氨制冷系统与绿色环保氟制冷系统对比

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1、氨制冷系统与绿色环保氟制冷系统方案对比在中国长期以来工业冷藏行业中基本上都是选择使用人工控制的氨机系统作为制冷系统。近五年来氟里昂制冷机组（包括单机运行和并联运行）在国内开始应用在大中型物流系统。而在欧美国家从上世纪五十年代末期就已经开始将氟里昂并联机组制冷系统应用于屠宰行业和大型工业用冷库。经过近半个世纪的发展，已经成为一项非常成熟和高效的技术系统。被广泛用于大型工业用制冷行业。而且大量采用螺杆并联机组。该系统同样是集中供冷，而不是国内有些小型活塞氟制冷系统那样采用一机一库的分散制冷。自动控制的氟并联机组制冷系统和人工控制的氨机制冷系统比较，主要有以下几大突出优势： 1）氟并联机组制冷效率高

2、，可保持恒高效运行，大大节约系统耗电，符合国家能源发展战略。因为从长远看能源紧缺是长期不可逆转的问题，电的价格也是肯定会步步升高的； 2）氟并联机组可以实现全自动控制，使系统运行可靠性高，更合理科学，同时降低系统操作和维护人工成本； 3）氟并联系统因采用R404A作为制冷剂，安全性要大大优于有毒，易爆的氨制冷剂，可有效保证系统内员工和周边居民的生命安全，避免恶性事故发生； （2）以下就有关上述两个制冷系统的使用效果对比再做一些较详细的说明： 氟并联机组系统为什么会比目前国内使用的人工控制的氨机系统在运行中省电？ 因根据国内外实际检测的冷藏库和速冻库的运行数据，冷库在运行过程中绝大部分时间是部分

3、负荷运行。主要有两个原因，先从局部说就单间速冻库而言，原料肉（一般入库温度在+15度）刚满设计量入库时，因肉表面温度高，导热系数大，会给冷库带来很大的冷负荷，压缩机可高效运行，但随着冻结过程的进行，肉表面温度降低至结冰，形成了冰层，肉的导热系数迅速降低，肉内部的热量排出效率降低，整间冷库的冷负荷也随之迅速降低，形成部分负荷，氨机的制冷效率也因不能随冷负荷调节也迅速降低，造成大马拉小车现象。而氟并联机组因可随着冷库冷负荷的变化而适时调整压缩机开机台数，使压缩机始终保持高效运行，避免大马拉小车现象。其次，对整个速冻库而言，因不同间冷库的进货时间，数量均不会相同，造成整个冷库大部分时间为部分负荷。根

4、据德国数家冷库提供的统计数据，速冻库的满负荷运行时间只占整个运行时间的2%左右，而50%负荷的运行时间占到60%左右。正是因为冷库的大部分时间是部分负荷运行，而氟并联机组可做到随负荷变化调整压缩机开机台数，从而保持压缩机高效运行；而氨机系统无法做到这一点。这决定了氟并联机组系统在使用效率上有更大的势。 （3）氟并联机组系统和氨系统实际耗电数据对比 国内氨系统速冻库，按我们在双汇和金锣两公司测得的数据，速冻一吨肉，按进货中心温度在+15度，二十小时内中心温度降到-15度计算。普遍耗电在150度到200度之间。而实际运行中我们又测到耗电在120度或再稍低，但这大多是中心温度只达到-7度左右，或速冻

5、量远大于设计量，使压缩机始终处于小马拉大车状态，造成速冻时间大大延长. （4）有关两个系统安全性对比和添加冷剂问题 从制冷剂的安全性上讲是不言而喻的。这里主要说一下泄露问题。氨系统因采用开启式连接，有联结轴，采用机械密封装置，泄漏是正常的，氨系统所用氨阀为盘根式密封或四氟圈密封，开关之后就会发生密封材料错位而从阀杆处泄漏，还有，氨系统每年要多次排放系统中的不凝性气体，这一操作导致直接排放掉大量的氨。因此系统每年需大量补充液氨。而目前我们采用的氟并联机组是半封机组，所有管道都是焊接成的。 （5）其他 满液式氟并联机组制冷系统，采用氟泵供液，效率较干式系统高20%，达到100%效率。这样，氨系统具

