根據(jù)京都議定書和蒙特利爾協(xié)定,氟利昂制冷劑在中國將在2013~2030年間逐漸限制使用。因此,張安寧認為,針對使用壽命在15年的工業(yè)制冷項目(冷庫、屠宰、啤酒、乳業(yè)、速凍加工、漁業(yè)等)來說,未來幾年對氟利昂的使用將逐漸減少,而使用新技術和天然制冷劑的低充注量的氨系統(tǒng)和二氧化碳等綠色冷媒系統(tǒng)將逐漸增多。
復疊式制冷機通常由兩個單獨的制冷系統(tǒng)組成,分別稱為高溫級及低溫級部分。高溫部分使用中溫制冷劑,低溫部分使用低溫制冷劑。高溫部分系統(tǒng)中制冷劑的蒸發(fā)是用來使低溫部分系統(tǒng)中制冷劑冷凝,用一個冷凝蒸發(fā)器將兩部分聯(lián)系起來,它既是高溫部分的蒸發(fā)器,又是低溫部分的冷凝器。低溫部分的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)向被冷卻對象吸取熱量(即制取冷量),并將此熱量傳給高溫部分制冷劑,然后再由高溫部分制冷劑將熱量傳給冷卻介質(zhì)(水或空氣)。
歐洲和北美氨制冷系統(tǒng)的自動化程度較高,甚至基本實現(xiàn)了全自動化操作,東南亞國家制冷系統(tǒng)的自動化水平要相對低一些,但其自動化程度較我國也要高出很多,大部分項目通過成熟的自動控制程序和自動控制元件操作運行,所以將大型安全事故發(fā)生的概率控制在很低的水平。氨制冷系統(tǒng)自動化控制比人工操作更加安全高效,將成為行業(yè)發(fā)展方向。
對制冷系統(tǒng)來說,氨具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟的特點,但同時氨兼具一定的毒性及可燃性,國內(nèi)較高的事故發(fā)生率使得行業(yè)對氨系統(tǒng)的應用一直有很大爭議。然而通過先進的自動化控制系統(tǒng),用機器代替人工,提高氨制冷系統(tǒng)的自動化程度,能大大減少因人工操作失誤帶來的安全隱患。
所謂氨制冷系統(tǒng)的自動化,是指采用自動化控制控元件對制冷系統(tǒng)的溫度、壓力、液位水平等進行精準的控制與調(diào)節(jié),使制冷系統(tǒng)在最經(jīng)濟的工況下運行,從而保障食品在加工和冷藏過程中保有最佳品質(zhì),同時降低綜合經(jīng)營管理費用。
問題人工操作隱患多
氨制冷系統(tǒng)的自動化控制可包括多個方面:主機自動化、液位控制自動化和熱氣除霜自動化等。目前國內(nèi)不少企業(yè)已基本實現(xiàn)了主機組的自動化或半自動化,而在熱氣除霜和液位控制方面仍采用人工操作方式,因此也存在一定的危險性。
在制冷系統(tǒng)的運行過程中,冷風機上凝結(jié)的霜會對其效率造成很大的影響,霜層很厚時甚至可以完全阻塞空氣流動,造成冷風機失效。目前較為常用的除霜方法是:先采用手動操作方式排出冷風機里面的氨液,然后引熱氨進入冷風機進行融霜。此時,若冷風機中的氨液未徹底排空就注入熱氨,冷熱交替,系統(tǒng)壓力會驟增并極易引發(fā)管路內(nèi)部液錘現(xiàn)象,導致制冷系統(tǒng)事故。
低溫控制系統(tǒng)運行的可靠性同樣非常重要,制冷系統(tǒng)中低壓循環(huán)桶過高或過低的液位都會威脅到制冷系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),更會造成溫度波動,從而最終影響加工過程及冷藏食品的品質(zhì)。而且,高液位和低液位也可能造成壓縮機回液和氨泵氣蝕等故障,對制冷系統(tǒng)的安全帶來威脅,可以說,很多制冷事故都是人工手動進行液位操作時由于處置不及時或操作不準確而造成的。
解決自動化控制更安全高效
丹佛斯張安寧談道:“對上述問題,通過采用適當?shù)闹评湎到y(tǒng)控制閥件配合自動控制技術來實現(xiàn)自動熱氣除霜和自動液位控制,可保障制冷控制系統(tǒng)的高效性及安全性。”
