ПВК на два и больше варочных котла: как рассчитать разводку пара
Когда пивоварне нужен второй котел, а когда может хватить одного ПВК и графика варок: листок пика нагрузки по окнам времени для 200, 500 и 1000 л и список данных для КП.
Допустим, вы варите 3 раза в неделю на одном 500-литровом ПВК, и пиво разбирают быстрее, чем вы его наваривали. Выбор: второй ПВК (КП «два ПВК по 30 кВт»), внешний источник пара или сдвиг графика. При 2–3 варках в неделю котел, скорее всего, не узкое место: считайте занятость посуды и кВт на вводе.
Если график стадий под рукой, листок ниже для пивоварни на 200–1000 л даст пик в кВт и строку для КП.
Коротко: пик считают по окнам времени, а не по паспортным кВт
- Ответ для 3 варок в неделю. Штатный ПВК 500 л на 30 кВт: цикл 431 мин, штатные ТЭН покрывают расчет доведения до кипения (23,5 кВт) с запасом; одна-две варки в сутки и до 10 в неделю, две варки подряд занимают 862 мин и в смену 14,4 ч (864 мин) умещаются впритык; длительности стадий приняты технологически, не из паспортов Hudson. Ваши 3 варки второй котел не требуют.
- Что дадут кВт сверх штатных: почти ничего. Нагрев занимает лишь около 16 % цикла, штатные 30 кВт покрывают расчет с запасом, а на кипячении потолок задает рубашка (оценка около 25 кВт). Поэтому второй ПВК выигрывает занятостью посуды, а не мощностью.
- Когда нужен второй ПВК: больше двух варок в сутки (две варки подряд занимают 862 мин, три в смену 14,4 ч не умещаются) или потолок задает занятость варочника, а не нагрев. Если варочник не узкое место, смотрите на фильтр-чан (около 110 мин на варку).
- Пик = только совпавшие по времени стадии: для 500 л 44,3 против 30,4 кВт (минус 31 %), если воду греют 8 ч в отдельном баке и сдвигают старт второй варки; при быстрой воде (2 ч) пик 48–51 кВт.
- Что сделать: пик для 500 л 30–44 кВт, ввод с моторами 34–48 кВт (таблица «Ввод») сверьте с кВт по ТУ (техническим условиям сетевой организации) и выберите: А (два ПВК), В (сдвиг графика) или Б (внешний пар).
ПВК для пивоварни на два котла: схемы А и Б
«Один ПВК на два котла» в стандартной линейке Hudson нет: два котла означают два ПВК. Описание «отдельный котел с насосом и контуром теплоносителя к рубашкам» из статьи про выбор нагрева относится к внешнему источнику теплоснабжения (схема Б), не к стандартному ПВК Hudson. Схем три:
- А: по ПВК на котел. Рубашка со встроенными ТЭН, пар образуется и конденсируется в ней, патрубка выдачи пара нет. Давление до 0,5 бар изб. подтверждено карточками товаров; предохранительный клапан настраиваем мы как поставщик (в статье принята 0,05 МПа).
- Б: внешний источник пара от стороннего поставщика (парогенератор или котельная). Рубашка под внешний пар заказывается в исполнении под давление источника пара.
- В: график. То же оборудование, сдвиг старта второй варки.
На фото: ПВК 200 л — смотреть в каталоге
Зачем арматура на паровой линии. По учебнику Kunze (для рубашек сусловарочных котлов на заводском паре): если давление источника пара выше расчетного давления рубашки, пар подают через редукционный клапан; на рубашке стоят предохранительный клапан и манометр. Конденсат отводят через конденсатоотводчик (он пропускает воду и задерживает пар) и возвращают как чистую воду. Для малых пивоваренных парогенераторов однозначных источников про перепускной клапан и паровую буферную емкость у нас нет: нужны ли они в вашей схеме, спросите у поставщика пара письменно. Монтаж паровой линии и арматуры, электрические работы на вводе и пусконаладку выполняет специализированная организация; самостоятельное вмешательство в силовую цепь и паровую систему недопустимо.