6、有的优势，氟系统也同样拥有。化霜采用独立热气化霜。自动化霜监控可做到每个库，每个风扇个别化霜。且不用像氨系统化霜那样需水辅助化霜。氟并联机组系统，正常只需2名兼职员工负责操作与维修。不需人工值守。而氨系统因是人工控制，需有人24小时值守，考虑四班三运转，最少也需6人。正常应该超过10人。氟系统机房造价只有氨系统的30%以下，也可降低投资。氟并联机组系统的可靠性也比国产氨系统高，压缩机采用德国比泽尔，电磁阀用丹麦丹佛斯，氟机很多部件都采用国际知名品牌，技术条件成熟。正常运行十年到十五年不需大修。而氨系统一般每两三年就要大修一次。影响正常生产，增加了维修费用有关投资和运行成本。氟/氨制冷综合效益项

7、目比较10000吨冷藏为例氟制冷大型 螺杆 并联系统国产氨制冷系统 系统运行费用 冷藏每吨/日耗电：0.20.3度 冷藏每吨/日耗电： 0.4度以上 按冷藏1万吨，全年300个工作日60-90万度电 全年120万度电 全年年节电全年可节省电费:约30-60万度人工维护费用仅需2人轮班定时观测2000月/人 24000人/年全年共48000元 工资需要至少6名技工24小时操作维护，按人员月费用2000元，每年24000/人 全年共144000元日常维修费用年 常维修费用约10000元 年 常维修费用90000元大修费用/时间十年内不用大修三年一次，每次150000元制冷剂每年补充300Kg左右，

8、费用：6600元 R404每年需补充10吨氨，费用：40000元 NH3冷冻机油基本无须补油 每年需补充5吨油，费用：30000元 机房建设费用需要约60m2 500元/m2 3万元最少需要400m2 500元/m2 20万元施工难易度施工简单、设备成型现场组装容易、工期短、安全系数高散件管路多、现场安装、所有管路焊缝必需经过技术监督局的拍片探伤，无误才合格，施工周期长自动化程度全自动控制、可手机远程监控 自动化程度高，无需值班，只需定期巡视和周检不能全自动控制 人工控制 出于安全性考虑，必须24小时值班节能性能强： 1）当热负荷较小时，关停部分压缩机。单位制冷量能耗不变。 2）膨胀阀可保持传

9、热温差基本不变弱： 1）热负荷减少50%，螺杆压缩机卸载以后的电机功率为满载的65%，也就是说单位制冷量的能耗将增加30%。 2）变工况时传热温差大，温差增加1%，能耗增加3%安全性无色、无味、不燃烧、不爆炸当制冷剂泄漏，空气中浓度超过15%立即火灾、爆炸设备可靠性1)半封或全封闭压缩机，多机头螺杆并联机组、设备可靠性高。 2)SRS系统，即使检修，也能提供冷量1)容易出现故障，有运动部件与静止部件的密封问题 2)氨系统复杂，部件多，设备故障概率大 3)维修时不能提供冷量物料干耗较小，氟机采用膨胀阀，传热温差基本不变，所以，干耗较小较大：氨机的蒸发温度无随库温变化的性能，所以，当进出货频繁时，

