Основные направления технической политики "Гипрохолода" в области проектирования холодильных установок и холодильных сооружений.

1. В области аммиачных холодильных установок (АХУ).

На ближайшие несколько лет основными объектами проектирования для "Гипрохолода" будут оставаться аммиачные холодильные установки для крупных и средних промышленных и торговых холодильников, хладокомбинатов, фабрик мороженого, плодоовощных баз, молоко-мясокомбинатов, пивзаводов и других пищевых предприятий.
Это связано с большим моральным и физическим износом оборудования, которое эксплуатируется 30-40 и более лет. Большинство действующих АХУ не соответствуют современным требованиям Госгортехнадзора РФ, в частности, новым "Правилам устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок" ПБ-09-220-98.
Отступление от требований правил безопасности, трудности в эксплуатации изношенного и устаревшего холодильного оборудования, чрезмерная аммиакоемкость систем охлаждения АХУ вынуждает руководство и владельцев таких объектов двигаться в сторону их модернизации и усовершенствования. Этому способствуют и предписания инспекторов Госгортехнадзора, контролирующих АХУ и требующих приведения их в соответствие с действующими правилами безопасности.
Главная задача, которую решает институт "Гипрохолод" при разработке проектов модернизации и техперевооружения подобных устаревших АХУ, - это максимально возможное снижение аммиакоемкости их систем охлаждения.
Это может быть достигнуто тремя основными путями. Наиболее приемлемый из них возможно выбрать для конкретного объекта проектирования.
Первый путь подходит к крупным аммиакоемким АХУ, раположенным в городах, вблизи селитибных территорий и жилых массивов. По сути, это - возврат к старой рассольной системе охлаждения, но на новом витке развития современной холодильной техники и технологии, когда недостатки подобных систем корректируются применением нового оборудования, приборов автоматизации, арматуры и материалов.
Для современных рассольных систем охлаждения рекомендуется использовать блочные малоаммиакоемкие холодильные агрегаты-чиллеры с дозированной заправкой аммиаком. В качестве испарителей и конденсаторов в них применяется современная высокоэффективная аппаратура пластинчатого типа, а в качестве вторичного хладоносителя - некоррозирующие растворы пропилен- или этиленгликоля. В холодильных камерах батарейные системы охлаждения следует заменять на воздушное охлаждение. Чтобы обеспечить небольшой напор воздуха при пониженном перепаде температур воздуха в камере и рассола в воздухоохладителях, необходимо использовать малопоточные воздухоохладители.
Собственно аммиачное оборудование в таких рассольных установках может располагаться как в традиционных центральных машинных отделениях, так и в блочных машинных отделенях контейнерного типа. Для полного поглощения или нейтрализации аммиака в случае разгерметизации системы предусмотрены специальные устройства. Общее количество аммиака в холодильных установках с чиллерами и пластинчатыми конденсаторами, как правило, не превышает 100-150 г на 1 кВт холодопроизводительности агрегатов.
Второй путь модернизации и усовершенствования крупных АХУ рекомендуется для холодильных предприятий, располагаемых в промзонах, вдали от жилых массивов и общественных объектов. Он заключается в сохранении насосно- циркуляционных схем непосредственного кипения аммиака, но с заменой аммиакоемких батарейных систем охлаждения холодильниых камер на современные малоемкие воздухоохладители. В схемах используются пластинчатые или испарительные конденсаторы. Этот путь наиболее эффективен для предприятий с большим числом разнотемпературных потребителей холода. По сравнению с существующим количеством аммиака на предприятиях с батарейным охлаждением аммиакоемкость описанной системы охлаждения снижается почти на порядок.
