李玉清
湛江通宝制冷设备有限公司
摘要：氨属于具有较强热力性能的自然工质，并且不存在任何ODP和GWP，因此被广泛地应用到了冷库制冷系统中。然而也属于有毒易燃物质，因此，氨泄漏经常会引发冷库安全事故。所以，适量的使用氨，能够为系统提供有效安全的保障。本文以此为背景，设计了一种具有定量供液功能的氨泵系统，其能够在不减少传热性能的基础上，实现对氨循环倍率的降低，并且能够减少蒸发排管以及制冷系统整体所需的氨用量。
关键词：冷库氨制冷系统；定量供液；应用研究
一、氨制冷系统存在问题
目前，我国在使用冷库的过程中，需要往氨制冷系统中注入大量的氨，再加上没有进行规范的设计，也没有采用先进的设备，及时更换管路等，因此极有可能出现氨泄漏问题。由于氨属于毒性气体，而操作间以及食品冷冻室属于人口密集区，泄露出来的氨直接进入此类场所会引发灾害。情况严重的话，达到特定浓度的氨还会出现燃烧和爆炸现象。所以，存在泄漏问题的氨系统通常会威胁到人们的生命安全，给企业或相关行业带来极大的威胁[1]。
二、氨制冷系统在我国冷库中的应用需要改进的方向
（一）压缩机
在压缩机制冷系统中，能耗最大的就是压缩机。针对我国目前在氨库中所使用的制冷系统来说，主要采用了活塞式制冷压缩机。而活塞机无法实现对能量的有效调节，我国难以通过活塞式制冷系统，来实现无级负荷调节，制冷系统缺乏良好的综合性能。不能采用过大的能量，也难以实现无级调节。螺杆式压缩机的特点就是结构简单，体积并不大，震动小等等，并且能够进行无级调节；螺杆式制冷压缩机在近几年的应用越来越多。然而，由于我国缺乏先进的螺杆式制冷压缩机制造技术和制造工艺，也没有进行过多的研究等，因此氨螺杆机没有得到大面积的应用。而与此同时：美国和加拿大在2000年将活塞式压缩机应用到了工厂19%的冷库制冷装置中，并且使用了1/3带经济器的螺杆机，2/3可变内容机的螺杆机，并在87%的螺杆机中安装了微处理器，变频调速器已经被应用到了一些螺杆式压缩机中。此类数据表明，我国必须将高性能的氨螺杆式压缩机尽可能地应用到氨库中，我国在这一方面的潜力非常大[2]。
（二）换热器
（1）冷凝器。
我国冷库中最为常见的冷凝器就是壳管式，它通过对水温的提升，能够实现对冷凝热的去除；由于其需要大量的水，并且需要借助和配置循环水和冷却塔。因此需要从投资、占地面积和维护管理方面，实现对冷却塔的加强，冷却水系统具有比蒸发式冷凝器能耗更大的水泵。蒸发式冷凝器的功能与冷却塔相通过，无需对冷却塔进行配备，能够实现对系统的简化。由于其通过对潜热的蒸发，能够实现对冷凝热的吸取，因此，只达到了管壳式冷却水10%-15%的流量，所以，借助蒸发式冷凝器，无须过高的冷凝温度，并且能够减少冷却水系统水泵所需消耗的能量。我国在使用蒸发式冷凝器的过程中，主要遇到了如下问题：管组结垢十分严重，频繁堵塞喷头等，因此导致蒸发式冷凝器无法在我国得到良好的推广应用。然而，蒸发式冷凝器被大面积的应用到了美国冷库中，美国冷库显然已经实现了对此类问题的良好解决，因此需要深入地分析其优秀经验[3]。
（2）蒸发器。
