冷凍冷藏百花齊放 新技術(shù)提升冷庫水平
發(fā)布時間：2014/08/25 點擊量：
無論是螺桿機的放量，還是制冷劑的探討，亦或是自控推陳出新……近幾年，冷凍冷藏行業(yè)技術(shù)發(fā)展可謂百花齊放百家爭鳴，新技術(shù)、新設(shè)備不僅推動了冷庫的進步，還提升了行業(yè)的整體水準。
專業(yè)性冷庫有發(fā)展
從上世紀八十年代中期起，除了傳統(tǒng)的冷卻物冷藏庫，凍結(jié)物冷藏庫以外，我國各省市陸續(xù)興建一批專業(yè)性冷藏庫，這對于完善我國現(xiàn)代冷藏技術(shù)體系起了促進作用。
比如，氣調(diào)冷庫。水果和蔬菜是具有呼吸作用的活性食品，要保持高的鮮度和品質(zhì)，必須抑制微生物的繁殖和其自身的生理活動。如果在普通冷藏的基礎(chǔ)上對貯藏果蔬的氣體成份再按一定標準進行人工控制的話，則可取得比普通冷藏更好的貯藏效果，它稱為氣調(diào)冷藏，簡稱CA冷庫。
再比如，立體自動化冷庫。所謂立體自動化冷庫指的是，在采用預(yù)制裝配式隔熱圍護結(jié)構(gòu)的單層冷庫內(nèi)設(shè)有輕型鋼制作的多層高位貨架，供存放貨物的托盤用，托盤的裝卸依靠巷道式堆垛起重機，根據(jù)電子計算機的指令在庫內(nèi)進行水平和垂直移動，可從指定的貨格中取出或放入貨物托盤，并用平面輸送帶進行貨物進出庫的自動化操作。冷庫的頂部裝有空氣冷卻器，使庫房上部空間形成低溫空氣層，靠對流進行冷卻，以保持庫內(nèi)設(shè)定的溫度。
還有超低溫冷庫。隨著我國遠洋漁業(yè)的快速發(fā)展，特別是金槍魚圍、釣業(yè)的崛起，“超低溫冷庫”建設(shè)已有進展。為了保持金槍魚的品質(zhì)和色澤，在捕捉后需立即進行凍結(jié)加工(-55——-60℃)和-60℃的冷藏艙貯藏。
壓縮機有新趨勢
原來，半封閉活塞式壓縮機在行業(yè)可謂半壁江山，如今，市場占有率卻不斷遭遇擠壓，小型機被渦旋侵占，大型機被半封閉螺桿占領(lǐng)。由于螺桿式壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、能效比高、易損件少和操作調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，它正逐步替代部分活塞式壓縮機，占據(jù)著越來越大的市場份額。渦旋壓縮機因其易損零件少、壽命長、能效比高等原因，在中高溫領(lǐng)域成本方面顯著優(yōu)于半封活塞機。此外，渦旋壓縮機價格更引人關(guān)注，據(jù)記者調(diào)查了解，5P的半封閉活塞式壓縮機進口價為6000元，國產(chǎn)的是3000元，而進口渦旋壓縮機則只要1800元。
閥件自動化的進展
閥件方面，丹佛斯李愛麗介紹，近幾年在大型冷庫里，丹佛斯推出了一系列自動閥件和多功能組合閥件，提高精確控制，降低人為誤操作，減少漏點，減少制冷劑的充注，這將是這個領(lǐng)域里的一個趨勢。
Parker亞太區(qū)應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理徐美榮告訴記者，國內(nèi)制冷行業(yè)在對新項目制冷系統(tǒng)的設(shè)計上越來越多地接受了國外的先進技術(shù)，提升了制冷系統(tǒng)設(shè)計的先進性，派克漢尼汾也緊跟中國制冷行業(yè)共同發(fā)展，希望能全球同步的新產(chǎn)品開發(fā)，爭取為用戶提供更多，更全面的產(chǎn)品及解決方案。
