Hvað er ammoníakkælikerfi?

Hvað er ammoníakkælikerfi?

Ammoníakkælikerfi er iðnaðarkælikerfi sem notar ammoníak (NH₃) sem kælimiðil. Það notar þá meginreglu að ammoníak gleypir mikinn hita við uppgufun til að kæla iðnaðarframleiðsluferli sem krefjast lágs hitastigs (eins og matvælafrysting, kæling, efnaframleiðsla, ísíþróttasvæði o.s.frv.).

Vegna mikillar skilvirkni, hagkvæmni og þess að það skaðar ekki ósonlagið (ODP = 0) er ammóníak ákjósanlegt kælimiðill í stórum iðnaðar- og atvinnukælingum.

Kjarnavirkni (eins stigs þjöppunarkælingarhringrás)

Virkni ammoníakkælikerfisins fylgir grunnþjöppunarkælingarferlinu, sem samanstendur aðallega af fjórum ferlum:

Þjöppun: Ammoníakgufan við lágan hita og lágan þrýsting er dregin inn af þjöppunni og þjappað saman, og breytist í ofhitaða gufu við hátt hitastig og hátt þrýsting.

Þétting: Ammoníakgufa við hátt hitastig og mikinn þrýsting fer inn í þéttiefnið þar sem það er kælt með kælivatni eða lofti, sem losar hita og þéttist í ammóníakvökva við háþrýsting og eðlilegt hitastig.

Þrýstingur: Háþrýstings ammoníakvökvinn fer í gegnum þrýstilokann (eins og þensluloka) og þrýstingurinn lækkar skarpt. Hluti af vökvanum gufar upp og breytist í blöndu af lághita- og lágþrýstingsgufu og vökva.

Uppgufun: Lághitastig ammoníak fer inn í uppgufunartækið (eins og kæliviftu eða varmaskipti), dregur í sig hitann úr kælda rýminu (kæligeymslu) og gufar upp að fullu í lághita- og lágþrýstingsgufu. Þessi gufa er síðan enduruppleyst af þjöppunni og lýkur hringrásinni.

Einföld samlíking: Rétt eins og mannslíkaminn svitnar til að kæla sig, þegar svitinn (ammóníaklausn) gufar upp, gleypir hann hita úr húðinni (kælda hlutanum), sem gerir húðina svalari.

Helstu íhlutir

Þjöppu: „Hjarta“ kerfisins. Algengar gerðir eru stimpilþjöppur, skrúfuþjöppur og miðflúgsþjöppur. Skrúfuþjöppur eru mest notaðar í nútíma meðalstórum og stórum kerfum vegna mikillar skilvirkni og sveigjanlegrar afkastagetustillingar.

Þéttiefni: „Hitaskiptir“ kerfisins. Hann fjarlægir hita úr þjappaða ammoníakgasinu. Hann skiptist í vatnskælda gerð (mikil afköst, krefst kæliturns) og uppgufunarkælingu (vatnssparandi, mikið notuð).

Þrýstibúnaður: eins og þensluloki, fljótaloki. Hann stýrir flæðishraða og þrýstingi ammoníakvökvans sem fer inn í uppgufunartækið.

Uppgufunareining: „Köld úttaksenda“ kerfisins. Uppsett í kæligeymslu eða vinnslusvæði gufar ammoníak upp og dregur í sig hita. Algengar gerðir eru loftkælar (með þvingaðri varmaburði) og spólur (með náttúrulegri varmaburði).

Vökvageymir: Geymir ammóníakvökvann eftir þéttingu og jafnar framboð og eftirspurn kerfisins.

Olíuskilja og olíusafnari: Aðskilja og endurheimta smurolíuna sem kemur úr útblæstri þjöppunnar og tryggja þannig skilvirka virkni kerfisins.

Gas-vökvaskiljari: Verndar þjöppuna með því að koma í veg fyrir að óuppgufaður ammoníakvökvi komist inn og valdi „vökvaáhrifum“.

Stýrikerfi: „Heilinn“ í nútímakerfum. Það inniheldur PLC-stýringar, skynjara, stýribúnað o.s.frv. og ber ábyrgð á sjálfvirkri stjórnun, öryggisvernd og orkustjórnun.

Helstu gerðir kerfa

Bein útþenslukerfi: Ammoníak er gufað beint upp í uppgufunartækinu til að ná kælingu. Það hefur mesta skilvirkni en krefst mjög strangra pípuþéttingar og notkun þess hefur minnkað.

Óbeint kælikerfi:

Ammoníak-/saltvatnskerfi: Ammoníak kælir fyrst saltvatnið (eins og kalsíumklóríðlausn) og síðan er lághita saltvatnið sent á hvern kælipunkt með dælu. Öryggisfjarlægðin er löng en orkunýtnin tiltölulega lítil.

Ammoníak/koltvísýrings keðjukerfi: Núverandi meginstraumur og þróun. Ammoníak virkar á háhitastigi hringrásarinnar og þéttir koltvísýring; koltvísýringur virkar á lághitastigi og gufar upp til kælingar. Með því að sameina mikla skilvirkni ammoníaks og öryggi koltvísýrings (ekki eitrað við lágt hitastig og miðlungsþrýsting) er þetta ákjósanlegasta lausnin fyrir stórar kæli- og frystistöðvar.