Третий путь заключается в разработке агрегатированных блочных аммиачных установок непосредственного кипения аммиака по типу фреоновых, так называемых сплит-систем. Холодильные машины в тиких установках размещаются в специальных герметичных контейнерах. Аммиак содержится в небольших количествах и, в случае разгерметизации установки, полностью поглощается нейтрализатором, не попадая в окружающую среду.
Для таких установок характерна весьма малая разветвленность сети трудопроводов благодаря максимальному приближению контейнеров к потребителям холода.
Подобные аммиачные установки в настоящее время уже широко применяются в Японии и США.
Таким образом, техническая направленность деятельности "Гипрохолода" исходит из того, что аммиак бы, есть и будет оставаться наиболее эффективным, дешевым и экологически чистым холодильным агентом ХХI века.
Однако, нельзя не учитывать отрицательные факторы аммиака - токсичность и взрывоопасность. Наряду со снижнием аммиакоемкости, "Гипрохолод" разрабатывает комплекс дополнительных мер, направленных на безопасную и надежную эксплуатацию установок.
К этим мерам относятся следующие проектные решения:
- разбивка схемы АХУ на технологические блоки, отсекаемые друг от друга запорной аппаратурой; это обеспечивает минимально возможное рассчетное значение относительного энергетического потенциала каждого блока.
- разработка системы контроля уровня загазованности и оповещения об аварийных утечках аммиака в помещениях АХУ и на территории объекта;
- разработка системы контроля, автоматического и дистанционного управления, сигнализации и противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) АХУ;
- оснащение оборудования, сосудов и аппаратов холодильных систем предохранительными устройствами с соответсвующим расчетом и подбором по пропускной способности;
- устройство молниезащиты помещений машинного, аппаратного и конденсаторного отделений АХУ с защитой от вторичных проявлений молнии;
- устройство систем вентиляции помещений АХУ и пожарной сигнализации;
- разработка технологического регламента работы АХУ и плана локализации аварийных ситуаций;
- оснащение АХУ техническими средствами и системами для предупреждения, локализации и ликвидации аварийных ситуаций на объекте.
Все приведенные дополнительные мероприятия основаны на действующих правилах безопасности АХУ. Они значительно сокращаются в объеме и затратах при переходе на малоаммиакоемкие системы охлаждения потребителей холода.
Для разработки проектов модернизации и техперевооружения АХУ "Гипрохолод" проводит комплексное обследование действующих предприятий с выездом на них специалистов различного профиля.
Прграмма обследования направлена на приведения АХУ в соответствие с нормами правилами и требованием техники безопасности и выполняется по следующим основным направлениям:
- обследование оборудования АХУ, трубопроводов, арматуры, теплоизоляции с составлением исполнительной технической документации и выдачей рекомендаций по характеру и объемам модернизации;
- обследование и анализ состояния автоматизации АХУ с разработкой рекомендаций по оптимальному поддержанию температурно-влажностных режимов в камерах, внедрению микропроцессорной техники и ЭВМ для автоматической защиты и управления работой холодильного оборудования;
- обследование состояния несущих и ограждающих конструкций зданий машинного и аппаратного отделений АХУ для выявления объемов и характера реконструкции и решения вопроса выноса или ликвидации подвального аппаратного отделения или превращения его в приямок при машинном отделении;
- решение вопросов достаточности площадей легкосбрасываемых конструкций ограждений помещений машинного и аппаратного отделений АХУ, наличия необходимых эвакуационных выходов, тамбур-шлюзов и пр;
- обследование ограждающих теплоизоляционных конструкций зданий охлаждаемых складов и выявление состояния несущих строительных конструкций для разработки проекта капитального ремонта холодильника в целом при комплексной модернизации АХУ;
- обследование действующих систем вентиляции машинных и аппаратных отделений АХУ для выявления характера реконструкции.

