摘要：本文主要介绍大型食品加工冷库，大型多层冷藏库制冷工艺设计中经常遇到的几个问题：如制冷工艺系统划分；各制冷系统选用什么形式的压缩机；制冷系统供液形式，多层冷库供液不均；同一冷间多组冷却设备供液不均等；处理好这些问题是制冷系统正常运行的基本保证。
在现代社会追求快捷、便利的发展趋势下，各种类型的速冻食品工厂应运而生，许多有实力的公司都筹划建设大、中型规模的冷藏库以及速冻食品工厂，而已有一定基础的小规模的工厂则需要在原有的基础上进行改、扩建。对于这一类型的工厂如何选择经济、有效的制冷设备、速冻设备、冷库形式，以及如何规划设计与生产工艺相配套的整体制冷系统，成为保证食品质量、节约生产成本的关键。
食品工厂的用冷系统一般可分为12 -18℃空调系统、0 -2℃工艺用冰水系统、0-4℃高温库系统、-23℃低温库系统和-40℃速冻设备系统。因此，需按低温、中温和高温三个（甚至更多）不同的供冷系统，分别配备不同的制冷机以满足运行的经济性。
由于氨制冷系统配置复杂，技术要求高，因此，小型工厂大都根据不同的用冷设备配置一对一的氟利昂制冷设备，以分别满足不同的用冷要求。但使用氟利昂存在设备配备数量多、投资价格高、运行费用高、设备很难调剂使用、系统集中控制困难等因素，因此对于大、中型食品工厂而言，选择氨制冷系统比较适合了。氨作为制冷剂具有单位容积制冷量大、价格低廉等优点。氨制冷系统的选择可以节约一次性投资、减少日常运行费用、方便设备运管理。特别值得一提的是，能很好满足速冻设备对制冷的需要。因此一般都采用在工厂设置氨制冷压缩机房集中供冷，通过选用同一规格、不同蒸发温度的制冷压缩机组以满足不同的工艺要求。根据从事大、中型冷藏库以及食品工厂制冷工艺设计多年，以下分别对系统分配、设备使用等设计方案、技术应用方面作一阐述。
速冻设备用冷方面。根据工艺要求，工厂所使用的速冻设备应将产品中心温度在较短的时间冷却到-15 ℃。这一工序对产品的质量影响最大，其设备用冷量大，对低温要求较高，这就需要配置蒸发温度为-35℃（实际运行时需
达到低于-45℃的蒸发温度）的制冷压缩机组，按照国内现有设备厂家生产情况，可以选用活塞式双级制冷压缩机组，螺杆式单机双极压缩机组，以及螺杆式双机双极制冷压缩机组。
低温冷库是用冷温度稍高于速冻设备的，库内温度为 -18～-22 ℃的原料和成品储存的冷库。由于原料一般通过冷链购入，成品又经速冻后进库，自身温度就低，因此一般这部分设备用冷量很少，如无大面积的仓储，完全可以通过调剂制冷设备使用时间可利用晚间的廉价电力开启压缩机组供冷，这部分的供冷可以利用蒸发温度为 -30℃的双级活塞式制冷压缩机组或者单机双极系统在速冻设备停用期间或同时进行。由于冷库所需的蒸发温度约在
-30℃左右就可，而速冻设备所需的制冷系统蒸发温度又必需达到-45℃以下，因此系统应加装蒸发压力调节阀控制系统的蒸发压力，确保在冷库和速冻设备同时使用时速冻设备的正常运行。
在大、中型食品工厂内，由于供冷集中，厂区范围大、用冷设备分散，因此，可采用氨泵供液方式，制冷剂根据不同的蒸发温度由高压调节站分别到达不同蒸发温度的低压循环桶，经氨泵、低压调节站再分送到各个用冷设备。在选用制冷压缩机组时，还必需考虑尽量采用同一活塞尺寸或者同一转子直径的制冷压缩机组，这样可以使设备的备件尽量统一、减少辅助设备投资，从而减少维修保养的工作量和备品、备件的储备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于空调设备使用时间短，冷冻和空调机的统一又可提高设备的使用率，此外，氨制冷和空调系统投资和运行的费用，远较采用各种规格的制冷压缩机组和冷水机组的组合为低，较之分别采用不同的制冷剂和机组分散安装使用有着很大的优越性。
