应用案例 | 应用在CIP清洗系统中的工业高温热泵

CIP（Cleaning In Place）即原位就地清洗系统，指整个生产线在无须人工拆开或打开的前提下，在闭合的回路中进行循环清洗、消毒，是一种理想的设备及管道清洗方法。现已在食品、饮料、生物制药、化工行业，特别是乳品行业中被广泛应用，且已实现自动化。

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应用原理

典型CIP清洗流程包括预冲洗→碱洗→酸洗→终冲洗→灭菌/消毒，不同阶段对水温有明确要求：

（CIP系统流程与温度需求）

CIP清洗系统主要由酸罐、碱罐、水罐、浓酸浓碱桶、加热系统、隔膜泵、高低液位、在线酸碱浓度检测仪及PLC触摸屏控制系统组成。

（CIP清洗系统示意图）

其中加热系统是至关重要的系统，一般情况下，CIP加热系统采用蒸汽或电加热的方式进行加热，但这种方式能耗大，成本高，且余热浪费严重。

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项目背景

内蒙古某乳制品生产企业采用传统CIP系统对生产线中的储罐、管道及灌装设备进行周期性清洗。原系统依赖电加热器提供80℃以上的高温清洗水，能耗高且运行成本居高不下。随着能源价格上涨及碳中和目标推进，企业决定引入热泵技术对CIP系统进行节能改造。

✔能耗痛点：

⚪电加热器功率达120kW，年耗电量约50万kWh，占清洗环节总能耗的70%。

⚪清洗废水（温度约45℃）直接排放，余热未被回收，造成能源浪费。

✔运营成本：

电费成本约35万元/年，碳排放量达420吨CO₂/年。

✔工艺需求：

需满足多阶段清洗的温度要求

（20℃→75℃→60℃→85℃）。

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方案设计

凯德利技术人员经过对CIP车间管路的考察，以及对乳制品工艺生产特点的详细了解，在确定了制热量范围后，制定了加热方案。

采用高温热泵机组+热能回收模块替代传统电加热器，并与CIP系统集成，选型凯德利空气源高温热泵2台，单台制热量80kW。同时在废水排放管道中加装板式换热器，将废水余热用于预加热进水，回收效率≥60%。

（工艺管路设计图，仅供参考）

方案设计之后可优化工艺流程：

预冲洗阶段

20℃常温水经余热回收后升温至35℃，减少后续加热负荷。

碱洗/酸洗阶段

热泵将水温提升至75℃/60℃，较电加热节能65%。

高温杀菌阶段

热泵在部分负荷下维持85℃热水供应，优先利用低谷电价时段蓄热。

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项目亮点

该系统方案运行以来，取得了良好效益，设备运行良好，系统综合节能，为客户创造了价值。

改造后，该企业年耗电量和蒸汽消耗量大幅下降，降低综合能源成本。

高效热能循环

热泵将水温提升至75℃/60℃，较电加热节能65%。

精准温控

变频热泵动态匹配CIP各阶段温度需求，避免过热导致的能源浪费。

绿色环保

20℃常温水经余热回收后升温至35℃，减少后续加热负荷。

KAYDELI

凯德利工业高温热泵技术赋能CIP清洗系统，助力企业实现了节能降本与绿色转型的双重目标，为传统工业流程的可持续升级提供了可复制的样板。

CIP清洗系统专用-工业高温热泵尤其适用于食品饮料、生物发酵、医药等需高频高温清洗的行业，推动工业进入“负碳清洗”时代。