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肉类冷藏冷库氨系统与氟系统的综合比较-雪霸制冷

肉类冷藏冷库氨系统与氟系统的综合比较-雪霸制冷

大中型肉类冷藏冷库的制冷系统以氨系统居多,随着肉类冷藏质量的提高,冷库的温度要求更加严格如发达国家更高,采用氟利昂系统的趋势明显。实际使用中,这两个制冷系统在投资量、运行成本、肉类冷藏效果以及环保方面等方面各有优势。从氟利昂系统的发展和冷冻主机设备造价的降低趋势、结合设备体积小、自动化程度高、运行费用低和潜在危险少等特点来看,大中型冷库采用氟利昂系统的总体优势明显,采用环保型氟利昂制冷剂完全可以消除人们对环境破坏的顾虑。

随着肉类冷藏产业的发展,各地新建的肉类冷藏冷库、肉类冷藏冷库和冷库方兴未艾。传统的冷库尤其是大型冷库的制冷设备均以氨机为主,这是制冷专业技术人员和工程设计部门的一贯设计。传统冷库的经营者也认为氨机的耗电量低、投资少、维修人员较为熟悉,但不是氟机只能在小型冷库上使用、大型冷库只能用氨机制冷。根据我们对氨机和氟机程安装20年的经验,以及对冷库和设备的售后服务跟踪发现,传统的概念和理论与实际运行情况相差甚远。我们总结归纳出以下问题加以讨论。

1 氨与氟利昂制冷剂的特点

氨对人体有毒,氨蒸气无色,具有强烈的刺激性臭味。另因氨压力为0时,蒸发压力为-33.33℃,为避免制冷系统在负压下工作,一般氨主要用于蒸发温度在-33.33℃以上的制冷系统中。氨在润滑油中的溶解度很小,因此氨制冷剂管道及换热器的表面会积有油膜,影响传热效果。氨液的密度比润滑油小,在贮液器和蒸发器中,油会沉积在下部,需要定期放出。

氟利昂是一种常用的高、中、低温制冷剂,它无色,无味,不燃烧 ,不爆炸,化学性能稳定,基本无毒。氟利昂可以适应不同制冷温度的要求,能制取的最低蒸发温度为-120℃。氟利昂能不同程度的溶解润滑油,不易在系统中形成油膜,对传热影响很小。同时,氟利昂制冷机组在设计时还考虑到了工质的替代问题,即在使用新工质时,无须对系统进行改动。氟利昂制冷剂是一个系列的饱和碳氢化合物与氯、溴的共沸混合物。常见的氟利昂包括R11、R22、R507、R134、R404A等,其中R134A与R404A是对大气臭氧层不产生破坏的环保型制冷剂 。

2 氨压缩机与氟利昂压缩机组特点比较

氨制冷压缩机本身的特点,蒸发温度低于-28℃时要采用双级压缩,且氨机需提供泵供液系统及复杂的回油机构,致使系统庞大、辅机多、管路复杂、阀门多、施工安装程序复杂、施工周期长。同时会带来故障隐患的增加,例如蒸发管道、加氨管道、阀门破裂和阀门脱开等引起跑氨事故,而氨阀阀芯脱落 、陷入阀体内卡死的事故更是频繁发生由于氨具有较大的毒性,机房向外开启的门不允许面向生产性厂房,氨制冷系统的设备间不宜布置在其他厂房的共同建筑之内,而且氨机运行时噪声大,振动较大,产生的动载荷也大,对库体的影响不可忽略。因此必须单独设置机房。且氨系统中阀门均为开启式阀门,制冷剂的微量泄漏是无法避免的。

氟利昂的特性决定了氟系统管路较氨系统简单的多。氟利昂机组的配置已经30年完善达到非常完备,只需简单的接管即能投入运行。且氟机组体积小,占地少,不需单独设机房,大大节省了空间,机组噪声低 ,所有阀件为全封闭阀件,无工质泄漏等问题。

3 投资和运行费用比较

3.1设备投资

对于相同的制冷量、相同的温度范围,不同的制冷机初期投资是不同的。氨系统包括的设备较高低压贮液桶、中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶 、紧急泄氨器 、放空气器 、集油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀等。氨对钢铁不起腐蚀作用,但当含有水分时,腐蚀锌、铜、青铜及其铜合金,只有磷青铜不被腐蚀。一般氨系统管路不用铜和铜合金材料而采用无缝钢管,只有连杆衬套、密封环等零件才允许使用高锡磷青铜。无缝钢管比铜管造价要低,但其传热性能要比铜管差。所以我们看到氨制冷系统的冷风机均为落地式,体积庞大。这是因为无缝钢管的导热性差而不得不加多管道,以增加换热面积,满足冷库的制冷需求。

氟包括的主要设备有压缩机、冷风机、冷凝器、油分离器、气液分离器、集油器、贮液器及相应的阀件等,一般氟系统采用铜管,而且氟系统旁通管少,管路用量要比氨系统的少。铜的导热性比钢管强,所以氟利昂系统的冷风机的体积较小,一般为壁挂式或吊顶式.也可以采用铅制管等有色金属,增加了冷库的使用效率。