2. В области строительства новых холодильников.

Основным направлением в проектировании новых холодильников и охлаждаемых складов является разработка проектов полносборных холодильников и холодильных камер из легких металлических конструкций (ЛМК) с ограждающими панелями типа "сэндвич".
Заказчиками таких проектов выступают, как правило, новые коммерческие структуры - оптовые поставщики скоропортящихся продуктов. Основным требованием подавляющего большинства потенциальных заказчиков на новые холодильники является строительство "под ключ" - когда одна фирма берет на себя обязательства по сбору исходных данных, согласованию, проектированию, поставке оборудования, строительству, монтажу и сдаче объекта в эксплуатацию.
Такие требования ставят перед "Гипрохолодом" задачу расширения сферы деятельности.
Технические решения в проектировании и строительстве полносборных холодильников из ЛМК исходят из следущих принципов:
ь для современных объемно-планировочных схем зданий полносборных холодильников из ЛМК должны применяться унифицированные модульные системы сборного строительства из элементов и деталей полной заводской готовности;
ь на основе принятого модуля для таких холодильников разрабатываются типовые блок-секции зданий, из которых компонуют серии одноэтажных холодильников различной емкости от 500т до 10 тыс.т и более;
ь основой для определения оптимальных размеров типовых модульных блок-секций зданий являются принятые стандартные размеры упаковочных единиц груза, т.е. грузовых пакетов или ящичных поддонов-контейнеров;
ь для принятого оптимального модуля разрабатывается конструкция стального несущего каркаса при условии расположения его снаружи теплоизоляционного контура здания; высота камер до панелей потолка должна соответствовать градациям 3,6; 4,2; 4,8; 5,6; 6,0 м; при высоте камер больше 6,0 м рекомендуется использовавть стеллажный принцип хранения груза;
ь для соблюдения требования СНиП в части огнестойкости применяемых конструкций и ограждений охлаждаемый склад делится на определенные отсеки с помощью противопожарных стен, перегородок, зон и противопожарных поясов;
ь в случае устройства при холодильнике грузовых авто-и железнодорожных платформ оптимальным решением основания холодильника с низкотемпературными камерами считается строительство под зданием проветриваемого подполья, что предотвращает деформацию полов и конструкций от промерзания грунтов.
При малых площадках заказчик вынужден строить многоэтажные холодильники в 4-5 этажей емкостью от 2-5 тысяч тонн и больше. Такие холодильники должны быть выполнены из монолитного железобетона в традиционных безбалочных конструкциях с эффективной теплоизоляцией из пенополистирола, пенополиуретана или стирофама.
Проектные решения принимаются с тем, чтобы обеспечить в камерах оптимальные температурно-влажностные режимы хранения грузов; сократить потери от усушки; снизить капитальные затраты, трудоемкость монтажа и стоимость эксплуатации установки. Учитывается и специфика конкретного вида продуктов питания, а также увеличение грузооборота и сокращение сроков его хранения.
Часто замороженные неупакованные продукты хранятся при пониженных сроках в условиях повышенного грузооборота, например, мясо и мясопродукты. Для таких камер вполне применима воздушная система охлаждения камер. В ней используются современные высокоэффективные воздухоохладители с автоматической оттайкой батарей, которые работают при пониженном перепаде температур воздуха и кипения хладагента и малом обдуве продукции в грузовом пространстве.
Такая система позволяет сократить осушающее воздействие воздухоохладителей на хранимые продукты и одновременно уменьшить металло-и хладоемкость систем холодоснабжения холодильников.
Для холодильников небольшой и средней емкости до 1500-2000 т рекомендуется использование фреоновых моноблочных или библочных холодильных агрегатов, а также сплит-систем, работающих на фреонах 22, 134А или 404А с воздушным конденсатором.
Для холодильников большей емкости целесообразно устраивать центральные холодильные станции (машинные отделения) в целом на весь холодильник или несколько на группу камер. В этом случае возможно использование как фреоновых, так и аммиачных холодильных установок с выносными воздушными конденсаторами. Машинные отделения для таких холодильников представлены в контейнерном исполнении полной заводской готовности и комплектации.
У "Гипрохолода" уже есть опыт проектирования, а у заводов - опыт изготовления по индивидуальным заказам машинных отделений контейнерного типа. Они оснащены современными автоматизированными холодильными машинами отечественного или импортного производства с регулируемой холодопроизводительностью и выносными воздушными конденсаторами.
Для более крупных объектов, например, для плодоовощных баз, комбинатов и т.п. предлагается так называемая децентрализованная - групповая система холодоснабжения холодильных камер. В ней блочные автоматизированные холодильные агрегаты-централи работают на группу камер, а их конденсаторы вынесены на кровлю здания или открытую площадку.
Во всех случаях в основе выбора холодильников лежит высокая степень надежности, взаимозаменяемость работы холодильных машин при максимальной заводской готовности и оснащенности агрегатов приборами упрвления, защиты и автоматизации.

3. В области фабрик мороженого и цехов по заморозке продуктов.

