冷庫氨制冷系統(tǒng)節(jié)能降耗的途徑

摘要：文章就冷庫氨制冷系統(tǒng)的特性和系統(tǒng)運(yùn)行中的節(jié)能降耗提出了一些方法和途徑，同時探討了可以改進(jìn)的措施和需要努力的方向。

關(guān)鍵詞：冷庫；制冷劑；氨制冷系統(tǒng)；節(jié)能降耗；壓縮機(jī)；換熱器

中圖分類號：TU249 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0086-03

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，冷凍冷藏食品每年以5%～10%的速度迅速增長，這無疑對冷庫的建設(shè)發(fā)展起到了極大的推動作用，但針對以氨為制冷劑的集中式系統(tǒng)冷庫現(xiàn)狀而言有許多不利因素。我國現(xiàn)有的大中型冷庫大多在20世紀(jì)70～80年代由國家投資建造而成，這些冷庫裝備陳舊，工藝落后，冷卻設(shè)備耗金屬量大，安全措施很不完善，管理、維修人員業(yè)務(wù)水平相對較低，存在較大的安全隱患。冷卻效果也差，自動化程度較低，導(dǎo)致能耗較高，已不適應(yīng)現(xiàn)在社會環(huán)境的發(fā)展需要，因此應(yīng)加大改造、改建力度。

1 氨制冷劑應(yīng)用的必要性

自1987年《蒙特利爾議定書》簽訂以來，制冷界為了保護(hù)地球大氣臭氧層免遭破壞，緩解全球變暖的速度，在短期內(nèi)很快發(fā)現(xiàn)一種理想的制冷劑也極不可能的前提下，人們把眼光又重新轉(zhuǎn)向了對地球生態(tài)系統(tǒng)無害的氨、二氧化碳等自然工質(zhì)。氨是一種值得推廣的制冷劑，其優(yōu)點(diǎn)是價格低廉且易制備，工作壓力適中，單位容積制冷量大，不溶解于潤滑油，放熱系數(shù)高，在管道中流動阻力小，易發(fā)生泄漏。不足之處是有刺激性臭味、有毒、會燃燒和爆炸，對銅和銅合金有腐蝕作用。

2 氨制冷系統(tǒng)應(yīng)用于冷庫當(dāng)中需要進(jìn)一步做的改進(jìn)內(nèi)容

2.1 壓縮機(jī)

針對壓縮式制冷過程中消耗的能量，壓縮機(jī)占據(jù)的比例最為龐大。我國的冷庫系統(tǒng)大多數(shù)以氨作為主要的制冷劑，多數(shù)都采用活塞式壓縮機(jī)，在對能量調(diào)節(jié)的過程中存在一定的缺陷，無法進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)過程中的無極變速，只能夠利用手動進(jìn)行加卸載，所以冷庫系統(tǒng)具有的綜合性能較弱，消耗能量大。但是對于螺桿式壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)較為簡單，容易發(fā)生損壞的部件較少，使用壽命長，對于濕壓縮的敏感程度較低。在中等制冷量的范圍中，螺桿式壓縮機(jī)的熱力性能也非常好，而且調(diào)節(jié)性能沒有降低，對于出現(xiàn)的一些苛刻的工況變化能夠快速地適用。下面簡單介紹一下螺桿式壓縮機(jī)的性能。

2.1.1 螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡單，容易損壞的部件較少，因此使用壽命較長，能夠進(jìn)行自動化操作。

2.1.2 螺桿式壓縮機(jī)的一個主要特點(diǎn)就是能夠進(jìn)行強(qiáng)制輸氣，也就是說壓力對輸氣量產(chǎn)生的影響較小，具有較高的工作效率。

2.1.3 螺桿式壓縮機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)動速度在3000r以上，因此轉(zhuǎn)速較高，并且具有體積小等特點(diǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性能。

2.1.4 螺桿式壓縮機(jī)與往復(fù)式壓縮機(jī)不同，它不具備吸氣閥以及排氣閥，并且壓縮結(jié)構(gòu)性也非常簡單，全部支撐點(diǎn)都屬于滾動型，在設(shè)計的過程中都是半密封的，擺脫了以往密封式的設(shè)計模式，確保了氣體進(jìn)行良好泄露。

2.1.5 螺桿式壓縮機(jī)不具有往復(fù)質(zhì)量慣性力，因此在動力平衡性上較為良好，基礎(chǔ)能夠減少到很小。

2.1.6 螺桿式壓縮機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)型的壓縮機(jī)，因此并不具備離心式以及往復(fù)式壓縮機(jī)的壓縮運(yùn)動方式。在進(jìn)行壓縮排氣過程中產(chǎn)生的壓力震動也是很低的，主要是因?yàn)槁輻U在旋轉(zhuǎn)的過程中，回收壓縮一周出現(xiàn)的平均震動次數(shù)為6次。

近幾年，在西方的一些發(fā)達(dá)國家使用的螺桿機(jī)已經(jīng)能夠進(jìn)行變頻調(diào)速了。這就意味著我國的氨庫還需要進(jìn)一步加大氨高性能螺桿式壓縮的推廣和