三花認為，電子膨脹閥在商用冷庫未來發(fā)展中，將大有所為。“主要用于變頻系統(tǒng)中,實現(xiàn)制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)，從而使系統(tǒng)始終保持在最佳的工況下運行，達到快速制冷、溫度精確控制、省電等目的。”王旭東介紹。
滿液式供液受寵
滿液式強制供液是利用泵的機械作用，向蒸發(fā)器輸送低溫制冷劑液體的制冷系統(tǒng)。節(jié)流后的低溫制冷劑液體，首先進入具有一定貯液容積和一定氣液分離容積的氟桶中，再用泵把數(shù)倍于蒸發(fā)量的低溫液體輸送到各庫房蒸發(fā)器中去。部分液體在蒸發(fā)器吸熱汽化，其余液體隨汽體經(jīng)回氣管返回氟桶。經(jīng)氣液分離后，汽體被制冷壓縮機吸走，分離下來的液體和相當(dāng)于蒸發(fā)量的新補充液體，又被泵輸送到蒸發(fā)器進行再循環(huán)。此種供液方式，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑液體相比采用膨脹閥方式要多一倍，因此業(yè)內(nèi)人士習(xí)慣將膨脹閥供液的系統(tǒng)稱為干式系統(tǒng)，將采用泵強制供液的系統(tǒng)稱為滿液式系統(tǒng)。
滿液式供液有的利用氟利昂，還有利用的載冷劑，如乙二醇、四元醇、氯化鈣等。隨著國家對氨制冷系統(tǒng)管控的趨緊，冷庫建設(shè)中，氟制冷系統(tǒng)呈現(xiàn)出大型化趨勢，這涉及到制冷劑大量充灌的成本，以及泄露等問題，尤其在北方，因為擔(dān)心風(fēng)機對貨物的風(fēng)干消耗損失，多采用排管，系統(tǒng)可靠性要求更加突出，此外，歐洲、臺灣等發(fā)達地區(qū)也嚴格禁止制冷劑進入冷庫內(nèi)部，這為大型氟項目的普及帶來了難度，這也為載冷劑的發(fā)展提供了空間。
此外，還有無動力供液，大型冷庫供液中往往需要使用泵來提供動力，泵本身價格相對較高，運行時同樣產(chǎn)生能耗，而使用有新技術(shù)則可以不要通過泵來提供動力就可以滿液供液，節(jié)約設(shè)備成本和運行成本。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)的蛻變
研發(fā)遠程監(jiān)控平臺產(chǎn)品主要是基于安全隱患做的積極預(yù)防工作。從冷庫方面來說，溫度的過高或者過低都會影響儲藏物的品質(zhì)，而冷庫溫度不準確的原因主要是傳感器阻值漂移和基準電路漂移造成的，傳感器自動識別與糾錯技術(shù)就可以解決。該技術(shù)主要是基于雙傳感技術(shù)，進行數(shù)據(jù)對比。能夠及時發(fā)現(xiàn)冷庫溫度的誤差，及時發(fā)現(xiàn)故障并報警。通過軟件運算功能可以自動選擇正確的傳感器，這樣子可以及時解決從故障到修護期間冷庫正常運作問題。
遠程監(jiān)控是一個平臺，是專門為制冷設(shè)備打造的一個具有設(shè)備故障預(yù)警、故障報警、遠距離控制的平臺。它的最大功能在于大大減輕了制冷設(shè)備的售后維護時間和成本。從本質(zhì)上來講，遠程監(jiān)控平臺置換了時間和空間。而時間和空間是企業(yè)最大的資源，時間不可倒流、不可再生，而不同空間決定了同樣產(chǎn)品的不同價值。
氟利昂與氨的爭論和應(yīng)對
目前我國的大中型冷藏庫大多數(shù)仍采用氨或R22為制冷劑，小型冷藏庫尤多采用R22。氨制冷系統(tǒng)在我國一直處于市場的主導(dǎo)地位，2008年幾乎是市場占有率接近100%。由于吉林、上海等液氨事故，中國氨制冷市場徹底被攪動，很多地方政府甚至采取“一刀切”的簡單方式防止事故重演。對此，國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計研究院民用建筑設(shè)計所主任工程師司彪認為，如果施工方能嚴格按照冷庫設(shè)計規(guī)范施工、安裝、用材，管理方能加強管理，氨就會很安全。