由于我国目前所采用的润滑油氨溶解性并不好，因此，在油的作用下，国内所采用的氨制冷系统缺乏换热性能良好的蒸发器。氨库中最为常见的管壳蒸发器为液式，存在较大的充灌量，一般达到了1kg/kW。想要减少系统中充灌的氨，提升其热性能，人们会在应用板式换热器的同时，采用一种溶解性与氨相似的润滑油。国外近几年在这方面取到了重大突破。瑞典AlfaLaval公司在对封闭模槽流道组进行激光焊接的过程中，采用了两片不锈钢，然后采用了橡胶封圈在各组间进行了密封，密封压力来自于螺栓，如此避免了封闭氨时所采用的边框橡胶封圈，大幅实现了对氨渗漏的减少。想要避免微量氨的渗漏，该公司在对板式换热器进行焊接的过程中，采用了镍合金。近几年，在研究如何强化换热性能期间，人们借助纳米技术，在制冷剂中通过对纳米颗粒的添加，从溶解度、换热效果方面，实现了对润滑油的显著提升，从黏性和流动阻力系数方面，实现了对制冷剂的大幅改善，并降低了能耗[4]。
（三）系统简化
在开发成功能够溶于氨的润滑油后，在设计期间免去了使用集油器来分离油氨，和相应的管路等。2000年我国首次在氨制冷系统中应用了氨电子膨胀阀，在应用了氨膨胀阀等之后，就无须再应用部分附属设备，例如低压循环桶等。通过对蒸发式冷凝器的借助，能够实现对冷却塔的省去。此外，经过研究得知：如果所采用的氨制冷系统具有二次节流功能，那么就能够比一次节流氨制冷系统具有更好的运行经济性；或者具有更显著的能效；并且能够实现对初投资的节省；尤其无需在中间使用冷却盘管，实现了对系统的简化。这样一来，设计师在设计期间，通过对氟利昂制冷系统的采用，就能够设计出氨制冷系统。并且在压力较大的氨制冷系统一侧，结合机电一体化理念来进行设计，就可以进一步实现对氨制冷系统的简化，并且能够使氨制冷系统具有更强的自动控制能力[5]。
在采用以往的氨系统的同时，也可以借助二氧化碳或氨气复叠式制冷系统，其中氨气制冷剂属于高压级，二氧化碳制冷剂属于低压级。此类制冷系统不仅能够在低温下蒸发氨，避免空气深入负压运行的系统中；还能够采用二氧化碳这一低临界温度的制冷剂。我国山东对这种系统进行了大面积的推广应用。该系统能够在-42℃下蒸发二氧化碳，达到了-11摄氏度的冷凝温度。二氧化碳、氨的充注量分别为2500kg和240kg，制冷量都是350kW。通过与国外专家评估结果的结合得知，在-35℃温度下蒸发时，氨制冷剂能够实现对压缩式能耗的最大节省。在-35℃的蒸发温度在下，通过对二氧化碳或氨气复叠式制冷系统的采用，不仅能够实现对初次投资的降低、对工作效率的提升，并且能够从充氮量和设备体积方面，实现对系统的大幅改善。
结束语：
本文对冷库在我国的发展进行了简单介绍，指出了我国在冷库中应用了十分复杂的氨制冷系统，简要地分析了系统需要消耗大量的金属、缺乏良好的自控能力、完善的安全措施等。目前，我国需要更加深入的研究氨制冷系统，对国外发达国家的先进的氨制冷技术进行借鉴，以此来实现对我国氨库应用现状的改善。
参考文献：
[1] 李韧. 冷库氨制冷剂在系统安装及使用中的问题[C]// 中国制冷学会冷藏冻结专业委员会学术年会. 中国制冷学会, 2006.
[2] 李革, 周志国, 马宗豪,等. 蓄能技术在冷库制冷系统中应用与热力分析[C]// 中国水产学会渔业制冷专业委员会2007年学术年会. 2007.
[3] 邓建平, 吕济民. 冷库设计中氨制冷系统的安全与防护[J]. 冷藏技术, 2009(3):10-15.
[4] 李浙. 板式冷凝器在冷库氨制冷系统中的应用探讨[J]. 制冷技术, 2000, 000(004):29-31.
[5]涂中强, 魏龙. 氨制冷系统在国内冷库中的应用分析[J]. 洁净与空调技术, 2010.