Производство мороженого, замороженных плодов, ягод, овощей, готовых блюд и других продуктов - одно из направлений холодильной техники и технологии, которое в настоящее время быстро и эффективно развивается, дает выгодную прибыль.
По производству и потреблению мороженого и замороженных продуктов Россия отстает от европейских стран и представляет огромный рынок для развития.
В решении задач развития рынка производства мороженого и замороженных продуктов институт "Гипрохолод" принимает непосредственное участие, создавая комплексную проектную документацию для строительства новых замораживающих производств. Используются, как правило, свободные площади существующих предприятий на хладокомбинатах, овощных базах и других предприятиях.
Основными направлениями при проектировании подобных производств являются:
ь использование на всех этапах технологического процесса производства мороженого и замороженных продуктов современного автоматизированного оборудовани от самой малой до максимально высокой производительности;
ь комплексная механизация и автоматизация всех грузовых процессов, использование погрузчиков, тележек, подъемников и пневмотранспорта;
ь применение комплектных линий; отдельные единицы технологического оборудования смонтированы на одной раме, либо связаны в единый узел - это позволяет экономить производственные площади; рекомендуется для линий приготовления смесей мороженого, шоколадной глазури, установок приготовления моющих растворов и безразборной мойки оборудования и др.
ь использование высокоэффективных скороморозильных аппаратов для замораживания (закалки) мороженого, плодов, ягод, овощей, а также высокопроизводительных фризеров для охлаждения смесей мороженого; хладагентом может быть аммиак или фреон; аммиачное холодоснабжение - централизованное, а фреоновое - децентрализованное с помощью фреоновых агрегатов, устновленных вблизи скороморозильных аппаратов или встроенных во фризера;
ь применение фасовочного оборудования для мороженого с наиболее разнообразным набором насадок-приставок, позволяющих готовить различные фигурные формы и весовые порции изделия;
ь максимально возможное использование высококачественного оборудования отечественного производства.
Проектирование фабрик и цехов выполняется в соответствии с действующими нормами и правилами НПБ.
Исходя из опыта эксплуатации цехов и фабрик мороженого, цехов заморозки различных плодов, построенных по проектам "Гипрохолода", наиболее рациональным и экономичным по использованию производительности оборудования, быстрой окупаемости затрат является строительство:
- фабрик мороженого производительностью 10-30-т/смену;
- цехов заморозки плодов, ягод и овощей производительностью 1,5-5,0 т/час.

4. В области углекислотных станций.

Расширение применение диоксида углерода в различных отраслях промышленности и торговле привело к увеличению объемов проектирования углекислотных установок. В производстве диоксида углерода исходным сырьем служат бросовые промышленные газы, содержащие диоксид углерода, топливо, отходы производства аммиака, а также спирта, пива.
На промышленных предприятиях двуокись углерода из дымовых газов котельной абсорбируют водным раствором моноэтаноламина. Существенным недостатком этого способа является необходимость в греющем паре и жидком сорбенте, что предопределяет применение разнообразного насосного оборудования для перемещения технологических потоков, громоздкость устройства, сложность в управлении процессом. Наличие экологически вредного раствора моноэтаноламина создает предпосылки для загрязнения окружающей среды.
В последнее время наметилось новое направление по созданию малогабаритных комплектных и простых в устройстве и эксплуатации установок по выделению СО2 из смеси дымовых газов. Оно основано на принципе селективной адсорбции СО2 твердым сорбентом. В процессе выделения СО2 попеременно работают два адсорбера: один находится в стадии адсорбции, в другом осуществляется процесс десорбции. Энергетическая эффективность процесса сорбции на твердом сорбенте значительно выше, чем на жидком.
Такая установка имеет достаточно простое устройство, надежна в управлении и полностью отвечает условиям экологической безопасности. При необходимости она может быть укомплектована отдельными блоками для получения жидкой и твердой СО2 (сухой лед), а также блоком заправки жидкой углекислоты в баллоны.
Для компремирования двуокиси углерода рекомендуется применять сухие тихоходные компрессоры-крейцкопфного типа. В отличие от высокооборотных такие компрессоры долговечнее в эксплуатации, потребляют меньше электроэнергии.
В зависимости от характера применения сухого льда для его производства используют современные прессы по изготовлению небольших по размеру блоков (блочный лед) или грануляторы для получения гранулированного льда.
Перечисленное оборудование позволяет создавать блочные установки заводской готовности и поставлять их заказчику "под ключ" в максимально короткие сроки.