那么，在先行的規(guī)則下，如何完善并尋找新的突破?一些大型設(shè)備廠認為，要么不用氨，但是很多企業(yè)又有了新的擔(dān)心，比如R22到期、漲價、運營費用等，而且混合工質(zhì)在大型工程中，一旦泄露，需要全部抽空再充裝，費用高。
還有一種方式，“降低氨充注量”被認為是比較明朗的方向，小充注量型氨制冷系統(tǒng)、氨/二氧化碳復(fù)疊系統(tǒng)及風(fēng)機式制冷系統(tǒng)都是行之有效的解決方案。二氧化碳作為制冷行業(yè)的天然制冷劑，其特點是減少溫室效應(yīng)，還能減少對臭氧層的破壞。目前在歐洲市場使用比較普遍，氨用在機房里，并有完善的濃度監(jiān)測和噴淋通風(fēng)裝置，機房外采用二氧化碳做載冷劑。目前在中國，丹佛斯正在大力倡導(dǎo)，已經(jīng)有一些行業(yè)的先行者做出了一些標桿性的項目，比如煙臺冰輪在勝利油田的CCUS項目上就采用了二氧化碳的技術(shù)。
關(guān)于氨/二氧化碳復(fù)疊系統(tǒng)，煙臺冰輪和大連冰山以及很多設(shè)計院力推氨二氧化碳復(fù)疊制冷系統(tǒng)。2010年4月，由煙臺冰輪股份有限公司研發(fā)實施，環(huán)保部外經(jīng)辦和中國制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會組織申報的工商制冷行業(yè)HCFCs淘汰轉(zhuǎn)換示范項目“NH3/CO2覆疊制冷系統(tǒng)”在加拿大蒙特利爾多邊基金執(zhí)委會上獲得批準。此項目從2011年3月15日立項以來，冰輪成立了以項目管理組(技術(shù)中心)為核心技術(shù)組、設(shè)備供應(yīng)組、財務(wù)組、招標采購組和辦公室等7個項目專項小組，詳細分配各項目組的任務(wù)、計劃和執(zhí)行時間，完成對產(chǎn)品進行設(shè)計、改造、樣機試制及測試、人員培訓(xùn)及市場推廣等工作，先后通過了環(huán)保部專家組的5次績效考核。最終，專家組給出了驗收結(jié)果：“此項目在冷凍冷藏專業(yè)首次使用NH3/CO2復(fù)疊制冷系統(tǒng)替代R22，填補了國內(nèi)該行業(yè)的技術(shù)空白，技術(shù)路線先進、產(chǎn)品環(huán)保，節(jié)能效果顯著，系統(tǒng)安全，具有良好的市場推廣前景和國際競爭力，對我國工商制冷行業(yè)先進的HCFCs替代的推廣和應(yīng)用起到了良好的示范和促進作用”。
國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計研究院民用建筑設(shè)計所主任工程師司彪介紹：“1805年，二氧化碳技術(shù)被美國人發(fā)明，比氟系統(tǒng)還早，我們單位也有這樣的系統(tǒng)。理論上技術(shù)沒有問題，但實際操作中，還是要考慮二氧化碳壓力高等問題。氨/二氧化碳復(fù)疊系統(tǒng)屬于先進技術(shù)，國內(nèi)規(guī)范、設(shè)計等方面屬于真空狀態(tài)，不過企業(yè)都有相應(yīng)的技術(shù)和理論材料。氨市場成熟，設(shè)計、建設(shè)、系統(tǒng)操作有較為成熟體系，二氧化碳技術(shù)只能依靠全自動化。在應(yīng)急處理上，也必須慎之又慎。”
