某水产制品公司制冷系统三次节流的综合应用

向泉 ,林良影

摘要：随着人们收入水平的提高和生活节奏的加快，我国速冻食品行业迅速成长，每年产量以超过20%的速度增长，成为食品行业中的新星。速冻产品时形成极小冰晶,不严重损伤细胞组织,从而保存了食物的原汁与香味,且能保存较长时间。速冻蒸发温度在-49℃，双螺旋速冻装置的库温为-42℃时，从常温进货经过传输网带连续速冻45分钟出货，食品中心温度为-18～-20℃；低温制冷系统综合应用为食品安全保驾护航。

关键词：速冻食品、原汁原味、中心温度、制冷系统；

我国沿海城市的快速发展，人们对水产海鲜加工的日益增加。某水产制品公司是一家集冷冻水产加工、速冻食品研发、贸易于一体的民营企业,该公司厂区面积达7000多平方米,生产车间3000多平方米, 冷库储藏量达5000吨。产品制作过程全部采取一条龙无菌作业，生产销售的马鲛丸、鱼丸、虾丸、墨鱼丸、鱼柳卷、鱼肉卷、马鲛鱼腐、海鲍肠、五彩丸、包心鱼丸等20多个品种供不应求。我司有幸在2020年承接到该公司的冷冻仓储及速冻加工设施配套制冷项目。

本综合制冷系统采用三次节流的制冷技术，在食品行业里，实属比较少见的制冷系统方案。设计参数：室外设计参数，夏季空气调节日平均温度：+30℃，夏季室外通风温度：+31℃，夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度：+27.6℃，夏季通风相对湿度：72%，冷凝温度： +35℃；项目以冷库仓储及速冻加工为主，共有二层冷库可贮存5000吨的低温产品，预冷间两间：一间3.5吨/小时，每天10吨至30吨的产量；另一间7吨/小时，产量30吨至40吨的产量；双螺旋速冻装置两条，每条速冻装置规模产量为4T/小时；

根据以上用户需求，我们制冷系统针对不同温区进行设计划分：双螺旋速冻蒸发温度为-49℃，采用双机双级配打，中间完全冷却；其制冷工况蒸发温度/冷凝温度：-49℃/-7℃，低温仓储蒸发温度为-30℃，采用螺杆单级压缩机组，带经济器补气口补气；预冷间及控温穿堂蒸发温度为-10℃，采用螺杆单级压缩机组。制冷系统为桶泵供液、预冷间及低温仓储末端设备冷风机为一键式启动，自动热气融霜；双螺旋速冻采用桶泵供液、水冲霜方式。

制冷系统采用氟制冷工质，闪发式三次节流供液、一桶多功能、旁路负荷的制冷系统设计；第一次节流由立式热虹吸贮液罐供液至中间冷却器（-7℃），同时-7℃中间冷却器兼作低温仓储-30℃螺杆压缩机组的闪发式经济器补气，第二次节流由中间冷却器（-7℃）供至-30℃低温仓储泵供液循环桶，同时兼作配打低压侧压缩机组（-49℃）的闪发经济器补气；第三次节流由-30℃低压循环桶供液至-49℃双螺旋速冻装置低压泵循环桶（如下三次节流简图所示）；

制冷系统选型及配置：

1、-49℃双螺旋速冻系统

双螺旋速冻配打系统，总需冷量:  542KW×2套；低压侧选用约克液氟冷却带吸汽口螺杆压缩机组两套RWKⅡ150E-CM，在-49℃/-7℃工况下，制冷量：542kw×2，轴功率：192kw×2，（380V，Y-△启动），高压侧螺杆压缩机组：RWKⅡ40E-CM×2在-7℃/+35℃工况下，总制冷量为1484Kw；立式中间冷却器选用1台（D＝1800mm，V＝7.80m3）；用于双机双级配打制冷系统，高低压级之间。给低压级提供中压饱和氟液；冷却低压级压缩机排出的过热氟蒸气；并提供足够的气液分离空间，避免高压级压缩机产生液击。压缩机组配置：均采用油冷却采用工质冷却；油分离器采用多级卧式油分离器，保证油分离的效果，尽量确保油不会跑至低压系统。双螺旋速冻装置配套的氟桶泵组：采用液泵强制供液方式，选用2台（D＝1500mm，V＝8.0m3）型卧式低压循环桶泵装置，每台配2台泵（1用1备）。

2、-30℃系统低温冷藏库，总需冷量:  383KW+[150KW（-49℃压缩机经济器负荷）×2套]主机选用约克液氟冷却带吸汽口螺杆压缩机组RWKⅡ40E-CM，在-30℃/+35℃工况下，制冷量：383kw，轴功率：176kw，（380V，Y-△启动），满足系统需求。压缩机组配置：油冷却采用工质冷却；油分离器采用多级卧式油分离器，保证油分离的效果，尽量确保油不会跑至低压系统！低温冷藏库配套的氟桶泵组：采用液泵强制供液方式，选用1台（D＝1350mm，V＝5.0m3）型卧式低压循环桶泵装置，每台配2台泵（1用1备）。

3、-10℃系统：预冷间及温控月台制冷系统，总需冷量:434KW，主机选用约克液氟冷却；中温系统（兼高温冷藏库）螺杆压缩机组：RWKⅡ25CM在-10℃/+35℃工况下，制冷量为434Kw；满足系统需求。此系统可以与配打-7℃系统互相备用。压缩机组配置：采用油冷却采用工质冷却；油分离器采用多级卧式油分离器，保证油分离的效果，尽量确保油不会跑至低压系统；采用液泵强制供液方式，选用1台（D＝1200mm，V＝4.0m

3）型卧式低压循环桶泵装置，每台配2台泵（1用1备）。

以上配置，是我们制冷系统工业制冷集成定制应用的实际成果：

闪发气体是在制冷剂循环经过节流装置时产生的。随着节流后蒸发温度的下降，产生的闪发气体在混合气液状态中所占的比例越来越大。如果太多的闪发气体进入给蒸发器供液的低压循环桶，这些气体会占用分离容器的分离空间，使容器的分离能力快速下降；或者直接进入蒸发器，会占用蒸发器的部分蒸发空间，降低有效的蒸发面积，使蒸发器的传热效率下降。因此在制冷系统蒸发温度比较低的情况下，原来采用的单级制冷循环需要有进一步的改进，这除了压缩机的压缩比大，排气温度高使压缩机的效率下降以外，从制冷工艺考虑，闪发气体的去除是考虑的另一因素。因此减少闪发气体进入蒸发器或分离容器,是提高制冷循环能效比(COP)的有效途径。即-7℃中间冷却器高压侧压缩机的蒸发器，又是低压侧压缩机的排气冷凝器，同时兼作-30℃低温仓储螺杆压缩机组的经济器补气，此段二次节流供液比常规节省约4.1%；-30℃低压循环桶给冷库供液，同时兼作-49℃低压侧螺杆压缩机组的经济器补气，此段第三次节流供液比常规节省约14.4%；

整个制冷系统同时简化了制冷系统压力容器及多余管路的配置，减少制冷剂的充注量、提高了制冷系统的效率；减少机房的占地面积，最终也减少了投资成本；通过调试及试运行生产，整个制冷系统完全达到高效、节省、稳定的设计预期。