冷庫氨制冷系統節能降耗的途徑

摘 要：本文就冷庫的氨制冷系統的特性和運行中的節能降耗方面，提出了一些方法和措施，探討了改變現狀的有效途徑和需要加大努力的方向，引導同行從安全的角度集思廣益，提升氨制冷技術系統的生命競爭力。

關鍵詞：氨制冷系統;節能降耗;制冷劑;冷庫

前言：

隨著我國經濟的高速發展，人民生活水平的需求不斷提高，冷藏冷凍的食品量也隨之飛速增長，對冷庫的發展建設提出了更高標準的要求。冷庫是冷藏鏈的重要環節，是冷藏業的根基所在。我國現有的冷庫建設年代久遠，設備陳舊，技術落后，冷卻效果比較差，導致能耗非常高，已不再適應現今社會的發展需要，以此應當加大力度進行改造、改建。

1.氨制冷技術應用的重要性

這些年來，國際環境組織根據全球溫室效應的不斷加劇和臭氧層的破壞程度，已經達成共識逐漸限制到明令禁止氟利昂類的制冷劑在大型制冷設備中的使用。天然制冷劑越來越受到科技研發工作者們的青睞，氨制冷技術越來越受到重視，各國已經投入大量的人力物力和財力進行氨制冷系統和其安全性能的研發跟生產當中。氨作為價格低廉、容易制備的制冷劑，其優點是：單位容積內制冷量大，工作壓力比較適中，放熱系數較高，在潤滑油中不會溶解，在管道中的流動阻力非常小;主要的缺點就是有刺激性的臭味，屬于有毒物質，會燃燒并引發爆炸，容易發生泄漏事故，對銅合金與銅金屬有嚴重的腐蝕作用。[1]

2.冷庫中應用氨制冷系統時需要改進的具體方面

2.1制冷系統中，壓縮機的改進

壓縮式制冷過程中，壓縮機的能量消耗所占比例最為巨大。我國現在大型冷庫系統，大部分采用以氨為主要制冷劑的活塞式壓縮機制冷系統。此制冷系統的能量調節存在著部分缺陷，即在負荷調節時無法進行無級變速，只能通過手動加卸載，導致冷庫系統綜合性能比較弱，能量消耗非常大。但是相對于螺桿式的壓縮機，在機器結構上比較簡單，各個組成部件發生損壞的幾率很小，使用壽命相比之下很長，其結構對于濕壓縮的敏感度比較弱。螺桿式壓縮機的熱力性在中低等制冷量的范圍下表現良好，相比壓縮式制冷調節性能持平，能夠快速適用突發的苛刻工況。以下簡要介紹一下螺桿式壓縮機的基本性能：

2.1.1螺桿式壓縮機的內部結構非常簡單，結構部件容易發生損壞的部分比較少，由此得知其使用壽命相對較長，也可以進行自動化的操作。[2]

2.1.2螺桿式壓縮機最主要的特征就是可以進行強制性輸送氣體，換言之，就是工作壓力在較低的程度上影響著輸氣量，工作效率相對較高。

2.1.3螺桿式壓縮機的轉速比較高，每分鐘能達到3000r以上，并且體積比較小，有很好的經濟性能。

2.1.4螺桿式壓縮機跟活塞式壓縮機的最大區別在于，螺桿式壓縮機沒有排氣閥和吸氣閥，壓縮結構性非常簡單，其全部的支撐點都屬于滾動型，設計過程中都是半密封狀態，摒棄了過去密封式的設計方法，保障了氣體能夠進行良好的泄漏。

2.1.5螺桿式壓縮機不具備活塞式壓縮機的往復循環的質量慣性力，因此其在動力平衡性能上表現良好，將基礎能量消耗降到了最低值。

2.1.6螺桿式壓縮機屬于旋轉型工作方式進行壓縮，不具備其他類型壓縮機的離心式或往復式的壓縮運動模式，因此在進行壓縮工作的排氣過程中所產生的壓力震蕩非常低，其主要原因是螺桿在工作旋轉過程中，回收壓縮一周發生的平均震蕩次數在6次左右，機器平穩性能較好。