此外，氨直膨、局部動力供液也能有效降低氨充裝，目前氨直膨系統(tǒng)在冷庫和食品加工領(lǐng)域應(yīng)用較多，大連冰山方面已經(jīng)5家成熟系統(tǒng)在應(yīng)用。局部動力供液在美國推廣多，主要應(yīng)用物流領(lǐng)域，冰山也掌握相關(guān)技術(shù)。
專業(yè)性冷庫有發(fā)展
從上世紀八十年代中期起，除了傳統(tǒng)的冷卻物冷藏庫，凍結(jié)物冷藏庫以外，我國各省市陸續(xù)興建一批專業(yè)性冷藏庫，這對于完善我國現(xiàn)代冷藏技術(shù)體系起了促進作用。
比如，氣調(diào)冷庫。水果和蔬菜是具有呼吸作用的活性食品，要保持高的鮮度和品質(zhì)，必須抑制微生物的繁殖和其自身的生理活動。如果在普通冷藏的基礎(chǔ)上對貯藏果蔬的氣體成份再按一定標準進行人工控制的話，則可取得比普通冷藏更好的貯藏效果，它稱為氣調(diào)冷藏，簡稱CA冷庫。
再比如，立體自動化冷庫。所謂立體自動化冷庫指的是，在采用預(yù)制裝配式隔熱圍護結(jié)構(gòu)的單層冷庫內(nèi)設(shè)有輕型鋼制作的多層高位貨架，供存放貨物的托盤用，托盤的裝卸依靠巷道式堆垛起重機，根據(jù)電子計算機的指令在庫內(nèi)進行水平和垂直移動，可從指定的貨格中取出或放入貨物托盤，并用平面輸送帶進行貨物進出庫的自動化操作。冷庫的頂部裝有空氣冷卻器，使庫房上部空間形成低溫空氣層，靠對流進行冷卻，以保持庫內(nèi)設(shè)定的溫度。
還有超低溫冷庫。隨著我國遠洋漁業(yè)的快速發(fā)展，特別是金槍魚圍、釣業(yè)的崛起，“超低溫冷庫”建設(shè)已有進展。為了保持金槍魚的品質(zhì)和色澤，在捕捉后需立即進行凍結(jié)加工(-55——-60℃)和-60℃的冷藏艙貯藏。
壓縮機有新趨勢
原來，半封閉活塞式壓縮機在行業(yè)可謂半壁江山，如今，市場占有率卻不斷遭遇擠壓，小型機被渦旋侵占，大型機被半封閉螺桿占領(lǐng)。由于螺桿式壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、能效比高、易損件少和操作調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，它正逐步替代部分活塞式壓縮機，占據(jù)著越來越大的市場份額。渦旋壓縮機因其易損零件少、壽命長、能效比高等原因，在中高溫領(lǐng)域成本方面顯著優(yōu)于半封活塞機。此外，渦旋壓縮機價格更引人關(guān)注，據(jù)記者調(diào)查了解，5P的半封閉活塞式壓縮機進口價為6000元，國產(chǎn)的是3000元，而進口渦旋壓縮機則只要1800元。
閥件自動化的進展
閥件方面，丹佛斯李愛麗介紹，近幾年在大型冷庫里，丹佛斯推出了一系列自動閥件和多功能組合閥件，提高精確控制，降低人為誤操作，減少漏點，減少制冷劑的充注，這將是這個領(lǐng)域里的一個趨勢。
Parker亞太區(qū)應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理徐美榮告訴記者，國內(nèi)制冷行業(yè)在對新項目制冷系統(tǒng)的設(shè)計上越來越多地接受了國外的先進技術(shù)，提升了制冷系統(tǒng)設(shè)計的先進性，派克漢尼汾也緊跟中國制冷行業(yè)共同發(fā)展，希望能全球同步的新產(chǎn)品開發(fā)，爭取為用戶提供更多，更全面的產(chǎn)品及解決方案。
三花認為，電子膨脹閥在商用冷庫未來發(fā)展中，將大有所為。“主要用于變頻系統(tǒng)中,實現(xiàn)制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)，從而使系統(tǒng)始終保持在最佳的工況下運行，達到快速制冷、溫度精確控制、省電等目的。”王旭東介紹。