比较设备的投资,应该使设备质量和控制方式在同一个水平下进行。如氨制冷系统使用大连冰山、烟台冰轮或上海一冷的设备,相对应的氟利昂制冷系统也应该是德国比泽尔与美国谷轮。之前在小型冷库 (压缩机小于50Hp),那么氟利昂设备比氨设备价格低10%以上。大中型冷库,由于国产的氟利昂制冷设备单机较小(一般活塞机小于50Hp),则可以用多机头并联使用,如采用氟利昂螺杆机。建造价格优于氨机20%以上,有权威机构证明 。

如果采用进口或进口件国内组装的氟利昂制冷机 ,价格比国产氨制冷机要贵10%~20%,但是比同样进口的氨制冷机要便宜30%以上。值得注意的是国产氨机的控制全部是人工手动控制,而氟利昂机全部采用自动控制和自动能量调节卸载的控制模式可实行远程控制节约运行费用,从这一点上来看氟利昂机的初期投入成本自然要比氨机高一些,但今后的运行.管理.等其它费用,而且螺杆压缩机极低故障率,运行成本更低。

3.2安装费用

由于氨系统结构复杂,安装施工程量比较大,因而工程的安装施工投资也是不可忽略的,显然,氨系统的安装施工投资要比氟系统的大。氨系统设备较多,管路及旁通阀连接较复杂,因此安装施工必须有专业人员现场指导,所需人力物力较多,氨系统阀件较多,安装调试较困难,安装调试人员必须对于氨系统相当熟悉,调试中对各阀件进行认真调节,直到系统运行稳定为止。因此,氨系统的安装施工费用很大,同时机房的高度和面积也比氟利昂系统的机房要求更高更大。由于氨为剧毒、易燃、易爆工质,所以氨机房防震等级为 10级,并且在人口密集的地区,政府有关部门严格限制使用氨制冷系统。

氟机房标准无要求,室内室外均可。氟设备比较简单,系统管路、旁通阀件及辅助制冷设备较少,因此安装施工方便。一般情况下,氟利昂系统的安装时间仅为氨系统30%~50%,安装费用也仅为氨系统的70%,而且机房建设投资只为氨系统的5%~20%。

3.3运行费用

氨系统由于很难实现自动控制,因而不能达到最佳运行工况调节,导致制冷效率低、能量损失较多。氟系统可以完全实现自动控制,包括最佳运行工况的调节、蒸发器供液量调节、冷间温度及蒸发温度的调节、自动融霜、冷凝压力自动调节、制冷机自动启停及能量调节、制冷辅助设备的自动控制等,这就使氟机可以根据实际情况进行能量的调节和机组启停的自动化控制管理,这大大提高了制冷效率,同时也使运行费用降低。

在同样的运行模式条件下,氨系统的运行费用比氟利昂系统要高15%,同时氨系统机房必须三班值守,人工费用较高,而氟利昂系统可做到自动化操作,由西门子上海有限公司独创的远程自能化系统,可完全做到机房无人化操作。在实际应用中,我们也发现一些氟利昂系统冷库的耗电量略高于氨系统,根据实际检侧和计算发现,问题主要出现在设备的安装和系统冷量配置方面,如蒸发器的换热量偏小、管径偏小、流向坡度和回油弯不合理等。

4 肉类冷藏效果的比较

肉类冷藏冷库对于温度波动要求很高,美国FDA推荐的肉类冷藏温度一般为 -18℃~-23℃。氨制冷系统由于难以实现自动控制,库房温度波动幅度较大。而氟制冷可以实现制冷工况 自动调节,库房温度稳定,从而达到减少或避免温差所带来的冻不透现象。我们做过同样大小冷库冷藏同样品种肉类及食品的冷库效果 比较,发现氟利昂系统对于长期冷冻的鱼肉禽保鲜时间比氨系统长 10%~30%。

5 关于维护和保养

氨系统阀件及辅助设备较多,易漏点也就增多,这无疑增加了系统的维修管理费用。氨系统设备的检修周期为 1年 (更换易损零部件),大修周期一般为3年 (对整个设备进行维修)。设备的检修和维修的工作量和时间较长。这样长的维修期,一方面会增加支出,另一方面也可能影响正常的生产。

氟系统压缩机 的使用寿命一般为 l0年 ~l5年,这是由于系统清洁程度高,对易损件的破坏较小,在使用期间,除日常的维护保养 ,不需要进行大的维修,这样就节省了大量的维修费和管理费。

6 环保和潜在的危险

目前提到氟利昂系统,很多人就会提出制冷剂对大气臭氧层产生破坏。实际上,氟利昂系列制冷剂也包括环保型系列,如 R404A、R134A、R507等氟利昂为无毒无味的安全工质 ,泄露不会对人 以及农产品.及食品有任何伤害。

氨为剧毒、易燃 、易爆工质 ,泄露事故发生后,会造成严重的环境污染和人身伤亡。同时,在库内出现极其微小的泄漏,也会对果蔬产品造成伤害,导致出现表皮斑点 ,连片褐变 ,果肉风味出现异常,严重时会快速腐烂 ,失去商品价值 。

7 结论

综上所述 ,氟利昂制冷设备无论是在设备前期投资,还是在运行节能和保鲜效果上均优于氨系统,并且随着氟利昂压缩机的技术进步,大型的机头和并联机组以及螺杆机压缩.,实际生产中的广泛应用,为鱼肉禽类冷藏保鲜冷库的发展提供 了更好的条件。同时,我们还要提醒广大用户,系统的配置是运行 的保障,只有选择经验丰富的工程安装商,对系统进行全面优化设计和规范安装,才能达到最佳的使用效果。

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