Что меняется по ТР ТС 032. Автономный ПВК держит пар в своей рубашке, при общем паре добавляется отдельный источник пара под давлением. Применимость ТР ТС 032 определяют расчетное давление и вместимость в паспортах парогенератора и рубашки; режим учета и эксплуатации парогенератора уточните у поставщика и у юриста. Вывод о применимости регламента делает специалист по паспортам конкретного оборудования, статья такого вывода не заменяет. Запросите оба паспорта до заказа (ТР ТС 032 для ПВК и реактора). Устройство рубашки: принцип работы ПВК. Типовые 0,3–0,6 МПа в статье про ТР ТС 032 относятся к рубашкам реакторов на заводском паре; у стандартного ПВК рубашка до 0,05 МПа, и границу применимости регламента определяет паспорт конкретного аппарата.
Что держит скорость варки: занятость посуды, ТЭН, рубашка или ввод
Скорость ограничивает наименьшее из трех: ТЭН, рубашка или ввод. У 500 л со штатными 30 кВт узкие места: рубашка и ввод. Штатные ТЭН покрывают расчетные 23,5 кВт с запасом, а на кипячении потолок задает рубашка.
На фото: ПВК 500 л — смотреть в каталоге
| 200 л | 500 л | |
|---|---|---|
| Расчет, кВт | 9,4 | 23,5 |
| Штатные ТЭН, кВт | 9 | 30 |
| Потолок рубашки, кипячение, оценка, кВт | около 12 (6–20) | около 25 (13–40) |
| Рубашка, нагрев затора, оценка, кВт | — | около 50–70 |
Рубашка передает тем больше тепла, чем больше разница температур пара и сусла: на кипячении при 0,5 бар около 11 градусов (10,6–11,6), на нагреве затора и доведении до кипения в среднем 25–45. Потолок оценен по площади рубашки (чертежи Hudson) и теплопередаче 400–1000 Вт/(м2·К) как допущению. Поэтому ТЭН сверх потолка кипение, скорее всего, не ускорят. Штатные 30 кВт покрывают расчет с запасом: по мощности ТЭН доведение 76→100 °C занимает около 35 мин (500 × 4,19 × 24 ÷ 3600 = 14,0 кВт·ч, 14,0 ÷ (0,8 × 30) = 0,58 ч). Сусло до кипения нагревают 40–60 мин: быстрее растет риск пригара у стенки, при более медленном нагреве растет окрашивание сусла, поэтому штатные ТЭН фактически задросселируют до технологических 40–60 мин.
Занятость варочника. Расчетный цикл 431 мин (стадии в листке ниже), нагрев в нем 71 мин (16 %). Варки в смену 14,4 ч:
| Схема | Варок за смену | Варок в неделю (5 дней, свободные ЦКТ) | Литров в месяц (400–430 л с варки) |
|---|---|---|---|
| 1 штатный ПВК 500 л (30 кВт) + фильтр-чан (цикл 431 мин) | 2 | до 10 | 17,3–18,6 тыс. |
| 2 штатных ПВК, полный цикл, общий фильтр-чан (цикл 431 мин, старт каждые 215 мин) | 3 | до 15 | 26,0–27,9 тыс. |
| Роли «заторник + варочник» (интервал 295–330 мин) | 2 | до 10 | 17,3–18,6 тыс. |
Строки таблицы - результат расчета по принятым длительностям стадий, а не паспортные данные ПВК Hudson; фактический выпуск зависит от вашего графика.
Ваши 3 варки в неделю (5,2–5,6 тыс. л в месяц) тянет любая строка. Два штатных ПВК в смену 14,4 ч дают те же 2 варки, что один: две варки подряд занимают 862 мин и умещаются впритык; третью варку в смену дает только схема с общим фильтр-чаном (старт каждые 215 мин).
Один котел считайте по статье как рассчитать мощность ПВК с двумя уточнениями: доведение до кипения здесь 40–60 мин, а не 20–30, а давление 2–3 бар из той статьи относится к котлам на заводском паре; рубашка стандартного ПВК работает до 0,5 бар изб.
