氨制冷机排气废热回收应用研究

解 通

( 青岛成和亚制冷空调有限公司，山东 青岛266022 )

氨制冷机广泛应用于大型食品加工企业，是食品加工的重要设备。氨制冷机制冷运行时，会产生大量的排气热能，这些热能通常经过冷凝器或冷却塔，排放到了大气环境中。而与此同时，在食品加工过程中，有很多需要温热水的地方，比如肉类加工中的胴体清洗、卫生清洁，水产品加工过程中的原料解冻、单冻机化霜等，都需要温热水。特别在冬季，自来水温度比较低，自来水解冻和化霜能力很弱，冬季用自来水解冻原料，或单冻机化霜，不仅用水量大，而且解冻和化霜速度慢，影响生产效率。

另外，食品加工企业对卫生要求比较严格，通常要求员工每周洗浴不少于2次，由于加工工人数量多，洗浴需要的热水量很大，如果用燃油或燃气提供洗浴热水，每年的燃油燃气费用不是小数目。

为了降低食品企业的生产成本，合理利用能源，我们在分析氨制冷机工作原理的基础上，研究了食品企业回收利用氨制冷机废热的可行性，并进行了试验研究，取得了良好的预期效果。

1 试验企业概况

试验企业位于青岛市，是一家水产食品加工外贸企业。该企业有加工人员520人，活塞式制冷机有170型氨压缩机3台，125型氨压缩机2台，单冻机2台，平板冻结机7台。日常运行压缩机数量为2台170型压缩机和1台125型压缩机。

改造之前，企业用燃油锅炉为员工提供洗浴热水，每周四次洗浴，每年燃油采购费二十多万元。

2 改造方案

我们分析了该企业的生产流程，提出了回收制冷机排气废热用于生产加工的节能方案。在企业生产过程中，需要热水的区域包括：

(1)员工洗浴(需要50～70℃热水混水使用)；(2)单冻设备化霜(需要30℃以下温水)；(3)卫生清洗(需要30℃以下温水)；(4)水产原料解冻(冬季需要12～15℃低温温水)。

以上区域的热水使用温度，以洗浴水温要求最高，也只有70℃ ，而活塞式氨制冷机在正常工作时，排气温度通常在90～110℃ 左右，远高于生产所需要的热水温度。

经过对现有制冷系统的分析研究，我们拟定了如图1的废热回收方案：

图1 氨制冷机排气废热回收系统示意图

图中的旁通阀为备用阀门，在正常运行时，该阀门关闭，氨气经集热器进入冷凝器，只有当集热器需要维修停用时，可通过关闭集热器两端的阀门，同时打开旁通阀，维持制冷系统的正常运行。

集热器为改型的板式换热器，全焊接结构，具有换热效率高，设备体积小的优点。集热器设备由专业企业生产，耐压试验按制冷设备标准执行。

需要指出的是，在水箱水温低于冷凝温度时，集热器内氨气会发生冷凝现象，产生冷凝氨液，因此集热器须设立氨液排出管。当水箱水温高于冷凝温度时，集热器内不再产生冷凝氨液，为防止此处压力影响冷凝器排液，须设立U型液柱以补偿压差。

为节省投资，我们利用了该企业原来员工洗浴用的不锈钢水箱(10吨容量)。在制冷机排气管路上，安装了青岛成和亚制冷空调有限公司生产的氨制冷机排气集热设备，经管道连接和程序控制，实现全自动集热运行。

3 改造效果

该系统通过测量排气总管温度，感知制冷机运行状态。当排气总管温度高于60℃和水箱水位70%以上时，自动启动循环泵运行，实现废热回收。当排气总管温度低于60℃时，自动停止循环泵运行。系统具有定时上水功能，可满足每天2次的洗浴频率(间隔时间10小时)，在青岛地区10月份气候条件下，2台170型制冷机运行10小时集热，能将不锈钢水箱中的8吨自来水加热到70℃左右，完全满足了员工的洗浴要求。

改造工程2015年9月30号完工，至今已经正常运行两年多。

自改造完成投入使用后，该企业已全部停止了锅炉运行，节省费用明显：

(1)直接费用：此前锅炉加热8吨水到70度，需要运行1小时，消耗燃料柴油85升，按油价6元/升计算，费用510元，而制冷机废热回收工作10小时，仅用电15kWh，费用约15元，为锅炉燃油费的2.3%，直接费用成本降低97.7%。

(2)管理费用：由于环境保护和安全生产的要求，政府对锅炉管控越来越严格，直接导致企业锅炉管理成本增大，不仅需要专业司炉人员、水质检验人员持证作业，而且环保、安全、设备定期检验等综合管理成本高，而制冷废热回收设备自动工作，无需人员管理，仅节省人工费一项就非常可观。

该工程改造总投资12.7万元，投资回收期6个月左右。

此项技术改造完成后，制冷机运行操作无需任何变化，无论集热设备运行与否，都不会对制冷系统产生不利影响，而且集热设备运行时，会吸收部分制冷机排气热量，减少制冷冷凝器热负荷，对制冷系统节能有正面影响。

这项废热回收技术，不仅每年为企业减少大量的燃料费用，而且低碳环保，有利于环境改善，值得广大食品加工企业推广。