为了防止可能发生的氨渗漏，设计时可将阀门设置在生产车间的外面，系统的操作则由冷冻机房操作工统一管理。由于系统集中，制冷机组的数量就可以相应减到最少，这对于节约投资和合理使用设备具有明显和绝对的优势。
蒸发设备部分。冰水设备，传统的做法是采用立式或卧式蒸发设备。这些设备体积都比较庞大，除了占用一定的空间，热损失也比较大，虽然单个设备价格不大，但其辅助设施、保温和安装费用占相当比重，同时，在车间安放又对车间卫生以及安全使用产生影响，因此，建议直接采用氨蒸发板式换热器。板式换热设备具有占地面积小、换热面积大、传热系数高等特点，在食品、化工等各个领域都得到广泛的应用。氨直接蒸发板式换热器由通过计算的相同型号的不锈钢板片采用激光焊接将流通氨制冷剂的二块板片焊接在一起并组合在一个固定的支架上构成，氨制冷剂在焊接的密封通道内流动，板片的另一侧则流通冷水，氨制冷剂和冷水分别在板片二侧狭窄的通道内流动，冷水经过板式热交换设备以达到要求的温度，再送到现场的设备使用。板式换热器操作简单，不需特殊的管理维护，由于结构紧凑，机组的充液量（分别包括氨和水）很少，使用也相当安全。设备又不必加做基础和保温，因此，其价格也相应低于相同制冷能力的其它蒸发设备的总体价格。
现今大型冷藏库的共同点是：多层大开间；以氨（R717）为制冷工质；采用螺杆式制冷压缩机（也有部分活塞式制冷压缩机）；氨泵强制供液；低温（冻结物冷藏间温度-18℃以下）冷藏库大多以光滑顶排管为冷间冷却设备；高温（冷却物冷藏间温度0℃～4℃）冷藏库大多以空气冷却器为冷间冷却设备等。
这些多层冷藏库顶层冷间达不到设计温度。以往我们设计冷库对单一蒸发温度，系统往往设计为一个循环储液桶配两氨泵的供液形式，这种匹配形式用于多层冷藏库，经常存在调试困难，操作工人工作量大，冷库各层冷却设备供液不均，尤其是冷库顶层供液量不足，使顶层冷间设计温度难以保证的现象。为解决这一问题，在设计上改变这一匹配形式，而采用同一蒸发温度系统，多个低压循环桶分层供液。这样的供液形式既可保证每层冷库供液均匀，使其达到冷间的设计温度，减少工人的工作量，又能使低压循环桶之间相互兼顾便于检修。
大型冷藏库的特点是，货物进出量往往超过《冷库设计规范》GB50072所规定的 “冻结物冷藏间每间每日进货质量应按该间计算吨位的5％计算 ”，而是以8％到10％来计算，从而使得同一冷间冷却设备数量多，容积大。以往设计冷却设备的连接方法易使顶排管“先进先出”形成短路，从而造成末端顶排管供液量不足，制冷效果不佳，产生同一冷间温度不均匀的结果 。为解决这一问题，在设计时采用 “同程供液 ”，既 “先进后出”，这样能基本保证每一组顶排管供液均匀，解决冷间温度不均匀这一问题。
以上是我在大型食品加工冷库及大型冷藏库制冷工艺设计中碰到的问题及解决的方法，希望和同行们共同探讨，不断改进我们的设计思路，多学习国外先进制冷工艺设计的方法，引进吸收自动化技术在制冷工艺设计上的应用，适应不断变化的冷库制冷工艺设计新要求。
参考文献：
[1]冷库设计规范 GB 50072-2010
[2]实用制冷工程设计手册 郭庆堂、吴进发编制 中国建筑工业出版社
[3]《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》 SBJ12-2011
[4]《冷藏技术》2009年期刊
论文作者:孙贵林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/26
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