Листок пика: два котла и кВт на вводе
P_пик = ΣP_i, кВт: суммируются только одновременные стадии. Сначала разложите цикл на стадии (длительности для 200 и 500 л одинаковы, кВт пропорциональны объему):
| Стадия | Мин | Старт, мин | Котел | 500 л, кВт | 200 л, кВт |
|---|---|---|---|---|---|
| Пауза 52 °C | 15 | 0 | К1 | 0 | 0 |
| Подъем 52→63 °C | 11 | 15 | К1 | 20,8 | 8,3 |
| Пауза 63 °C | 40 | 26 | К1 | 0 | 0 |
| Подъем 63→72 °C | 9 | 66 | К1 | 20,8 | 8,3 |
| Пауза 72 °C | 20 | 75 | К1 | 0 | 0 |
| Подъем 72→78 °C | 6 | 95 | К1 | 20,8 | 8,3 |
| Пауза 78 °C | 5 | 101 | К1 | 0 | 0 |
| Перекачка в фильтр-чан | 10 | 106 | К1 | 0 | 0 |
| Фильтрация | 100 | 116 | фильтр-чан | 0 | 0 |
| Доведение 76→100 °C | 45 | 216 | К2 | 23,3 | 9,3 |
| Кипячение | 75 | 261 | К2 | 23,5 | 9,4 |
| Вирпул | 30 | 336 | К2 | 0 | 0 |
| Охлаждение | 45 | 366 | К2 | 0 | 0 |
| Мойка | 20 | 411 | К2 | 0 | 0 |
| Вода, 574 л, медленно | 480 | до старта | бак воды | 6,9 | 2,8 |
| Вода быстро | 120 | до старта | бак воды | 27,5 | 11 |
К1 заторник, К2 варочник-вирпул, итого 431 мин. Сусло идет в К2 с 136-й минуты (через 20 мин после начала фильтрации), К2 занят до 431-й, то есть 295 мин: вторая варка стартует не раньше 295-й минуты. В схеме А, где каждый ПВК варит полный цикл, совпадают другие пары стадий: пик считают тем же листком.
На фото: шкаф управления ПВК — смотреть в каталоге
Допущения: КПД 0,8; теплоемкость сусла принята как у воды, 4,19 кДж/(кг·К); затор: помол 0,14 кг на литр сусла, 3 л воды на кг, подъемы 1 K/мин; вода с 12 до 78 °C; кипячение при испарении 6 %/ч; паузы, фильтрация, вирпул, охлаждение, мойка 0 кВт. Длительности принятые технологические: подставьте свои.
Откуда окно 11 мин. Вторая варка стартует через 295 мин, ее первый подъем идет с 310-й по 321-ю минуту (295 + 15, 11 мин при 1 K/мин) и целиком внутри кипячения первой (261–336-я).
| Окно | Что идет | 500 л, кВт | 200 л, кВт |
|---|---|---|---|
| Совпали: старт через 295 мин, окно 11 мин | подъем затора 2-й варки + кипячение 1-й | 20,8 + 23,5 = 44,3 | 8,3 + 9,4 = 17,7 |
| Сдвиг 35 мин: старт через 330 мин | кипячение 1-й + бак воды греется | 23,5 + 6,9 = 30,4 | 9,4 + 2,8 = 12,2 |
| Сдвиг, далее | подъем затора 2-й + вирпул 1-й (+ бак воды) | 20,8–27,7 | 8,3–11,1 |
| Вода быстро (2 ч): на кипячение | кипячение + вода | 23,5 + 27,5 = 51,0 | 9,4 + 11 = 20,4 |
| Вода быстро (2 ч): на подъем затора | подъем затора + вода | 20,8 + 27,5 = 48,3 | 8,3 + 11 = 19,3 |
Свои цифры. Выпишите стадии вашего графика с длительностями; старт стадии равен сумме предыдущих. Для нагрева кВт = тепло стадии, кВт·ч ÷ (часы × 0,8); вода 574 л, 12→78 °C, 8 ч: 574 × 4,19 × 66 ÷ 3600 = 44 кВт·ч, 44 ÷ (8 × 0,8) = 6,9 кВт. Интервал между варками не меньше времени, которое занят самый загруженный котел. Сдвиньте вторую варку на интервал, найдите одновременные стадии и сложите их кВт: максимум и есть пик.