10、传热温差大，干耗增加。系统扩展性扩展性强 可临时集中或单一供冷机组安装后，不可扩展性从系统运行费用、人工费用、日常维修费用、大修费用、每年补充制冷剂和冷冻机油六方面比较氟机(指传统的氟利昂制冷剂和替代的绿色环保制冷剂的制冷系统)与氨机制冷系统可以从节能、系统运行安全等方面进行比较，具体比较如下。1.节能性 a)氨机的满液式系统提供单一的，稳定的蒸发压力，但调节即适应温度变化的能力差，对于温度经常处于波动的场合，如经常性入库拉温，其传热温差在变温情况下会很大，也就意味着效率下滑，通常增加1摄氏度的传热温差会引起近3%的能耗增加；对于直接供液的氟系统，由于其通过膨胀阀的良好的调节功能，其在同等条件

11、下的效率要高于氨机的满液式系统。另外传热温差的加大也意味着干耗的增加，会导致产品品质的下降和货品重量的损失。 b)对于大型单机系统，在实际运行过程中，绝大部分时间是运行在部分负荷下，对于可进行能量调节的压缩机，特别是螺杆压缩机，其在部分负荷下的能效比要低于满负荷时的能效比，特别是当负荷下降到70%以下时，其能效比下降显著，因此，单机系统的实际运行费用会远高于用满负荷能效比计算的评估值；对于并联系统和SRS(分布式制冷系统)因其是通过控制压缩机的开停来进行能量调节，因此可确保机组在部分负荷运行时每个机头都保持其最高的能效比，系统的实际运行费用会大大降低。2.安全性 a)绿色环保制冷剂R404A为

12、本项目所使用的制冷剂，无色、无味、不燃烧、不爆炸的安全工质；而氨无色，有毒(二级毒性)，含有强烈的刺激性气味，对眼、鼻、喉、肺及皮肤均有强烈刺激及中毒危险，空气中浓度超过15%时有立即造成火灾及爆炸的危险。基于上述缺点，在人员密集的公共场所和人员密集的工作场所都会遭到禁用。氨制冷系统因此也受到国家安全生产管理部门的审批管理和运行监管。 b)另外，氟系统的并联技术已经发展的非常完善，并联系统在运行中不会因为个别压缩机的故障或维护需要而影响整个系统的正常运行。而且相对于单机系统产生相同的冷量，并联机组的每台压机平均运行时间远小于单机供冷系统，压缩机使用寿命更长。3.自动化程度SRS控制系统，根据热

13、负荷来控制机组中压缩机的开停，从而实现对库温的控制。我们可以在集中控制屏上设定库温上下限，这个温差可以设得很小，对库内食品储藏期间的品质非常有利。而国内氨系统对库温的控制一般为全手动控制，根据人员对库温的观察，来确定开启或停止压缩机开机台数。因为全部为人员手动操作，这就需要依赖于操作人员技术水平和责任心。所以这项工作对人员素质要求非常高。根据对行业操作人员的调查，要培养一名合格的氨机操作人员，一般要5-10年。而且，即使是合格的操作人员，对机器及系统的操作也存在许多不确定因素，比如操作人员责任心、过度疲劳等都会影响设备的正常使用，甚至是安全。氨系统要求24小时有人值班并调整。4.系统复杂性比较

14、 氟系统结构紧凑，附件少，机组大部分可以在工厂内完成，系统的质量有充分保证；氨系统由于一直无法找到合适的与氨互溶的润滑油，需要大量的附件保证系统的回油和降低系统温度，导致系统复杂，需要大量现场安装工作，对于系统的质量很大程度上取决于安装队伍的素质。氟系统结构紧凑，占地小的特点还使过道布置或楼顶布置机组成为可能。5.扩展性 氨系统设计安装完成后，如果因业务发展需要扩大，一般是不现实的。而氟系统的灵活性强得多。 氟系统的使用更灵活，可根据目前需求实现集中供冷或单独供冷，在扩充时，其小型方便，甚至可以在不改造机房的情况下，在通道或屋顶布置扩充机组。6.投资额和运行费用 如果实现相同的功能（自动化程度

