冷库建、改这种方式更安全、经济、环保.doc

冷库建、改这种方式更安全、经济、环保宋喆 张楠楠冰河冷媒科技（朝阳）有限公司引言随着经济的发展，冷冻冷藏行业迅速崛起，冷冻冷藏设备的社会需求量增大。而冷冻冷藏设备离不开制冷剂，传统制冷剂多为CFC、HCFC系列制冷剂，CFC制冷剂对环境危害最大，已于2000年停用；HCFC制冷剂对臭氧层也有破坏，规定2030年前全部停用。除此之外，CO2作为天然制冷剂也有良好的环境友好性，但CO2大量的使用排放，会造成温室效应，同时其蒸发温度大于-25，导致制冷效率低下，跨临界循环压力过高，使用过程中存在安全隐患，因此不能广泛应用于制冷行业。氨（Ammonia，NH3）是一种常见的化合物，同时也是一种天然制冷剂（代号：R717），具有良好的热力学性能，绿色环保，对臭氧层无任何破坏，亦不会造成温室效应。是一种性能较好的制冷剂。全世界范围内约80%的大型冷库均用氨作为制冷剂。但由于氨具有毒性、刺激性、且极易挥发，与空气混合易形成爆炸性混合物，爆炸极限为16%25%，遇明火、高热可发生爆炸。同时泄漏的氨还会毒害脑神经，引起眼睛、皮肤灼伤，引起组织溶解坏死。基于氨一次制冷系统存在的巨大危险性，结合我国冷库大量的沿用氨作为制冷剂的实际情况，本文提出了一种二次制冷技术（间接制冷）以解决氨一次制冷系统存在的问题，最终实现氨制冷系统安全稳定运行，最大程度的保证生命财产安全，避免氨泄漏所造成的人身伤亡事故，同时给企业减小经济损失，二次制冷技术的发展，具有极大的经济效益与社会效益。1、氨制冷剂的特性1.1 热力学性能氨凝固点-77.7，沸点-33.5，临界温度为132.25，临界压力为11.333MPa，具有良好的热力学性能，循环制冷过程中，压力适中，具有极大的单位容积制冷量和较高的制冷系数1.2 经济性与环保性氨是一种天然制冷剂，消耗臭氧潜能值ODP=0，其对臭氧层无任何破坏。全球变暖潜能值GWP=0，不会造成温室效应，对环境无污染，属绿色环保型制冷剂。作为一种无机化工产品，氨来源广泛、价格低廉，使用方便，因此被广泛用于一次制冷冷库。1.3 氨制冷剂的缺点（1）氨具有刺激性气味和毒性，对人体的黏膜组织有强烈的刺激，伤害身体。（2）易燃易爆性，当空气中氨的含量达到16%25%时，遇明火即可引起爆炸，同时氨密度小于空气，一旦泄漏，极易扩散。（3）一次制冷液氨管路系统需要承受高压，密封性要求严格，氨在操作间或冷库间内循环，造成生产操作过程中存在危险。 2、我国氨冷库现状我国于1951年前后开始自主研发氨制冷压缩机，起步较晚，现今氨制冷系统在冷冻冷藏领域多为氨一次制冷方式（直接制冷），随着经济的发展和现代化建设的进程，各地区新建冷库如雨后春笋般崛起，冷库新增容量也急剧增加，多为大型冷库，由于氨制冷剂价格低廉、来源广泛、使用方便，新建冷库绝大多数采用氨一次制冷方式，但发展的同时，针对冷库安全问题也提出了更大的考验，安全问题主要表现为以下几点：（1）事故频发，近几年，我国出现了多起氨冷库火灾爆炸事故，2013年6月3日，吉林省德惠市宝源禽业有限公司氨制冷设备和氨管道发生爆炸，造成121人死亡，76人受伤，直接经济达损失1.8亿元以上；2013年8月31日，上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故，造成15人死亡，25人受伤； 2014年11月16日，寿光市龙源食品有限公司一胡萝卜包装车间发生氨泄漏，导致火灾，造成18人死亡，13人受伤。