Коэффициент одновременности k = пик ÷ сумма стадий (23,5 + 20,8 + 6,9 = 51,2): для 500 л при сдвиге 30,4 ÷ 51,2 = 0,59, при совпадении 44,3 ÷ 51,2 = 0,87. k зависит от графика: «из головы» его не берите. Другой объем V: умножьте колонку 500 л на V ÷ 500 (300 л: ×0,6). Кипячение при 6 %/ч дает 0,047 кВт/л; 0,07 кВт/л из статьи о мощности относится к доведению за 20–30 мин, значения не смешивайте.
КП «два штатных ПВК по 30 кВт», 500 л: потребление считают по стадиям, пик при совпадении 44,3 кВт, при сдвиге 30,4 кВт; установленная мощность 2 × 30 = 60 кВт дает запас. На кипячении рубашка, по оценке, отдает около 25 кВт (по кВт ТЭН испарение вышло бы около 7,7 %/ч, а не принятые 6 %/ч), поэтому потребление может быть ниже расчетных 23,5 кВт.
Ввод, кВт (без чиллера и ЦКТ). По опубликованной оценке для ПВК порядка 300–500 л ввод составляет 12–24 кВт (электро или газ): цифры ниже посчитаны по стадиям варки с двумя котлами, баком воды и моторами, поэтому могут быть выше. Моторы (мешалки, насос) берите по паспортным кВт из КП, те, что работают в момент пика. В таблице принята прибавка +2 / +4 / +6 кВт для 200 / 500 / 1000 л (для порядка 1000 л это мешалка 1,1, рыхлитель 2,2 и два насоса по 1,1 кВт, всего 5,5 кВт).
| Сценарий | 200 л | 500 л | 1000 л |
|---|---|---|---|
| Один котел или два со сдвигом | около 14 | около 34 | около 67 |
| Два котла, стадии совпали | около 20 | около 48 | около 95 |
| Два котла и быстрая вода | около 22 | около 55 | около 108 |
| Прибавка моторов к пику | около +2 | около +4 | около +6 |
Три схемы: из чего складывается разница между КП на ПВК 200 и 500 л
| А: ПВК на котел | Б: внешний пар | В: график | |
|---|---|---|---|
| Отказ | встал котел, второй дает половину выпуска | встал источник пара: встали все котлы | так же |
| Ввод | пик по окнам (500 л: 30,4–44,3 кВт, сумма стадий 51,2) | меньше кВт только при газовом источнике пара | пик ниже на 31 % при медленном нагреве воды в отдельном баке |
| Электричество на варку | 200 л около 45 кВт·ч, 500 л около 111 кВт·ч с нагревом воды (умножьте на свой тариф) | то же, при газовом источнике меньше, но есть оплата газа | как А |
| Капекс | 2 × (ПВК + блок + опции) | 2 рубашки под внешний пар + источник пара + паровая линия | сдвиг старта, без оборудования |
| Рост: 500→1000 л | ПВК на 1000 л, ввод 67–108 кВт для двух котлов | запас источника пара и линии считает проект | сдвиг пересчитать |
Деньги. Цены ПВК 200 и 500 л Hudson называет в КП, в каталоге ПВК они указаны «по запросу». Запросите строками:
- ПВК 200 л (штатные ТЭН 9 кВт) и ПВК 500 л (штатные ТЭН 30 кВт);
- «2 × ПВК»: цена одного, умноженная на два, плюс общий фильтр-чан отдельной строкой;
- для Б: порядок цены источника пара и паровой линии у поставщика пара (с условиями: НДС, комплектация, срок) и стоимость рубашки под внешний пар у производителя.
На фото: ПВК 500 л — смотреть в каталоге
Метрика: итог КП ÷ варок в сутки (для сопоставимых КП). Один штатный ПВК: итог ÷ 2 (две варки в смену умещаются впритык). Два штатных ПВК с общим фильтр-чаном: итог ÷ 3. Два ПВК выгоднее, если их итог дороже итога одного ПВК менее чем в 1,5 раза (3 ÷ 2).