近些年來，在國際社會的發達國家使用的螺桿式壓縮機已經可以進行變頻調速工作，這就為我國的氨冷凍系統進一步增強氨高性能螺桿式壓縮機的應用和推廣產生了促進式的影響。

2.2制冷系統中的換熱器部分

2.2.1冷凝器部分

我國大部分的冷庫系統普遍使用的是殼管式冷凝器，殼管式冷凝器的主要工作原理是利用水的溫度增加產生的熱量有效地帶走冷來凝熱。其缺點是用水量巨大，而且必須采用循環水，據此特點需配置與之相對應的冷卻塔。這無疑就加大了資金投入力度，更增加了實際占地面積和相關的維修、保養和管理等費用。與蒸發式冷凝器的冷卻水系統相比較而言，殼管式冷凝器的水泵消耗的能量巨大，但蒸發式冷凝器能夠對水進行高效的冷卻，不再需要額外配置相應的冷卻塔，并且此冷凝器在機器構造上十分緊湊，所耗費的用水量相對比較少，但是在實際應用過程中，經常會發生管組一定程度上結垢等問題，此缺點極大的限制了蒸發式冷凝器的推廣進程。[3]

2.2.2制冷系統中的蒸發器部分

截止到目前，科技的不斷發展進程中，還沒有發現和制造出可以與氨進行有效溶解的溶滑油，由此導致在氨制冷系統工作當中，一直以來，蒸發器在換熱性能方面都非常差。在氨庫中經常使用的液式管殼蒸發器具備比較高的傳熱系數值，雖說其外形看起來尺寸相對比較小，但內在充灌量卻非常大，近些年，為了能夠實現降低充灌量，更大程度上加強液式管殼蒸發器換熱方面的性能，科技研發人員在強化換熱的探索研究方面，逐步加入了納米科技，在相當大的程度上降低了制冷劑本身的粘性，有效地降低了流動阻力系數，并在一定程度上改善了制冷劑分配不均的工作問題，這些重要的研究成果值得采納和借鑒。

3.進一步完善簡化冷卻系統，更快速地實現全智能化控制

隨著科學技術上的不斷進步，相信不久的將來科研工作者能夠成功研發出與氨進行有效相溶的溶滑油，在這基礎上，就可以在設計過程中省略掉使用集油器、油氨分離器和相關的閥門等構造設施。在氨制冷系統中，充分合理利用氨電子膨脹閥以后也能夠省略去低壓循環桶之類的相關設備，與此同時，在使用了蒸發式的冷凝器以后，能夠免除安設循環水泵所產生的經濟花費。

4.加強提高維護結構具備的優良隔熱性能

從施工和設計兩方面綜合來看，冷庫采取節能的有效措施之一必然是降低深入冷間的熱負荷。由于多數冷庫的圍護結構熱負荷占總體負荷的百分比較大，而其產生的傳熱量又與傳熱系數密切相關，因此隔熱材料的質量好壞就決定著維護結構的隔熱性能。目前經常使用的隔熱材料包括海泡石、硬質聚氨酯泡沫塑料和軟木等，另外還可以征集隔熱層厚度來降低消耗。

5.制冷系統中的安全措施

氨本身具有可燃性和一定的毒性，直接接觸皮膚會引發凍傷、燒傷，又能以任意比例和水相溶，形成氨水，即使在低溫狀態下，水也不會析出與凍結，但是氨液中溶有水后，蒸發溫度就會提高，對金屬有腐蝕作用。因此在安裝時要嚴格地試壓試漏，配備氨氣含量報警和檢測裝置，設立獨立的水系統裝置，以備發生泄漏時，立即供水解決。

5.1在車間、機器設備附近，禁止堆放其他物品，保持通道無障礙暢通，貨物與冷卻管保持規定距離。

5.2設立車間工作日記和機器與設備的記錄本，詳細記載技術數據、檢修過程和相關事故等情況。

5.3配備急救箱、防毒面具和其他保護性用具，并放在醒目易取的位置，標明使用步驟和方法。

結束語：

冷庫氨系統的節能降耗問題復雜多樣，根據目前國內的環保要求，更應該著重這個方向的研發力度，借鑒國際先進技術，改善現狀。

參考文獻：

[1]張宇.氨制冷系統中液氨儲罐工藝流程優化設計[J].當代化工，2021，50（01）：237-239.

[2]唐思明.氨制冷壓力容器更換升級改造時如何安全快捷抽空氨[J].中外酒業·啤酒科技，2020（11）：17-22.

[3]馬一太，王派.2022年北京冬奧會國家速滑館CO_2制冷系統和國家雪車雪橇中心氨制冷系統的簡介[J].制冷技術，2020，40（02）：2-7.

作者簡介：

張存建（1980—），男，漢族，山東省煙臺市人，本科學歷，工程師職稱（工程技術），主要研究方向，制冷系統安裝。