滿液式供液受寵
滿液式強制供液是利用泵的機械作用，向蒸發(fā)器輸送低溫制冷劑液體的制冷系統(tǒng)。節(jié)流后的低溫制冷劑液體，首先進入具有一定貯液容積和一定氣液分離容積的氟桶中，再用泵把數(shù)倍于蒸發(fā)量的低溫液體輸送到各庫房蒸發(fā)器中去。部分液體在蒸發(fā)器吸熱汽化，其余液體隨汽體經(jīng)回氣管返回氟桶。經(jīng)氣液分離后，汽體被制冷壓縮機吸走，分離下來的液體和相當(dāng)于蒸發(fā)量的新補充液體，又被泵輸送到蒸發(fā)器進行再循環(huán)。此種供液方式，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑液體相比采用膨脹閥方式要多一倍，因此業(yè)內(nèi)人士習(xí)慣將膨脹閥供液的系統(tǒng)稱為干式系統(tǒng)，將采用泵強制供液的系統(tǒng)稱為滿液式系統(tǒng)。
滿液式供液有的利用氟利昂，還有利用的載冷劑，如乙二醇、四元醇、氯化鈣等。隨著國家對氨制冷系統(tǒng)管控的趨緊，冷庫建設(shè)中，氟制冷系統(tǒng)呈現(xiàn)出大型化趨勢，這涉及到制冷劑大量充灌的成本，以及泄露等問題，尤其在北方，因為擔(dān)心風(fēng)機對貨物的風(fēng)干消耗損失，多采用排管，系統(tǒng)可靠性要求更加突出，此外，歐洲、臺灣等發(fā)達地區(qū)也嚴格禁止制冷劑進入冷庫內(nèi)部，這為大型氟項目的普及帶來了難度，這也為載冷劑的發(fā)展提供了空間。
此外，還有無動力供液，大型冷庫供液中往往需要使用泵來提供動力，泵本身價格相對較高，運行時同樣產(chǎn)生能耗，而使用有新技術(shù)則可以不要通過泵來提供動力就可以滿液供液，節(jié)約設(shè)備成本和運行成本。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)的蛻變
研發(fā)遠程監(jiān)控平臺產(chǎn)品主要是基于安全隱患做的積極預(yù)防工作。從冷庫方面來說，溫度的過高或者過低都會影響儲藏物的品質(zhì)，而冷庫溫度不準確的原因主要是傳感器阻值漂移和基準電路漂移造成的，傳感器自動識別與糾錯技術(shù)就可以解決。該技術(shù)主要是基于雙傳感技術(shù)，進行數(shù)據(jù)對比。能夠及時發(fā)現(xiàn)冷庫溫度的誤差，及時發(fā)現(xiàn)故障并報警。通過軟件運算功能可以自動選擇正確的傳感器，這樣子可以及時解決從故障到修護期間冷庫正常運作問題。
遠程監(jiān)控是一個平臺，是專門為制冷設(shè)備打造的一個具有設(shè)備故障預(yù)警、故障報警、遠距離控制的平臺。它的最大功能在于大大減輕了制冷設(shè)備的售后維護時間和成本。從本質(zhì)上來講，遠程監(jiān)控平臺置換了時間和空間。而時間和空間是企業(yè)最大的資源，時間不可倒流、不可再生，而不同空間決定了同樣產(chǎn)品的不同價值。
氟利昂與氨的爭論和應(yīng)對
目前我國的大中型冷藏庫大多數(shù)仍采用氨或R22為制冷劑，小型冷藏庫尤多采用R22。氨制冷系統(tǒng)在我國一直處于市場的主導(dǎo)地位，2008年幾乎是市場占有率接近100%。由于吉林、上海等液氨事故，中國氨制冷市場徹底被攪動，很多地方政府甚至采取“一刀切”的簡單方式防止事故重演。對此，國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計研究院民用建筑設(shè)計所主任工程師司彪認為，如果施工方能嚴格按照冷庫設(shè)計規(guī)范施工、安裝、用材，管理方能加強管理，氨就會很安全。