Цена сдвига в литрах. Вторая варка кончается на 726, 761 и 786-й минуте: смена 14,4 ч (864 мин) цела.
| Сдвиг старта 2-й варки | Пик 500 л, кВт | Варок в сутки | Литров в месяц: 2 варки в день, 5 дней / серией без пауз |
|---|---|---|---|
| 0 мин (интервал 295 мин) | 44,3 | 2 | 17,3–18,6 тыс. / 17,3–18,6 тыс. |
| 35 мин (интервал 330 мин) | 30,4 | 2 | 17,3–18,6 тыс. / 15,5–16,6 тыс. (−10,6 %) |
| 60 мин (интервал 355 мин) | 30,4 | 2 | 17,3–18,6 тыс. / 14,4–15,5 тыс. (−16,9 %) |
Дальше 35 мин пик не падает: остаются кипячение и бак воды. Пик 30,4 верен, только если воду 8 ч греет отдельный бак с нагревом (около 6,9 кВт на 500 л). Если воду греют быстро (2 ч) в тот же час, пик 48–51 кВт: нагрев воды сдвигают так же, как варки, или греют медленно в отдельном баке; иначе считайте ввод по строке «вода быстро».
Как выбрать. Ввод впритык, график свободный: В. Ввод есть, а варок больше двух в сутки или смена короче примерно 14 ч: А с общим фильтр-чаном. Ввода не хватает даже со сдвигом, газ есть: Б, но сначала расчет капекса (источник пара, рубашка, паровая линия) против кВт на вводе.
Типовые ошибки
- Ждать удвоения выпуска от добавления кВт: нагрев это около 16 % цикла, штатные ТЭН покрывают расчет с запасом, а на кипячении потолок задает рубашка. Второй ПВК с общим фильтр-чаном дает 3 варки за смену 14,4 ч вместо 2; при непрерывной работе интервал между варками сокращается с 431 до 215 мин.
- Сравнивать два КП по кВт без сопоставимой комплектации (фильтр-чан, бак воды, автоматика).
- Брать ввод по паспорту, а не по ТУ: пик сравнивают с мощностью, подтвержденной письменно.
- Складывать все стадии (51,2 кВт вместо пика 30,4 или 44,3), брать k «из головы» или 0,15–0,2 кВт/л на ТЭН одного ПВК (75–100 кВт вместо штатных 30 на 500 л).
- Не учитывать, что воду греют параллельно: бак воды добавляет к кипячению 6,9 кВт, быстрая вода 27,5.
Что подтверждено, что нужно уточнить
Давление рубашки до 0,5 бар изб. подтверждено карточками товаров. Штатные ТЭН по объемам известны из нашей базы звонков и КП: 200 л 9 кВт, 250 л 14 кВт, 350 л 24 кВт, 500 л 30 кВт. Предохранительный клапан настраиваем мы как поставщик (0,05 МПа). Остаются допущениями: потолок теплопередачи рубашки на кипячении (оценка по площади и 400–1000 Вт/(м2·К)); ограничивает ли автоматика суммарную мощность двух ПВК; общий фильтр-чан и бак воды с нагревом; КПД на частичной нагрузке; как ТУ определяют мощность: по пику или по среднему. Вывод о применимости ТР ТС 032 делают по паспортам конкретного оборудования.
Что принести в КП
- Объемы и роли котлов (зачем: видно, какие стадии совпадают).
- Температуры и желаемая скорость нагрева, К/мин (градусов в минуту; зачем: от нее кВт нагрева).
- Варок в сутки и график (зачем: нужен ли второй котел и сдвиг).
- кВт на вводе письменно по ТУ (зачем: потолок для пика).
- Электро или газ (зачем: выбор А или Б; для Б добавьте поставщика источника пара и давление пара).
- Расстояние между котлами (зачем: паровая линия в Б).
- Высота цеха (зачем: поместятся ли котлы).
Строка для КП: «два ПВК по N кВт, старт второй варки со сдвигом X мин» или «внешний пар X кВт».
КП с ценой и сроками по этим данным подготовит менеджер. Откройте каталог ПВК, выберите модель 200 или 500 л и отправьте данные по списку Что принести в КП выше.
Источники: Narziss и Kunze (учебники по технологии пивоварения), ТР ТС 032/2013, данные Hudson по штатной комплектации ПВК; расчеты по допущениям листка.
Материал подготовлен технической командой KG Group, официального представителя оборудования Hudson, на основе данных производителя и собственных расчетов.
