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冷库节能设计方案

作者:admin 发布于:2/22/2017 2:20:57 PM 点击量:141 文字:【 】【 】【

  我们大家都知道,随着经 济的发展和人们生活质量的提高,环境污染问题、能源紧 张问题和食品安全问题越来越引起世界各国人民的关注。制冷行 业发展的趋势是节能、环保和安全。

  有关资 料表明我国冷库年耗电量130KW/年.m^3,而国外 发达国家仅为我们的一半左右,随着冷 链物流业和其他应用领域的迅速发展,需要制 冷服务的行业越来越广泛,这就越 发突显了节能降耗的重要性,相对于制冷行业,节能降 耗在我国大有可为。下面我 们以冷库为例来具体分析一下,可能实现的节能措施。

  要做一 个合乎规范的成功的冷库工程,可能从土建开始,我们就需要配合用户,因为不 是所有的冷库都经过设计院设计,有些用 户就是自己找来建筑公司就进行施工,而建筑 公司并不是专一的针对冷库建筑的,很多时 候会按照土建的传统做法来施工,进而出现偏差。比如,目前的 冷库建设过程中,屡屡会 遇到地圈梁标高不合乎冷库要求,用户在 需要保温的时候,只好砸 碎冷库门的地圈梁。相信我 们在座的各位领导有的也遇见过类似的情况。我们从 冷库的建设开始来看一下,从开始 建设就需要注意的问题,本门学 科也是制冷专业的一项专业基础课。

  低温工 况下压缩机的回气就会结霜,而且回 气可能带有一定数量的未完全蒸发的液体,尤其在 蒸发器结霜之后,压缩机 头上霜就会比较严重,这时候 只是回流的气体经过电机进行了热交换。假如较 多的液体进入压缩腔,由于液体不可压缩,会对活塞压缩机阀片、密封垫 等易损件造成极大程度的损害,吸气阀片一旦断掉,就会把活塞、阀板破坏,甚至进 而演变成连杆断裂、电机烧毁等重大故障。

  而螺杆 压缩机不是往复式压缩,对湿行程不敏感,直接喷 油的措施也使得少量的制冷剂液体迅速蒸发,保证了压缩机的安全。由此可见,无论从 可靠性还是节能和降低造价方面,我们都 应该大力推广螺杆压缩机。与我们 对螺杆的认识一样,现在大 型的食品加工厂,比如肉 联厂和水产类加工厂,只要是速冻量较大的,采用的 大都是螺杆压缩机。

  其次,冷凝器方面,尽可能 的使用蒸发式冷凝器,蒸发式 冷凝器结合了风冷和水冷的优点,而且用 水量不到水冷凝器的十分之一,它的冷凝温度低,约相当 于本地区的湿球温度,而且我们都知道,由于水 冷式冷凝器水是在管内流动,流速较慢,所以结 垢系数也就相对较大,每年都需要进行清理,对于我 们氟利昂系统的水冷凝器而言,由于普 遍采用的是高效管,内径较细,清理很 困难而且还有破坏冷凝器的可能。蒸发式 冷凝器的水是高速在管外喷淋,特殊的 椭圆管结构确保了每根换热管都被水包围,换热效 率得到了最佳化。它的盘 管组是整体热浸锌结构,抗锈蚀能力强,彻底消 除了客户的后顾之忧。据统计,采用蒸 发式冷凝器比较其他冷凝方式节能20%左右。 以一台30匹的高温压缩机为例,假定蒸发温度为-10℃,无压力损失,

  使用风 冷式冷凝器的制冷量为39KW,轴功率17.5KW,此时压 缩机的吸气绝对压力为0.35Mpa,冷凝温度按照+50℃,此时对 应的排气绝对压力是2 Mpa,压缩机 的实际压缩比是5.7; 使用水 冷式冷凝器制冷量为45.5KW,轴功率14.9KW,此时压 缩机的吸气绝对压力为0.35Mpa,冷凝温度按照+37℃,此时对 应的排气绝对压力是1.45 Mpa,压缩机 的实际压缩比是4.2; 使用蒸 发式冷凝器的制冷量为49.3KW,轴功率13.4KW,此时压 缩机的吸气绝对压力为0.35Mpa,冷凝温度按照+30℃,此时对 应的排气绝对压力是1.2 Mpa,压缩机 的实际压缩比是3.4; 可见,与风冷式冷凝器相比,采用蒸发冷后,压缩机制冷量增加了26%,耗电量却下降了23%;与水冷式冷凝器相比,采用蒸发冷后,压缩机制冷量增加了8%,耗电量却下降了10%。