那么，在先行的規(guī)則下，如何完善并尋找新的突破?一些大型設(shè)備廠認為，要么不用氨，但是很多企業(yè)又有了新的擔(dān)心，比如R22到期、漲價、運營費用等，而且混合工質(zhì)在大型工程中，一旦泄露，需要全部抽空再充裝，費用高。
還有一種方式，“降低氨充注量”被認為是比較明朗的方向，小充注量型氨制冷系統(tǒng)、氨/二氧化碳復(fù)疊系統(tǒng)及風(fēng)機式制冷系統(tǒng)都是行之有效的解決方案。二氧化碳作為制冷行業(yè)的天然制冷劑，其特點是減少溫室效應(yīng)，還能減少對臭氧層的破壞。目前在歐洲市場使用比較普遍，氨用在機房里，并有完善的濃度監(jiān)測和噴淋通風(fēng)裝置，機房外采用二氧化碳做載冷劑。目前在中國，丹佛斯正在大力倡導(dǎo)，已經(jīng)有一些行業(yè)的先行者做出了一些標桿性的項目，比如煙臺冰輪在勝利油田的CCUS項目上就采用了二氧化碳的技術(shù)。
關(guān)于氨/二氧化碳復(fù)疊系統(tǒng)，煙臺冰輪和大連冰山以及很多設(shè)計院力推氨二氧化碳復(fù)疊制冷系統(tǒng)。2010年4月，由煙臺冰輪股份有限公司研發(fā)實施，環(huán)保部外經(jīng)辦和中國制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會組織申報的工商制冷行業(yè)HCFCs淘汰轉(zhuǎn)換示范項目“NH3/CO2覆疊制冷系統(tǒng)”在加拿大蒙特利爾多邊基金執(zhí)委會上獲得批準。此項目從2011年3月15日立項以來，冰輪成立了以項目管理組(技術(shù)中心)為核心技術(shù)組、設(shè)備供應(yīng)組、財務(wù)組、招標采購組和辦公室等7個項目專項小組，詳細分配各項目組的任務(wù)、計劃和執(zhí)行時間，完成對產(chǎn)品進行設(shè)計、改造、樣機試制及測試、人員培訓(xùn)及市場推廣等工作，先后通過了環(huán)保部專家組的5次績效考核。最終，專家組給出了驗收結(jié)果：“此項目在冷凍冷藏專業(yè)首次使用NH3/CO2復(fù)疊制冷系統(tǒng)替代R22，填補了國內(nèi)該行業(yè)的技術(shù)空白，技術(shù)路線先進、產(chǎn)品環(huán)保，節(jié)能效果顯著，系統(tǒng)安全，具有良好的市場推廣前景和國際競爭力，對我國工商制冷行業(yè)先進的HCFCs替代的推廣和應(yīng)用起到了良好的示范和促進作用”。
國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計研究院民用建筑設(shè)計所主任工程師司彪介紹：“1805年，二氧化碳技術(shù)被美國人發(fā)明，比氟系統(tǒng)還早，我們單位也有這樣的系統(tǒng)。理論上技術(shù)沒有問題，但實際操作中，還是要考慮二氧化碳壓力高等問題。氨/二氧化碳復(fù)疊系統(tǒng)屬于先進技術(shù)，國內(nèi)規(guī)范、設(shè)計等方面屬于真空狀態(tài)，不過企業(yè)都有相應(yīng)的技術(shù)和理論材料。氨市場成熟，設(shè)計、建設(shè)、系統(tǒng)操作有較為成熟體系，二氧化碳技術(shù)只能依靠全自動化。在應(yīng)急處理上，也必須慎之又慎。”
此外，氨直膨、局部動力供液也能有效降低氨充裝，目前氨直膨系統(tǒng)在冷庫和食品加工領(lǐng)域應(yīng)用較多，大連冰山方面已經(jīng)5家成熟系統(tǒng)在應(yīng)用。局部動力供液在美國推廣多，主要應(yīng)用物流領(lǐng)域，冰山也掌握相關(guān)技術(shù)。