15、），使用同一档次的配件，氟系统的造价要低于氨系统。 氨系统占地较多，土建方面投资远不及氟系统的小型化机组，节省的空间可用于生产。另外由于氟系统结构紧凑，占地小，对于改造和追加投资特别适合。 考虑到效率原因，氟系统的运行费用要低于氨系统。 考虑到自动化程度，氨系统需要24小时值班（机头数1/单班），而氟机只需要养护人员定期或不定期的巡视即可。 考虑到养护费用，开启式的轴封是易损件，需定期检查，更换，而半封闭机头则无此虑。7.施工简单，工期可控 氨系统的施工复杂，由于氨为危险性工质，氨系统的每条焊缝必需经过技术监督局的探伤，检验合格后才能使用，工期长，且不能很好的控制；氟系统机组的大部分都为工厂组

16、装，现场施工可靠，高校，工期短，可控，对于使用者来讲早一天完工就意味着早一天生产，早一天盈利。氨制冷系统和氟利昂制冷系统经济性分析氨制冷系统是使用历史最长的制冷剂，它具有良好的热力性质，循环过程中高、低压力适中，具有较大的单位容积制冷量和较高的制冷系数，在我国曾得到广泛的应用，但是，氨易爆、有毒和强烈的刺激气味，设备体积较大，附属设备多、系统复杂、操作维护难度较大、不易实现操作自动化控制，所以逐渐被氟利昂制冷系统所取代。以下为氨制冷系统与氟利昂制冷系统各项技术指标的对比：一、运行成本：耗电量为实现本项目制冷设计要求，采用氟利昂制冷系统（不含冷风机），比采用氨工质的制冷系统功率越低15。操作管理

17、成本氨制冷系统由制冷机组、氨油分离器、高压储液器、冷凝器、低压循环储液桶、集油器、氨泵和冷风机等组成，管路复杂，操作管理难度大，对操作人员的专业水平要求很高，同时由于难于实现自动化，系统需要有操作人员24小时值班操作管理，按每班3人技术大约需要12名操作人员（4班3倒）：而氟利昂制冷系统管路简单，阀门等可操作较少，自动化程度高，只需23人就可进行操作管理，每年可节省人工费20万元左右。维修成本氨制冷系统平均每运转3000小时（约3个月）需对机组配件进行检修、更换，同时更换很多润滑油：氨制冷剂虽然价格便宜，但是由于氨制冷压缩机多开启式，易泄漏，每年需要补充大量的制冷剂： 二、初投资土建投资：氨制

18、冷系统附件较多，需要分别设置机房和设备间，占地面积大。氨制冷系统装机容量约增加15。三 、其他1、氟利昂制冷系统采用并联机组，单台压缩机功率较小，当冬天室外温度较低的时候，制冷机组可以自动进行多级能量调节，当负荷较大的时候，多台压缩机同时运转，而当冬季负荷较小的时候，可能就部分压缩机运转，节能效果非常明显：氨制冷压缩机虽然也可以进行能量调节（手动），但压缩机单机功率较大，节能效果并不明显。2、氨和润滑油不互溶，氨系统在运行一段时间后，冷凝器、冷风机等换热设备底部会沉积大量油污，使得换热器热效率降低。所以需要定期人工清理。3、当空气中氨浓度达到一定值时，遇明火易爆炸，要求机房有良好的通风，这样，机房和设备间只能设置在冷库的一角或单独设置，造成系统管路较长，冷量损失较大。4、由于氨毒性较大，一旦泄漏，尤其是库内部分泄漏，将对库内的物品造成污染，影响产品质量。5、由于氨制冷系统自动化程度较低，系统运行的可靠性、经济性基本上由人员决定，库内储存物品质量也由操作人员决定，这就使操作人员要经过培训才能掌握操作技能在；而氟利昂制冷系统为自动化运行，系统的可靠性基本上不受人为因素影响。综上所述，氨制冷系统虽然一次性投资较氟利昂系统便宜20。但是每年要比氟利昂系统多出10，仅34年就要高出氟利昂系统。所以本项目采用氟利昂系统更经济实惠