  采用蒸 发冷带来的优势还有压缩机的排气压力下降了,排气温 度也就相应的降低了。压缩机 的运行工况得到了改善,压缩比明显下降,润滑情况也变得良好,压缩机 的使用寿命也就得到了延长。

  夏天冲 霜水把冷量带回了冷却水池,冷却水 的温度得到了下降,冷凝压力就会降低,压缩机 的制冷量会得到适当增加,同时轴 功率也会得到适当的降低,进一步实现了节能。考虑到冬季水温较低,我们就 在控制系统上做文章,冬季蒸 发式冷凝器需要工作时只让水泵开启,这样冷 却水把热量有效回收到水池里,水池的 水不会结冰也加快了冲霜的速度,这种相 互关联的方式保证了系统的正常运转,做到了 每个环节的节能降耗。蒸发器方面,目前很 多冷库面对的都是蒸发器面积不足,这样就 导致了压缩机的吸气压力远远偏离饱和蒸发压力,也就是说,机组实 际运行的压力对应的蒸发温度远远低于实际要求,这样就 使得制冷剂的单位容积制冷量减少,压缩比增大,输气系数下降,耗功增加。统计数据表明,蒸发温度每下降1℃,耗能增加3-4%。

  设计人 员要注意选择合适的蒸发面积。以冷风机为例,目前传统的DL系列也就是4.5mm片距的冷风机,在水果 蔬菜库的应用当中,就会出 现结霜很快的现象,这就需 要反复进行化霜,多耗电能不说,也耽误了食品的降温,尤其按照以往的做法,有的设 计人员会为用户选择电化霜的冷风机,这样的 冷风机的化霜功率比对应的压缩机功率还要大,化霜产 生的热量还需要压缩机带走,这样一 个冷库就很容易出现反复化霜,库温达 不到的恶性循环。所以我 们现在对于这类的冷库不会选择这种片距的冷风机,而是采用6mm片距的DD系列产品,这样看 似设备投资增加了一部分,但是这 在以后的设备运行中很短的时间就可以收回成本。一般情 况下采用自动水化霜型式,一台2.2KW的水泵 就基本可以满足化霜需求,化霜的 速度也比电化霜型式快得多。

  制冷剂的选择

  目前我 们习惯采用的一般是氟利昂R22,它的价格比较低廉,所以被广泛的采用,按照国际规定,对我们 发展中国家来说,2025年R22逐步减产,到2030年停止使用。这不会 影响到我们的设备,如果需 要换成环保制冷剂,制冷系 统只需要进行清洁和更换冷冻油就可以实现。在我们的传统观念里,低温制冷剂比如R404A价格比较昂贵,所以在 一些速冻类的系统里大部分的采用的仍旧是R22,其实,这是一种错误的理念,一套低 温速冻装置往往需要的制冷剂不是很多,比如一 个小的速冻间也可能就是几十公斤,它在整 套系统里的价格不是至关重要的。我们来 比较一下一台相同的压缩机在低温工况下的有关参数: 以一台6F-40.2的压缩机为例,假定运行工况为(-35,+30℃),采用R22时压缩机的产冷量为25100W,而采用R404A,它的制冷量就变成了30500W,增加了21%。根据两者的热力性质,这个时候采用R22吸气压力为0.03Mpa,排气压力1.1 Mpa,压缩比为1.2/0.13=9.2;而采用R404A吸气压力为0.07Mpa左右,排气压力1.30Mpa,压缩比为1.40/0.17=8.2左右。

  根据以 上的数据我们可以看到,低温工况下采用R404A,压缩机 的压缩比相应的有所下降,制冷量增加了很多,采用R22做制冷剂,5台6F-40.2的制冷量,相当于采用R404A做制冷剂,4台6F-40.2的制冷量。可见,我们对 于低温库尤其是速冻间,我们尽 可能的还是要采用R404A,这样即 实现了节能也达到了环保的目的,因为目 前我们大多数时候是把它当做取代R22的制冷剂。

  目前我 们供给国外的产品比较多,我们可以亲身感受到,无论是大国还是小国,他们选 用的压缩机都是带“Y”的,制冷上 用的制冷剂都是R404A或者是407C之类的。那么为 了响应国家的节能减排,我个人认为,我们也 应该尽量选择环保类的制冷剂,为保护环境尽一份力。以上是 关于冷库建筑和设备选择的有关问题,是前期和中期的工作,当这些 按照我们的计划完成,冷库正常运行,后期的 运行管理就是节能降耗的关键所在了。

  冷库的运行管理

  可能有 的人认为这个运行管理是用户的事情,但是很 多时候我们面对的都是没有经营、管理过冷库的用户,他们也 不知道一些相对专业的管理细节。有专业 人员操作管理设备的氨制冷系统可能有相对成熟的管理经验,但我们 现在的氟利昂系统一般没有专业人员去维护。因为“自动化”“不需要人员管理”这些都 是我们面对客户时,提出的卖点,也就是 优越于氨制冷系统的地方。因此我 们也需要了解这些,能够回答客户的疑问。