目前,節(jié)能和安全已成為工業(yè)企業(yè)發(fā)展的重要趨勢,采用成熟、高效的熱氣融霜方式對于制冷系統(tǒng)的總體能耗水平和系統(tǒng)設備安全水平而言都至關重要。據(jù)了解,自動熱氣融霜解決方案是采用特殊設計的工業(yè)控制閥,在沖霜開始時快速建立沖霜壓力并在沖霜結(jié)束后通過緩慢增壓模式來兩步開啟的控制方案,保證了系統(tǒng)融霜的安全及高效。
關于工業(yè)制冷系統(tǒng)液位控制問題,比較成熟的方案是通過用TDR(導向雷達)技術的新型液位傳感器對制冷系統(tǒng)液位進行精確測量,并準確傳輸給控制器進行相應的液位調(diào)控,從而保障制冷系統(tǒng)始終得到適量的制冷劑供給。
“液位控制器也可與ADAP-KOOL(丹佛斯的節(jié)能監(jiān)視系統(tǒng))及其他PLC產(chǎn)品進行通信聯(lián)絡,并通過計算機完成操作控制、管理及數(shù)據(jù)收集,整體提高制冷系統(tǒng)的自動化程度。”張安寧介紹。
未來自動化控制綠色冷媒 復疊制冷應用更廣泛
雖然近期由氨泄漏引發(fā)的安全事故頻發(fā),但張安寧始終認為,氨是很好的制冷劑,具有價格低、效率高、自然環(huán)保等優(yōu)點,且氨在歐美發(fā)達國家的大型工業(yè)制冷系統(tǒng)中也是主流,事故發(fā)生率遠低于國內(nèi)。
“我們國家要完善使用氨制冷的軟硬件和配套法律規(guī)章制度,規(guī)范操作。另外在技術方面從手動系統(tǒng)升級成自動化系統(tǒng),用自動化代替人工,從而更大程度上避免人工操作失誤帶來的安全隱患。”
張安寧同時提到,近年來采用二氧化碳作為制冷劑的技術發(fā)展較快,二氧化碳與氨的復疊技術可大大降低氨的充注量(最多可以降低90%以上),從而解決以氨為制冷劑的安全問題。
雖然前期投入成本略高,但通過系列優(yōu)化和運用先進的控制技術,系統(tǒng)的效率仍舊保持在較高水平,提高了系統(tǒng)安全性,為客戶帶來了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。可以預見的是,隨著二氧化碳制冷劑應用的進一步完善,復疊系統(tǒng)將得到越來越多的應用。
據(jù)工業(yè)協(xié)會秘書長張朝暉介紹,傳統(tǒng)制冷劑氟利昂破壞大氣臭氧層,已是全球公認必須淘汰的制冷技術;而正像日前吉林德惠廠房氨氣爆炸引發(fā)火災的慘痛教訓,目前國內(nèi)普遍采用的氨制冷技術,由于氨具有易燃、易爆、毒性,也被行業(yè)所詬病。2010年在國家環(huán)保部及聯(lián)合國開發(fā)計劃署的資金支持下,煙臺冰輪集團開始自主研發(fā)國際公認的氨與二氧化碳復疊制冷系統(tǒng),目前已經(jīng)取得成功。這套系統(tǒng)中,直接進入食品加工車間和庫房里的是二氧化碳,即使泄露對人體和食品安全構(gòu)不成威脅;整個系統(tǒng)大大減少了氨的使用,不僅制冷效率較傳統(tǒng)技術有所提升,而且避免了氨泄漏帶來的燃爆威脅。
呼吁建立國家標準,并給予優(yōu)惠補貼
雖然都看好復疊系統(tǒng)的發(fā)展前景,但由于對壓力的控制難點以及對各種零部件的高要求,復疊系統(tǒng)在前期投入成本上會稍高于傳統(tǒng)的氨系統(tǒng)和氟系統(tǒng);另一方面,第一個吃螃蟹的人總是需要很大的勇氣和魄力,他們確實也有一些擔心。
業(yè)內(nèi)希望出于對安全和環(huán)保問題的考慮,國家在必要時能采取一些引導性手段,或者對使用安全環(huán)保節(jié)能型制冷系統(tǒng)的企業(yè)給予一些優(yōu)惠政策,提高他們的市場競爭力,屆時企業(yè)選用新型制冷系統(tǒng)的可能性和對原有系統(tǒng)改造的積極性自然會提高。
另據(jù)了解,發(fā)達國家對氨的充注量有非常嚴格的限制,而且國外很多國家對使用CO2系統(tǒng)的企業(yè)會給予碳排放補貼,而我們國家目前的情況是人口密度遠大于發(fā)達國家,而技術又相對落后。
因此希望我們國家也能學習國外的做法,對危險的制冷劑——氨的充注量應該進行嚴格的限制;對使用環(huán)保、安全的制冷系統(tǒng)進行鼓勵,對使用CO2系統(tǒng)的企業(yè)給予碳排放補貼等獎勵政策,以推動CO2系統(tǒng)的廣泛應用。