氨制冷機排氣廢熱回收應用研究

解 通

( 青島成和亞制冷空調(diào)有限公司，山東 青島266022 )

氨制冷機廣泛應用于大型食品加工企業(yè)，是食品加工的重要設備。氨制冷機制冷運行時，會產(chǎn)生大量的排氣熱能，這些熱能通常經(jīng)過冷凝器或冷卻塔，排放到了大氣環(huán)境中。而與此同時，在食品加工過程中，有很多需要溫熱水的地方，比如肉類加工中的胴體清洗、衛(wèi)生清潔，水產(chǎn)品加工過程中的原料解凍、單凍機化霜等，都需要溫熱水。特別在冬季，自來水溫度比較低，自來水解凍和化霜能力很弱，冬季用自來水解凍原料，或單凍機化霜，不僅用水量大，而且解凍和化霜速度慢，影響生產(chǎn)效率。

另外，食品加工企業(yè)對衛(wèi)生要求比較嚴格，通常要求員工每周洗浴不少于2次，由于加工工人數(shù)量多，洗浴需要的熱水量很大，如果用燃油或燃氣提供洗浴熱水，每年的燃油燃氣費用不是小數(shù)目。

為了降低食品企業(yè)的生產(chǎn)成本，合理利用能源，我們在分析氨制冷機工作原理的基礎上，研究了食品企業(yè)回收利用氨制冷機廢熱的可行性，并進行了試驗研究，取得了良好的預期效果。

1 試驗企業(yè)概況

試驗企業(yè)位于青島市，是一家水產(chǎn)食品加工外貿(mào)企業(yè)。該企業(yè)有加工人員520人，活塞式制冷機有170型氨壓縮機3臺，125型氨壓縮機2臺，單凍機2臺，平板凍結(jié)機7臺。日常運行壓縮機數(shù)量為2臺170型壓縮機和1臺125型壓縮機。

改造之前，企業(yè)用燃油鍋爐為員工提供洗浴熱水，每周四次洗浴，每年燃油采購費二十多萬元。

2 改造方案

我們分析了該企業(yè)的生產(chǎn)流程，提出了回收制冷機排氣廢熱用于生產(chǎn)加工的節(jié)能方案。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，需要熱水的區(qū)域包括：

(1)員工洗浴(需要50～70℃熱水混水使用)；(2)單凍設備化霜(需要30℃以下溫水)；(3)衛(wèi)生清洗(需要30℃以下溫水)；(4)水產(chǎn)原料解凍(冬季需要12～15℃低溫溫水)。

以上區(qū)域的熱水使用溫度，以洗浴水溫要求最高，也只有70℃ ，而活塞式氨制冷機在正常工作時，排氣溫度通常在90～110℃ 左右，遠高于生產(chǎn)所需要的熱水溫度。

經(jīng)過對現(xiàn)有制冷系統(tǒng)的分析研究，我們擬定了如圖1的廢熱回收方案：

圖1 氨制冷機排氣廢熱回收系統(tǒng)示意圖

圖中的旁通閥為備用閥門，在正常運行時，該閥門關(guān)閉，氨氣經(jīng)集熱器進入冷凝器，只有當集熱器需要維修停用時，可通過關(guān)閉集熱器兩端的閥門，同時打開旁通閥，維持制冷系統(tǒng)的正常運行。

集熱器為改型的板式換熱器，全焊接結(jié)構(gòu)，具有換熱效率高，設備體積小的優(yōu)點。集熱器設備由專業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，耐壓試驗按制冷設備標準執(zhí)行。

需要指出的是，在水箱水溫低于冷凝溫度時，集熱器內(nèi)氨氣會發(fā)生冷凝現(xiàn)象，產(chǎn)生冷凝氨液，因此集熱器須設立氨液排出管。當水箱水溫高于冷凝溫度時，集熱器內(nèi)不再產(chǎn)生冷凝氨液，為防止此處壓力影響冷凝器排液，須設立U型液柱以補償壓差。

為節(jié)省投資，我們利用了該企業(yè)原來員工洗浴用的不銹鋼水箱(10噸容量)。在制冷機排氣管路上，安裝了青島成和亞制冷空調(diào)有限公司生產(chǎn)的氨制冷機排氣集熱設備，經(jīng)管道連接和程序控制，實現(xiàn)全自動集熱運行。

3 改造效果

該系統(tǒng)通過測量排氣總管溫度，感知制冷機運行狀態(tài)。當排氣總管溫度高于60℃和水箱水位70%以上時，自動啟動循環(huán)泵運行，實現(xiàn)廢熱回收。當排氣總管溫度低于60℃時，自動停止循環(huán)泵運行。系統(tǒng)具有定時上水功能，可滿足每天2次的洗浴頻率(間隔時間10小時)，在青島地區(qū)10月份氣候條件下，2臺170型制冷機運行10小時集熱，能將不銹鋼水箱中的8噸自來水加熱到70℃左右，完全滿足了員工的洗浴要求。

改造工程2015年9月30號完工，至今已經(jīng)正常運行兩年多。

自改造完成投入使用后，該企業(yè)已全部停止了鍋爐運行，節(jié)省費用明顯：

(1)直接費用：此前鍋爐加熱8噸水到70度，需要運行1小時，消耗燃料柴油85升，按油價6元/升計算，費用510元，而制冷機廢熱回收工作10小時，僅用電15kWh，費用約15元，為鍋爐燃油費的2.3%，直接費用成本降低97.7%。

(2)管理費用：由于環(huán)境保護和安全生產(chǎn)的要求，政府對鍋爐管控越來越嚴格，直接導致企業(yè)鍋爐管理成本增大，不僅需要專業(yè)司爐人員、水質(zhì)檢驗人員持證作業(yè)，而且環(huán)保、安全、設備定期檢驗等綜合管理成本高，而制冷廢熱回收設備自動工作，無需人員管理，僅節(jié)省人工費一項就非常可觀。

該工程改造總投資12.7萬元，投資回收期6個月左右。

此項技術(shù)改造完成后，制冷機運行操作無需任何變化，無論集熱設備運行與否，都不會對制冷系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，而且集熱設備運行時，會吸收部分制冷機排氣熱量，減少制冷冷凝器熱負荷，對制冷系統(tǒng)節(jié)能有正面影響。

這項廢熱回收技術(shù)，不僅每年為企業(yè)減少大量的燃料費用，而且低碳環(huán)保，有利于環(huán)境改善，值得廣大食品加工企業(yè)推廣。