冷库氨制冷系统节能降耗的途径

摘 要：本文就冷库的氨制冷系统的特性和运行中的节能降耗方面，提出了一些方法和措施，探讨了改变现状的有效途径和需要加大努力的方向，引导同行从安全的角度集思广益，提升氨制冷技术系统的生命竞争力。

关键词：氨制冷系统;节能降耗;制冷剂;冷库

前言：

随着我国经济的高速发展，人民生活水平的需求不断提高，冷藏冷冻的食品量也随之飞速增长，对冷库的发展建设提出了更高标准的要求。冷库是冷藏链的重要环节，是冷藏业的根基所在。我国现有的冷库建设年代久远，设备陈旧，技术落后，冷却效果比较差，导致能耗非常高，已不再适应现今社会的发展需要，以此应当加大力度进行改造、改建。

1.氨制冷技术应用的重要性

这些年来，国际环境组织根据全球温室效应的不断加剧和臭氧层的破坏程度，已经达成共识逐渐限制到明令禁止氟利昂类的制冷剂在大型制冷设备中的使用。天然制冷剂越来越受到科技研发工作者们的青睐，氨制冷技术越来越受到重视，各国已经投入大量的人力物力和财力进行氨制冷系统和其安全性能的研发跟生产当中。氨作为价格低廉、容易制备的制冷剂，其优点是：单位容积内制冷量大，工作压力比较适中，放热系数较高，在润滑油中不会溶解，在管道中的流动阻力非常小;主要的缺点就是有刺激性的臭味，属于有毒物质，会燃烧并引发爆炸，容易发生泄漏事故，对铜合金与铜金属有严重的腐蚀作用。[1]

2.冷库中应用氨制冷系统时需要改进的具体方面

2.1制冷系统中，压缩机的改进

压缩式制冷过程中，压缩机的能量消耗所占比例最为巨大。我国现在大型冷库系统，大部分采用以氨为主要制冷剂的活塞式压缩机制冷系统。此制冷系统的能量调节存在着部分缺陷，即在负荷调节时无法进行无级变速，只能通过手动加卸载，导致冷库系统综合性能比较弱，能量消耗非常大。但是相对于螺杆式的压缩机，在机器结构上比较简单，各个组成部件发生损坏的几率很小，使用寿命相比之下很长，其结构对于湿压缩的敏感度比较弱。螺杆式压缩机的热力性在中低等制冷量的范围下表现良好，相比压缩式制冷调节性能持平，能够快速适用突发的苛刻工况。以下简要介绍一下螺杆式压缩机的基本性能：

2.1.1螺杆式压缩机的内部结构非常简单，结构部件容易发生损坏的部分比较少，由此得知其使用寿命相对较长，也可以进行自动化的操作。[2]

2.1.2螺杆式压缩机最主要的特征就是可以进行强制性输送气体，换言之，就是工作压力在较低的程度上影响着输气量，工作效率相对较高。

2.1.3螺杆式压缩机的转速比较高，每分钟能达到3000r以上，并且体积比较小，有很好的经济性能。

2.1.4螺杆式压缩机跟活塞式压缩机的最大区别在于，螺杆式压缩机没有排气阀和吸气阀，压缩结构性非常简单，其全部的支撑点都属于滚动型，设计过程中都是半密封状态，摒弃了过去密封式的设计方法，保障了气体能够进行良好的泄漏。

2.1.5螺杆式压缩机不具备活塞式压缩机的往复循环的质量惯性力，因此其在动力平衡性能上表现良好，将基础能量消耗降到了最低值。

2.1.6螺杆式压缩机属于旋转型工作方式进行压缩，不具备其他类型压缩机的离心式或往复式的压缩运动模式，因此在进行压缩工作的排气过程中所产生的压力震荡非常低，其主要原因是螺杆在工作旋转过程中，回收压缩一周发生的平均震荡次数在6次左右，机器平稳性能较好。