應(yīng)用。

2.2 換熱器

2.2.1 冷凝器。在我國冷庫中通常會使用殼管式冷凝器，它的主要作用原理是通過水溫升高產(chǎn)生的熱有效地帶走冷凝熱。但是殼管式冷凝器的用水量很大，必須采用循環(huán)水，因此得配置相應(yīng)的冷卻塔。這就加大了投資，增加了占地面積以及相關(guān)的維修管理等費(fèi)用。相對于蒸發(fā)式冷凝器來說，該冷卻水系統(tǒng)的水泵需要消耗大量的能量，而蒸發(fā)式冷凝器可以對水進(jìn)行有效地冷卻，不需要再配置冷卻塔，而且該冷凝器在結(jié)構(gòu)上較為緊湊，耗費(fèi)的水量也相對較少，不過在實(shí)際使用的過程中往往會出現(xiàn)管組嚴(yán)重結(jié)垢等問題，限制了蒸發(fā)式冷凝器的進(jìn)一步推廣。

2.2.2 蒸發(fā)器。到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)能夠與氨進(jìn)行有效溶解的溶滑油，因此在氨制冷系統(tǒng)當(dāng)中，蒸發(fā)器的換熱性能一直以來都比較差。在氨庫中通常使用的液式管殼蒸發(fā)器具有較高的傳熱系數(shù)，在外形上來說尺寸較小，但是充灌量卻比較大，為了有效地降低充灌量，進(jìn)一步增強(qiáng)液式管殼蒸發(fā)器的換熱性能，最近幾年在強(qiáng)化換熱的研究方面逐漸引入了納米科技，在很大程度上減低了制冷劑具有的粘性，有效地減小了流動阻力系數(shù)，改善了制冷劑分配不均勻的問題，這些研究成果值得借鑒。

3 進(jìn)一步簡化系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)智能化控制

成功開發(fā)了能夠與氨進(jìn)行有效相溶的溶滑油之后，就能夠在設(shè)計過程中省去使用油氨分離器、集油器以及相關(guān)的閥門等設(shè)施了，在氨制冷系統(tǒng)中充分應(yīng)用氨電子膨脹閥之后也可以省去低壓循環(huán)桶這些其他設(shè)備，同時在使用了蒸發(fā)式冷凝器之后可以免去安設(shè)循環(huán)水泵產(chǎn)生的花費(fèi)。

4 進(jìn)一步提高維護(hù)結(jié)構(gòu)具有的良好隔熱性能

不管是從設(shè)計上來說，還是從施工上來看，冷庫為了有效節(jié)能采取的有效措施之一就是減少深入冷間的熱負(fù)荷。由于通常冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷會占據(jù)總體負(fù)荷大約20%～35%，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傳熱量與傳熱系數(shù)有直接的關(guān)系，所以隔熱材料的質(zhì)量越好就越能有效地提高維護(hù)結(jié)構(gòu)具有的隔熱性能。通常我們使用的隔熱材料包括軟木、硬直聚氨酯泡沫塑料以及海泡石等。此外還可以通過增加隔熱層的厚度來降低動力消耗，采取這一措施還能夠減少開機(jī)的總次數(shù)，是一個非常好的節(jié)能方法。

在選擇冷庫的保溫材料時一定要遵循因地制宜的原則，隔熱性能不僅要好，還要經(jīng)濟(jì)實(shí)用。通常可以將冷庫的隔熱材料劃分為幾個不同的類型，其中一種是加工成為固定規(guī)格的板塊，要求每一板塊有固定的長、寬、厚，還可以按照庫體的要求確定合適的庫板，通常高溫和中溫的冷庫都會選擇厚度為10cm的庫板，而對于低溫的冷庫則會選擇厚度為12cm或者15cm的庫板；還有一種隔熱材料是利用聚氨酯噴涂發(fā)泡，可以直接將材料噴涂到待建磚上，不過這種材料花費(fèi)的成本比較高。而聚苯脂具有良好的吸水性能，花費(fèi)的成本也不高，但是隔熱性能卻相對較差。

5 安全措施

氨具有一定的毒性和可燃性。氨液飛濺到皮膚上會引起凍傷、燒傷。氨能以任意比例與水互相溶解，組成氨水溶液。在低溫下，水也不會從氨液中析出而凍結(jié)。但是氨液中溶有水后，它的蒸發(fā)溫度便會稍許提高，同時對金屬有腐蝕作用。因此安裝時要嚴(yán)格地進(jìn)行試壓試漏檢測，配備良好的機(jī)械設(shè)備和控制元件，配備氨氣含量檢測和報警裝置，在機(jī)房和庫房內(nèi)設(shè)獨(dú)立的水系統(tǒng)裝置進(jìn)行消防噴淋，一旦發(fā)生泄露立即供水處理。

在機(jī)器、設(shè)備附近及車間內(nèi)，禁止堆放無關(guān)的物品。各通道內(nèi)應(yīng)無障礙物。冷間內(nèi)的貨物與冷卻排管應(yīng)保持規(guī)定的距離。

建立車間工作日記以及機(jī)器和設(shè)備的履歷本，認(rèn)真記載其技術(shù)數(shù)據(jù)、檢修和事故等情況。

急救箱、防毒面具及其他保護(hù)用具，都要放在方便易取的地方，并標(biāo)明使用方法。

6 結(jié)語

冷庫氨制冷系統(tǒng)存在的問題系統(tǒng)復(fù)雜，如換熱金屬耗材大、壓縮機(jī)自控能力薄弱、安全措施不完善等。鑒于目前的環(huán)保形勢和要求，應(yīng)加大這方向的研究力度，勇于借鑒外國的先進(jìn)技術(shù)，盡快改善現(xiàn)狀。

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作者簡介：陳雷（1963-），男，上海人，西安市干鮮果副食公司工程師，研究方向：制冷工程。

（責(zé)任編輯：周 瓊）