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冷库二次制冷技术系统分析

冰河冷媒     2019-11-07
介绍一种冷库二次制冷系统和专业载冷剂。该系统将制冷剂充注量大大缩减,在安全性、环保性上优于直冷系统,有一定的应用前景。同时载冷剂的发展也会影响间接制冷系统的应用和推广。
 
近年制冷行业火速发展的同时,“安全”和“环保”两大难题对冷链物流、食品冷加工设施制冷系统的选择和现有冷链物流、食品冷加工设施制冷系统的改造与升级领域产生了重大而又深远的影响。国家关于制冷工程的“安全”和“环保”问题制定了明确的国家法律文件和行政法规,同时国际范围内也有相应的国际条约,二者共同形成一个系统性的政策框架,所有工程行为都需要在这个框架下进行。
 
国家监管政策及导向
关于氨制冷系统相关政策
国家明确要取缔关闭一批违法企业,治理整改一批隐患企业,提升一批较好企业。要求在人员较多的生产场所严禁采用氨直接蒸发制冷系统。并规定氨构成重大危险源的临界数量为10吨。国务院安委会办公室定于2017年2月至11月开展专项治理验收工作。对全国涉氨制冷企业液氨使用专项治理情况开展全面验收,彻底消除作业场所采用氨直接蒸发制冷的空调系统和快速冻结装置未设置在单独作业间内的两类重大事故隐患,全面提升企业液氨使用安全水平,有效遏制重特大事故发生。
 
关于氟利昂制冷系统相关政策
截止到2010年1月1日,在全球范围内已实现了CFCs的全面淘汰。在 CFCs淘汰转换工作提前完成的基础上,在2007年9月份召开的《蒙特利尔议定书》第19届缔约方大会上,国际社会又进一步达成了“加速淘汰 HCFCs”的调整案,该调整案规定:对于议定书第5条款缔约方(即通常所说的中国等发展中国家),其HCFCs消费量与生产量到2020年 削 减35%,到2025年削减67.5%,到2030年完成全部淘汰。
 
2016年10月《蒙特利尔议定书》第28次缔约方会议重点审议了关于 HFCs削减控制的修正案。最后形成了新的“基加利修正案”中国等主要发展中国家,自2024年HFCs开始冻结,2029年削减10%,最终2045年实现削减80%。
 
以保护地球臭氧层不受破坏,我国先后下发《关于严格控制新建使用含氢氟氯烃生产设施的通知》、《消耗臭氧层物质管理条例》等对其进行管理。 在专项治理过程中,应严格避免产生以“氟利昂制冷剂代替氨制冷剂”的简单化做法所带来的环境问题”;其中还明确要求:“对人员较多的生产场所的制冷系统要采用载冷剂间接制冷系统”
 
间接制冷系统简介
间接制冷系统的原理
 
间接冷却是指制冷设备在运行时,通过载冷剂将被冷却物体的热量传给制冷剂的一种制冷方式。间接制冷系统是在传统直接冷却系统的基础上增添了载冷剂循环部分。
 
其工作原理如图1所示,储液器(蓄冷器)G中的载冷剂液体经载冷剂泵A循环至蒸发器B,在蒸发器内与被冷却物体进行换热,带走其热量,而后循环至换热器E,在换热器E中载冷剂与制冷剂进行换热,将其吸收的热量传递给制冷剂,载冷剂被冷却而后储存至储液器(蓄冷器)G中,最后再次进入蒸发器E进行换热。
 
制冷剂在换热器E内经过换热后蒸发成低温低压气体状态,被压缩机C吸入后压缩至相对高温高压的气体状态,制冷剂气体进入冷凝器D与冷却介质进行换热,制冷剂气体被冷却冷凝为高压液态,经过节流装置F节流降价至两相状态,最后制冷剂再次进入换热器D进行换热,循环就这样周而复始的进行。
 
此优化方案中所用载冷剂为冰河冷媒科技(朝阳)有限公司有限专利产品冰河冷媒,其特点是用量省、载冷能力强、防锈性能突出、无毒、无闪点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。
 
间接制冷系统的特点
与直冷系统相比,间接制冷系统的优势特点如下:
(1)系统简单
采用间接冷却制冷系统,减小了制冷系统的体积,可使制冷剂的充注量减少;通过冰河冷媒载冷剂进行间接制冷,其管道为普通的水路系统,制冷管路安装简单、方便快捷,管道承压小,管材要求小且不易发生泄漏。
 
(2)安全性高
采用氟利昂制冷剂,不存在防爆问题;管道采用普通的水路,不易发生泄漏;采用载冷剂可使制冷系统集中,制冷剂不直接入库,一方面库内冷冻冷藏的食品不会受到污染,另一方面,与冷库的工作人员密集的工作地点分开,提高了人身安全性;即使发生泄漏,代价也低得多。
 
(3)环境友好
间接冷却系统中制冷剂系统集中在较小的地方,制冷剂的充注量减少,减少了HCFCs类和HFCs类制冷剂的使用,降低了对臭氧层的破坏性和温室效应。
 
(4)温度控制精度高
载冷剂的热容量大,库温易于保持稳定。间接冷却制冷系统因为温差远小于氟利昂或氨制冷剂直接制冷产生的温差,不需要安装加湿装置就能满足长期的保鲜。这种较高的温度精度控制利于食品的保鲜,减少了食品的干耗,避免了不必要的损失,节省了费用。
 
当压缩机停车后,受温控的变频载冷剂泵继续低流量运转,可维持冷库较长时间的温度要求。由于载冷剂温度的回升呈缓升曲线,期间直冷可能量调节至低负荷补冷。
 
(5)运行状态好
压缩机不需要频繁地启动,设备的使用期限延长。故障率低、维修费用低、系统稳定可靠、寿命长。相比于直接冷却系统,其回油特性更佳。
 
(6)运行费用低
运行费用包括制冷费用、频繁启动费用和除霜费用三个方面。直接冷却系统蒸发温度相对较高,制冷电费低,但由于其频繁启动且需要进行除霜,故其产品干耗量大,频繁启动电费高,除霜费用高,综合运行费用高。
 
间接制冷系统蒸发温度相对较低,热量损失大,制冷电费较高,但其不需要频繁启动,且其除霜的量和次数较小,产品干耗量小,甚至不消耗除霜电能,故其综合运行费用低。另外间接制冷系统可灵活利用峰平谷电价移峰填谷降低运行成本。
 
间接冷却制冷系统载冷剂的选择非常重要,会影响系统安全性与综合性能。专业载冷剂系统COP值优于乙二醇。一些非专业载冷剂对系统有腐蚀性,存在安全隐患。间接制冷系统载冷剂的选择非常重要。本文推荐使用专业载冷剂冰河冷媒。
 
二次制冷系统在冷库中的应用,关于氨制冷系统安全问题、氟制冷系统的环保问题,间接冷却制冷技术获得了更多的关注和认可,其自身也在逐渐发展,不断完善。在这种背景前提下,以氨为制冷剂的间接冷却制冷系统在未来有一定的应用前景和发展机遇。
 
间接制冷系统的重要角色是载冷剂,载冷剂的发展会很大程度地影响间接制冷系统的应用和推广。冰河冷媒专业载冷剂的性能优于乙二醇,在既有系统中可直接替代乙二醇,且其整体性能会有所提高。
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