近些年来，在国际社会的发达国家使用的螺杆式压缩机已经可以进行变频调速工作，这就为我国的氨冷冻系统进一步增强氨高性能螺杆式压缩机的应用和推广产生了促进式的影响。

2.2制冷系统中的换热器部分

2.2.1冷凝器部分

我国大部分的冷库系统普遍使用的是壳管式冷凝器，壳管式冷凝器的主要工作原理是利用水的温度增加产生的热量有效地带走冷来凝热。其缺点是用水量巨大，而且必须采用循环水，据此特点需配置与之相对应的冷却塔。这无疑就加大了资金投入力度，更增加了实际占地面积和相关的维修、保养和管理等费用。与蒸发式冷凝器的冷却水系统相比较而言，壳管式冷凝器的水泵消耗的能量巨大，但蒸发式冷凝器能够对水进行高效的冷却，不再需要额外配置相应的冷却塔，并且此冷凝器在机器构造上十分紧凑，所耗费的用水量相对比较少，但是在实际应用过程中，经常会发生管组一定程度上结垢等问题，此缺点极大的限制了蒸发式冷凝器的推广进程。[3]

2.2.2制冷系统中的蒸发器部分

截止到目前，科技的不断发展进程中，还没有发现和制造出可以与氨进行有效溶解的溶滑油，由此导致在氨制冷系统工作当中，一直以来，蒸发器在换热性能方面都非常差。在氨库中经常使用的液式管壳蒸发器具备比较高的传热系数值，虽说其外形看起来尺寸相对比较小，但内在充灌量却非常大，近些年，为了能够实现降低充灌量，更大程度上加强液式管壳蒸发器换热方面的性能，科技研发人员在强化换热的探索研究方面，逐步加入了纳米科技，在相当大的程度上降低了制冷剂本身的粘性，有效地降低了流动阻力系数，并在一定程度上改善了制冷剂分配不均的工作问题，这些重要的研究成果值得采纳和借鉴。

3.进一步完善简化冷却系统，更快速地实现全智能化控制

随着科学技术上的不断进步，相信不久的将来科研工作者能够成功研发出与氨进行有效相溶的溶滑油，在这基础上，就可以在设计过程中省略掉使用集油器、油氨分离器和相关的阀门等构造设施。在氨制冷系统中，充分合理利用氨电子膨胀阀以后也能够省略去低压循环桶之类的相关设備，与此同时，在使用了蒸发式的冷凝器以后，能够免除安设循环水泵所产生的经济花费。

4.加强提高维护结构具备的优良隔热性能

从施工和设计两方面综合来看，冷库采取节能的有效措施之一必然是降低深入冷间的热负荷。由于多数冷库的围护结构热负荷占总体负荷的百分比较大，而其产生的传热量又与传热系数密切相关，因此隔热材料的质量好坏就决定着维护结构的隔热性能。目前经常使用的隔热材料包括海泡石、硬质聚氨酯泡沫塑料和软木等，另外还可以征集隔热层厚度来降低消耗。

5.制冷系统中的安全措施

氨本身具有可燃性和一定的毒性，直接接触皮肤会引发冻伤、烧伤，又能以任意比例和水相溶，形成氨水，即使在低温状态下，水也不会析出与冻结，但是氨液中溶有水后，蒸发温度就会提高，对金属有腐蚀作用。因此在安装时要严格地试压试漏，配备氨气含量报警和检测装置，设立独立的水系统装置，以备发生泄漏时，立即供水解决。

5.1在车间、机器设备附近，禁止堆放其他物品，保持通道无障碍畅通，货物与冷却管保持规定距离。

5.2设立车间工作日记和机器与设备的记录本，详细记载技术数据、检修过程和相关事故等情况。

5.3配备急救箱、防毒面具和其他保护性用具，并放在醒目易取的位置，标明使用步骤和方法。

结束语：

冷库氨系统的节能降耗问题复杂多样，根据目前国内的环保要求，更应该着重这个方向的研发力度，借鉴国际先进技术，改善现状。

参考文献：

[1]张宇.氨制冷系统中液氨储罐工艺流程优化设计[J].当代化工，2021，50（01）：237-239.

[2]唐思明.氨制冷压力容器更换升级改造时如何安全快捷抽空氨[J].中外酒业·啤酒科技，2020（11）：17-22.

[3]马一太，王派.2022年北京冬奥会国家速滑馆CO_2制冷系统和国家雪车雪橇中心氨制冷系统的简介[J].制冷技术，2020，40（02）：2-7.

作者简介：

张存建（1980—），男，汉族，山东省烟台市人，本科学历，工程师职称（工程技术），主要研究方向，制冷系统安装。