Tiết kiệm năng lượng hệ thống lạnh và ứng dụng trong nhà máy bia

Tác giả đã nghiên cứu giải pháp tiết kiệm năng lượng hệ thống lạnh trong nhà máy bia, với mong muốn mang lại hiệu quả tối đa trong việc vận hành hệ thống, giảm thiểu chi phí điện năng tiêu thụ, nâng cao tuổi thọ thiết bị và giá thành sản phẩm.

Trong phạm vi đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu giải pháp tiết kiệm năng lượng hệ thống lạnh trong nhà máy bia với mong muốn mang lại hiệu quả tối đa trong việc vận hành hệ thống, giảm thiểu chi phí điện năng tiêu thụ, nâng cao tuổi thọ thiết bị và giá thành sản phẩm.

Trong khi đó, ngành công nghiệp sản xuất bia, có lịch sử phát triển lâu đời (nhà máy bia đầu tiên trên thế giới được xây dựng tại Đức năm 1040, và ngay tại thời điểm đó, bia đã trở thành thức uống rất được ưa chuộng tại các nước châu Âu như: Tiệp Khắc, Đan Mạch, Pháp,)… Hiện nay, ngành công nghiệp bia phát triển rất nhanh, đem lại nguồn thu nhập cao cho ngành kinh doanh bia và các dịnh vụ, sản phẩm phụ đi kèm.

Kết quả là định mức tiêu hao năng lượng (MJ/hl) của ngành bia các quốc gia kể trên luôn thấp hơn so với khu vực khác.

Bên cạnh các giải pháp về kỹ thuật, các giải pháp về quản lý sản xuất cũng có vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng trong nhà máy. Bố trí lịch sản xuất liên tục, giảm số lần chạy dừng giữa các chu kỳ sản xuất, nâng cao kiến thức và ý thức của người vận hành qua các hội thảo, các chương trình đào tạo.

Các nhà máy đang hoạt sau một thời gian sẽ có những hao mòn, hỏng hóc, cần được phát hiện nhanh các yếu tố này qua kiểm tra thường xuyên. Định mức sử dụng năng lượng trong nhà máy có thể được quản lý bằng việc lắp các thiết bị đo kiểm, so sánh số liệu qua các thời gian, nhằm phát hiện các biến đổi không mong muốn, xử lý kịp thời.

Như vậy, cải thiện hiệu suất sản xuất và hiệu quả sử dụng năng lượng sẽ đóng vàoviệc quản lý nhà máy và bảo vệ môi trường, cụ thể là lợi nhuận sẽ tăng lên, hiệu suất tăng, chi phí xử lý chất thải giảm, thân thiện với môi trường. Quá trình lên men, hạ nhiệt của dịch và bảo quản bia thành phẩm được thực hiện ở nhiệt độ thấp, do đó trong nhà máy bia cần thiết phải thiết kế và lắp đặt một hệ thống lạnh đảm bảo cung cấp lượng lạnh tới các hộ tiêu thụ.

Hệ thống cấp lạnh bao gồm các cụm thiết bị: máy nén lạnh, dàn ngưng tụ, dàn bay hơi và các thiết bị phụ như: bơm, phụ kiện van, các thiết bị điều khiển và đo lường, thiết bị giải nhiệt,… Để thực hiện quá trình làm lạnh trong các tank lên men người ta thường dùng phương pháp truyền thống là sử dụng chất tải lạnh bằng dịch glycol hoặc nước muối.

Tuy nhiên, trong điều kiện cạnh tranh như hiện nay, vấn đề tiết kiệm năng lượng đang là cấp thiết cho nhà máy và đây cũng là vấn đề mà đề tài đang quan tâm nghiên cứu.

Hệ thống được nghiên cứu thiết kế, vận hành theo chế độ phân tầng nhiệt glycol đồng nghĩa giảm độ chênh nhiệt độ làm việc của máy nén lạnh, công nén giảm, hệ số làm lạnh COP tăng giúp giảm tiêu hao điện năng sử dụng trong quá trình vận hành máy nén lạnh.

Ngoài ra, với hiệu quả trao đổi nhiệt cao khi sử dụng cùng một lượng glycol cũng đồng nghĩa với việc giảm được lượng glycol tuần hoàn đáng kể, qua đó công suất bơm giảm và mức tiêu thụ điện năng vận hành bơm cũng giảm.