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冷库建设改用这种方式更安全、经济、环保

冷库建设改用这种方式更安全、经济、环保

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    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,消耗臭氧层潜能值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、氨制冷改为氟利昂制冷,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、氨制冷改为氨二次制冷,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。
    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素就是安全问题,保障生命财产安全,是工作的首要任务。本文提出了一种优化的二次制冷改造方案,此方案安全、环保、高效、节能、对促进我国冷冻冷藏业的发展具有重大意义,对提高我国经济发展水平、人们生活水平的提高具有重要的实际意义, 优化的二次制冷改造方案的应用,具有巨大的经济效益和社会效益,是构建和谐社会的需要。
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