Þyngdaraflskerfi fyrir vökva: Það veitir vökva til uppgufunarbúnaðarins með því að nýta stöðuþrýsting vökvasúlunnar. Það er stöðugt og áreiðanlegt en krefst mikils ammóníaksinnspýtingar og sést oft í eldri kerfum.

Vökvadælukerfi: Dælan er notuð til að flytja lágþrýstings ammoníakvökva með valdi að uppgufunartækinu. Hún hefur mikla varmaskipti skilvirkni og jafna vökvaframboð og er mikið notuð.

Að leggja áherslu á kosti

Mikil afköst og orkusparnaður: Varmagildi ammoníaks er hátt og það notar minni rafmagn á hverja einingu af kæligetu, sem leiðir til lágs rekstrarkostnaðar.

Umhverfisvernd: ODP = 0, GWP = 0 (hnattræn hlýnunarmáttur), þetta er náttúrulega umhverfisvænt kælimiðil.

Hagkvæmni: Lágt verð, auðvelt að nálgast.

Frábær varmaflutningsgeta: Mikil varmaskipti með málmpípuveggnum.

Auðveld lekagreining: Það hefur sterka, skarpa lykt og jafnvel lítinn leka er hægt að greina.

Áskoranir og öryggisatriði (sem eru afar mikilvæg!)

Ammoníak er eitrað (flokkur 2) og eldfimt (flokkur B2L), þannig að öryggi er aðalreglan í hönnun, uppsetningu og rekstri.

Eituráhrif: Leki getur valdið alvarlegum skaða á augum og öndunarfærum. Hár styrkur getur verið banvænn.

Eldfimi: Þegar styrkur í loftinu nær 15% til 28% getur það sprungið við snertingu við loga.

Öryggisráðstafanir:

Einangrun tölvuvera: Aðalbúnaður eins og þjöppur og vökvageymslutankar ættu að vera staðsettir í aðskildu, vel loftræstu tölvuveri.

Lekagreining og viðvörun: Setja skal upp ammoníakskynjara og tengja þá við neyðarloftræsti- og úðunarkerfi.

Verndarbúnaður: Í tölvuverinu skal vera til staðar neyðarbúnaður eins og gasgrímur, hlífðargleraugu og hlífðarfatnaður.

Öryggisloki og þrýstiloki: Þrýstihylki verða að vera búin öryggislokum og þrýstilokarleiðslur skulu beina að öruggu svæði utandyra.

Strangar reglur: Hönnun og smíði verða að vera í samræmi við lögboðna staðla eins og „Hönnunarkóða fyrir kæligeymslur“ (GB50072) og „Byggingar- og viðurkenningarforskriftir fyrir uppsetningu ammoníakkælikerfa“ sem gefnar eru út af ríkinu.

Fagleg rekstur: Rekstraraðilar verða að hafa viðeigandi skírteini og gangast undir reglulega öryggisþjálfun.

Helstu notkunarsvið

Matvælaiðnaður: Frysting og kæling á kjöti, sjávarfangi, ávöxtum og grænmeti; vinnsla mjólkurafurða; bjórbruggun.

Efnaverkfræði og lyfjafræði: Kæling ferla, lághitahvörf, fljótandi myndun gasa.

Flutningar og vöruhús: Stórfelldar flutningsmiðstöðvar fyrir kælikeðjur, kæligeymsla við háan hita.

Ís- og snjóvöllur: gerviskautasvell, skíðasvæði.

Annað: Miðlæg loftræsting (svæðiskæling), hernaðarrannsóknir og þróun o.s.frv.

Þróunarþróun

Minnkun og smækkun ammoníaks: Með því að hámarka hönnun (eins og með því að nota plötuvarmaskiptara) og með því að nota kælimiðil eins og koltvísýring í kaskaðakerfi er magn ammoníaks í kerfinu minnkað, sem eykur notkun þess á svæðum sem eru nærri viðskiptalegum svæðum eins og stórmörkuðum og sjoppum.

Sjálfvirkni og greind: Víðtæk notkun PLC og IoT tækni til að ná fram fjarstýrðri eftirliti, bilanagreiningu, orkusparnaðarstjórnun og fyrirbyggjandi viðhaldi.

Hagnýting kerfissamþættingar: Stuðla að skilvirkum skrúfuþjöppum og varmaendurvinnslutækni (endurheimta þéttihita til að framleiða heitt vatn), sem eykur heildarorkunýtingu.

Öryggisstaðlar eru stöðugt að batna: Reglugerðir og staðlar eru að verða sífellt strangari, sem stefnir að öruggari og áreiðanlegri hönnun og tæknilegri notkun.

Yfirlit

Ammoníakkælikerfið er burðarás iðnaðarkælingar og styður við umfangsmiklar kælikeðjur og grunniðnað með framúrskarandi orkunýtni og umhverfisvænum eiginleikum. Hins vegar er „hagkvæmni og áhætta samhliða“ áberandi einkenni þess. Þróun nútíma ammoníakkælitækni stefnir í átt að „meira öryggi, meiri umhverfisvænni og meiri gáfum“ og sérstaklega er ammoníak/CO2 kaskaðakerfið að verða viðurkenndur gullstaðall í greininni.