熟牛料液由65℃冷却到10℃的制冷机耗电量为：

P_1B=0.2*4.2*(65-10)/4.0

=11.55MJ=3.21kWh

每罐牛料液加热和冷却的总耗电为：

P₁=14.23+3.21=17.44 kWh

每年耗电量及耗电费用约为（4罐/天，300天/年）：
E₁=17.44*4 *300=20928kWh

C₁=E*1=20928元

●研讨

调研典型产品和器具的杀菌方法和相关设备及运行参数。

调研典型料液的巴氏杀菌温度及杀菌时间。

●语音讲解-自来水冷型及热泵型

自来水冷型热力杀菌装置

自来水冷型热力杀菌装置的构成及工作过程如下图。

图中，生料液加热过程与基本型相同，但热的熟料液冷却不采用制冷机制备的冷水，而是采用自来水，可省去冷水箱及制冷机等设备，但需消耗自来水，且熟料液冷却温度和时间受当地自来水温度限制。

每罐料液杀菌过程的耗电为：

P₂=14.23 kWh

每年耗电量及耗电费用约为（4罐/天，300天/年）：
E₂=14.23*4 *300=17076kWh

C₂=E*1=17076元

●研讨

调研各地自来水水源及温度？

热泵型热力杀菌装置

热泵型热力杀菌装置的构成及工作过程如下图。

图中，上图为冷的生料液的加热过程，下图为热的熟料液的冷却过程；设生料液加热过程中热泵的制热系数约为3.0，熟料液冷却过程热泵的制冷系数约为6.0.

生料液加热过程所需电能约为：

P_3A=0.2*4.2*(65-4)/3.0

=17.08MJ=4.74kWh

熟料液冷却过程耗电量为：

P_3B=0.2*4.2*(65-10)/6.0

=7.7MJ=2.13kWh

每罐料液加热和冷却的总耗电为：

P₁=4.74+2.13=6.87 kWh

每年耗电量及耗电费用约为（4罐/天，300天/年）：
E₃=6.87*4 *300=8244kWh

C₃=E*1=8244元

●研讨

生料液加热过程热泵的制热制热系数如何估算？

生料液冷却过程热泵的制冷系数如何估算？

●语音讲解-双罐型和换热型

 双罐型热力杀菌装置

双罐型热力杀菌装置的构成及工作过程如下图。

图中，上图为A罐生料液加热和B罐熟料液冷却，下图为A罐熟料液冷却和B罐生料液加热。

装置运行过程为热管+热管组合模式。

设装置中热泵的当量制热系数约为3.0。

每罐料液杀菌过程的耗电为：

P₄=0.2*4.2*(65-4)/3.0

=17.08MJ=4.74kWh

每年耗电量及耗电费用约为（4罐/天，300天/年）：
E₄=4.74*4 *300=5688kWh

C₄=E*1=5688元

●研讨

装置工作过程中如何实现热管-热泵模式转换？

换热型热力杀菌装置

换热型热力杀菌装置的构成及工作过程如下图。

图中，需要容积相近的四个罐：A杀菌罐、B杀菌罐、熟料液罐、生料液罐。

装置工作时，A罐热熟料液排出过程中快速通过换热器被冷却后进入熟料液罐，冷的生料液同时流经换热器被预热后进入B杀菌罐，再由加热器升温至设定的杀菌温度。

B罐杀菌完成后，通过控制阀1、阀2、阀3和阀4，B罐中热熟料液排出冷却，A罐进入被预热后的待杀菌料液并由加热器升温至设定温度后进行杀菌。

设生料液经换热器预热后的温度为55℃，则每罐料液杀菌过程的耗电为：

P₅=0.2*4.2*(65-55)

=8.4MJ=2.33kWh

每年耗电量及耗电费用约为（4罐/天，300天/年）：
E₅=2.33*4 *300=2796kWh

C₅=E*1=2796元

●研讨

换热型热力杀菌装置中的换热器宜采用哪些型式？有哪些特殊要求？

综合对比

以基本型为基准，后四种节能型热力杀菌装置的年电耗节省额度、费用节能额度（4罐/天，300天/年）分别为：

自来水冷却型装置

ES₂=20928-17076=3852kWh(元)/月

热泵型装置

ES₃=20928-8244=12684kWh(元)/月

双罐型装置

ES₄=20928-5688=15240kWh(元)/月

换热型装置

ES₅=20928-2796=18132kWh(元)/月

●节能管理-研讨

调研其他杀菌方式及其特点？

分析典型热力杀菌技术的装置及运行参数优化方法？

分析典型热力杀菌装置的设备投资及优化方法？