（2）区位的特殊性经济的发展，城市化进程的加快，大量的冷库建在了城镇的中心处，往往具有人口密集的特点，一旦发生大量泄漏，其危险程度难以想象，处置难度极大，人员疏散困难，造成的损失不可估量。冷库对冷冻冷藏等行业发挥着巨大作用，不可替代，因此必须采取有效措施，解决氨一次制冷系统泄漏的潜在危害，众多案例和潜在的危险表面，氨一次制冷系统安全改造问题势在必行，这同时也是推进我国冷冻冷藏行业发展，推动经济进步的重要措施。3、氨一次制冷系统的改进方法3.1传统冷库改造方式传统冷库改造方式主要包括以下几种方式：一、氨直冷改为氟利昂直冷，虽然安全性有所提高，但机组需重新设计，有些混合制冷剂稳定差，同时大多数氟利昂不是破坏臭氧层就是会造成温室效应，并且我国是蒙特利尔议定书缔约国，承诺逐渐取消氟利昂类物质的应用。二、氨直冷改为氨二次制冷，此改造方法选用的载冷剂多为酒精、乙二醇、盐水等，缺点是此类载冷剂对设备锈蚀严重，几个月就会出现跑、冒、滴、漏等问题，同时酒精易燃易爆，不但没有解决问题，反而带来了新问题。基于此，本文提出了一种优化的二次制冷改造方案。3.2 优化的二次制冷改造方案二次制冷技术，也就间接制冷技术，在制冷系统管路增加二次冷却液缓冲罐，使制冷剂可以在一个局部小的范围内，将冷量传递给载冷剂，然后再通过泵在常压下将载冷剂的冷量传递给冷库间实现制冷。优化的二次制冷改造方案如图1所示。图1 优化的二次制冷改造方案示意图图中：1、压缩机；2、蒸发器；3、载冷剂缓冲罐；4、膨胀阀；5、冷凝器；6、冷却水系统；7、热交换器；8、暖液除霜罐；9、冷库间；10、冷却泵；11、暖液泵。本系统设有载冷剂储罐与蒸发器连接，蒸发器吸收储罐中载冷剂的热量，将载冷剂降温，载冷剂储罐与冷却泵连接，冷却泵将载冷剂运输到冷库间释放冷量，以达到制冷的目的；同时该系统在压缩机后设有热交换器及暖液储罐，压缩机放出的热量进行热交换后储存在暖液储罐中，当冷库间进行除霜时，将暖液通过暖液泵输送到冷库间进行热除霜；该系统中载冷剂与除霜液均为冰河冷媒专利产品，该系统解决了传统直接制冷系统存在的安全性问题，暖液除霜系统利用压缩机余热除霜，达到节能的目的。本系统的优点是设有载冷剂缓冲罐，其容量为载冷剂循环量的一倍以上，需要冷量时，载冷剂在冷库间及操作间常压循环，解决了传统氨冷库的安全性问题，也方便以后进行管路维修，同时当夜间电费低时，可以将制冷机满负荷运行，冷量储存在载冷剂中，白天用电量大时，可以关闭制冷机组，让储存的冷量进行循环，实现了电力的移峰填谷。此优化方案中所用载冷剂为我公司专利产品冰河冷媒，其特点是用量省、载冷能力强、防锈性能突出，解决了传统载冷剂存在的问题，使设备使用寿命至15年以上。相关物性参数对比见表1表1冰河冷媒与传统载冷剂物性参数对比 载冷剂物性参数氯化钙乙二醇酒精冰河冷媒浓度wt%22423836冰点-20-20-20-20密度g/cm3(15)1.231.050.971.05比热cal/g. 0.670.800.900.86导热系数W/m.K0.440.450.360.46粘度cP12.016.012.828.26防锈性严重锈蚀锈蚀严重锈蚀不锈蚀表1中可见，同样是冰点-20时，冰河冷媒比热、导热系数均大于传统载冷剂、粘度小于传统载冷剂、同时冰河冷媒不锈蚀设备，是二次制冷系统良好的载冷剂。4、结束语目前，国内外大中型冷库，采用氨一次制冷仍然是主流。我国氨系统冷库发展已有60年历史，随着经济的发展，其地位越来越明显。采用氨一次制冷方式的冷冻冷藏系统需要解决的关键因