  1、简单来说,冷库的 日常管理要把握好“冰、霜、水、门、灯”五个环节。防止水、汽渗入隔热层,冷库内的墙面、顶棚、门框上应无冰、无霜、无水。要做到随时清除。低温库 的地面不能有积水以免冻结成冰。库内的 蒸发器要及时除霜。蒸发器 霜层会造成库温下降缓慢,耗能增 加以及压缩机湿行程,严重威 胁到设备的安全运行。冷库门 要经常进行检查,如发现 冷库门变形或者密封条受损要及时修复。同时为 了减少库房内外的冷热交换,最好在 库门上方加设风幕机,如果没有风幕机,出入库 人员要随手关门,同时做到人走灯熄,每天下班后专人检查。

  2、针对不 同的产品确定不同的储藏温度。例如储 藏时间不超过半年的低温冷藏食品,一般采用的是-15~-18℃,这样就 适当提高了系统的蒸发温度,从而提 高了压缩机的制冷量,节约了电能。只有那 些储藏时间超过半年的食品,为了确保它的品质,可以将库温设定在-18℃以下。

  3、低温冷 藏间宜采用顶排管排管的蓄冷量大,由于它 吊装在库内上方,当压缩机停止工作后,排管内 部的氟利昂也会适度的吸热蒸发,而且采 用排管没有了电机,也就相 当于直接节约了电能,也避免 了这类的冷库容易结冰,导致电 机烧毁故障的发生。采用排 管的另外一个好处就是食品的干耗会减少很多,相应的 带来了经济效益。采用冷 风机的低温冷藏库故障点很多,如果采 用电化霜会增加很大的电能消耗,采用水化霜,次数久了,滴水就可能积攒成冰,假如电机翅片被冻住,电机就会烧毁,更换时 的劳动强度也大。加上风 机的下水管也很容易冻住,维修显得非常麻烦。很多时 候用户是根据我们的推荐采用蒸发器的,我们应 该站在节能降耗的角度来向客户推荐,同时也 是给我们自己的公司售后服务减少了很多负担。

  4、冷藏食 品尽量包装冷藏冷藏食品如没有包装,在储藏 过程中干耗较大,能量消耗也就大。而包装 的食品在储藏过程中干耗接近为零。由于食 品的干耗大大减少,蒸发器 的融霜次数也就减少了,压缩机 的无用功也就降到最少,实际上 也就起到了节约能源的作用。

  5、及时淘 汰能耗大的设备例如目前还有一部分小型氨制冷的冷库,年久失修,还要专人开机。不仅耗费人力物力,也是一 个很大的安全隐患。近年来 这样的冷库发生重大事故的不在少数,因此在 一些地区这样的冷库建设,已经不在批复之列。除此之外,还有一 部分采用电化霜冷风机的冷库,经常因 为电加热管烧毁进而烧穿冷风机铜管,导致整 个系统的氟利昂全部泄露,还有的 冷库因为加热管着火造成重大事故,所以说,这部分 设备无论从客户自身的角度还是从节能降耗角度来看都应该淘汰更换。

  6、及时清 理冷凝器和系统内的空气我们在前面讨论过,蒸发温 度不变的情况下,冷凝温度越高,压缩机 的单位耗功越大,单位制冷量越小。对于风 冷式冷凝器要经常检查是否有灰尘等,必要时清除。如果系 统采用的是水冷方式,每运行 半年左右就要清理一次。数据显 示当冷凝器的水垢达到1.5mm时,冷凝温 度要比原来上升2.8℃,耗电增加9.7%。氟利昂 系统在维修和填充制冷剂过程中,可能会进入空气,导致压 缩机排气压力升高,也可能导致系统冰堵,这些都 是管理人员需要注意到的问题。

  7、条件允许的话,尽量利用低谷电 对于某 些要求不是很严格的冷藏物品,可以在 白天高峰用电的时候不让制冷系统运转,而是利 用夜间集中降温,尤其是冬季。当然这 可能适合的只有一些贮藏动物食品的冷库,比如贮 藏貂食之类的低温库。

  改变观念 实现能源的再利用

  因为我 们的压缩机排出的是高温的气体,为了解 决冬季的取暖问题,我们可 以通过一个换热器把这部分热量回收,集中供给房间。这样的 方式不适合已经有集中供暖的房间,适合一 些小型的办公场所,比如冷 库的办公室和值班室等,在一定 程度上减少了空调或者是电暖气的用电量。这样的 方法我们是已经有采用过。


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