Реконструкция систем АХУ (аммиачных холодильных установок)

Аммиачные холодильные установки являются основным источником холодоснабжения для различного типа производственных комплексов, в том числе - предприятий перерабатывающей промышленности.

Сегодня во многих отраслях народного хозяйства применяются процессы, осуществление которых возможно только при температурах ниже окружающей среды. Именно пищевая и перерабатывающая промышленность, наряду с объектами нефтехимического производства, являются основными потребителями «искусственного холода».

Аммиак, открытый 255 лет назад, является одним из наиболее эффективных хладагентов. Высокие энергетические показатели, интенсивность теплообмена при изменении агрегатного состояния (конденсация, кипение) обеспечили широкое использование аммиака при решении задач хладоснабжения крупных предприятий с высокой холодопроизводительностью.

Аммиак же, являясь природным веществом, обладает нулевыми потенциалами разрушения озонового слоя и глобального потепления.

Широкое применение аммиака во многом обуславливается его термодинамическими характеристиками, позволяющими получать высокий КПД в холодильных установках: энергетическая эффективность холодильного цикла на аммиаке выше, чем у фреонов на 20-50%.

Аммиак химически нейтрален по отношению к большинству конструкционных материалов, не чувствителен к влаге.

Стоимость хладагентов - такой показатель немаловажен. В процессе эксплуатации возникает необходимость в дозаправке установок, т.к. утечки холодильных агентов неизбежны. Цена аммиака на порядок ниже, чем у фреонов.

В пользу аммиака говорит и большой опыт его применения на холодильных установках, изученность свойств, наличие опытных кадров.

Учитывая уникальные свойства аммиака, его применение в качестве хладагента будет расширяться.

Тем не менее, у аммиака есть ряд серьезных недостатков:

• обладает высокой токсичностью;
• взрывоопасен;
• имеет высокую температуру нагнетания при сжатии в холодильных компрессорах.

Особое внимание следует уделять обеспечению безопасности эксплуатации холодильных установок, отработавших более 20 лет. Большинство предприятий из-за существующего экономического положения не в состоянии обеспечить замену всего устаревшего оборудования. Указанное обстоятельство требует особого подхода к обеспечению безопасности эксплуатации таких предприятий.

Одним из возможных методов решения проблемы является реконструкция холодильных установок. На первом этапе реконструкции должны быть выполнены основные предписания инспекторов Ростехнадзора, обеспечивающие безопасность дальнейшей эксплуатации. На втором - полная модернизация аммиачной холодильной установки.

Обеспечение безопасности эксплуатации на действующих предприятиях является общегосударственной задачей.

Большинство действующих сегодня аммиачных холодильных установок построены еще в советское время и не соответствуют современным нормам безопасности.

Эти несоответствия можно разделить на следующие группы.

• помещения аммиачных холодильных установок: оборудование АХУ располагается в подвальных и цокольных помещениях; недостаточна площадь легкосбрасываемых конструкций; отсутствуют тамбур-шлюзы между машинными (аппаратными) отделениями и вспомогательными помещениями; недостаточно количество эвакуационных выходов; эвакуационные пути из вспомогательных помещений проходят через машинные и аппаратные отделения; отсутствуют противопожарные стены между машинными (аппаратными) отделениями и вспомогательными помещениями; отсутствуют поддоны под ресиверами;
• холодильное оборудование: несоответствие производительности оборудования тепловым нагрузкам (недостаточна мощность испарителей, конденсаторов); не соблюдаются нормативные расстояния между оборудованием; завышена вместимость линейных ресиверов; отсутствуют воздухоотделители, водоподготовка, поплавковые регуляторы уровня на дренажных линиях после оттаивания приборов охлаждения; изношенность оборудования и трубопроводов; загрязненность теплообменной поверхности аппаратов; работа на неэкономичных режимах; аммиакоемкое теплообменное оборудование.
• автоматизация аммиачных холодильных установок: отсутствует автоматическое регулирование температуры охлаждаемых объектов и холодопроизводительности компрессорного оборудования; отсутствуют или находятся в неработающем состоянии регуляторы уровня жидкого аммиака в сосудах и аппаратах, реле уровня для аварийной остановки оборудования и предупредительной сигнализации, соленоидные вентили, приборы и системы противоаварийной защиты; не действуют защитные блокировки;
• отсутствует система контроля уровня загазованности;
• инженерное оборудование: системы вентиляции выполнены с нарушениями; отсутствуют противопожарное водоснабжение, автоматическая пожарная сигнализация, автоматическое пожаротушение, молниезащита, сигнализация «Человек в камере», аварийное освещение, I категория электроснабжения для потребителей аварийной вентиляции, аварийного освещения и пожарной сигнализации, кнопки общего аварийного отключения оборудования и включения вентиляции, телефонизация и система оповещения.

При реконструкции аммиачных холодильных установок следует уделять пристальное внимание всем выше перечисленным группам нарушений.

Таким образом, защита окружающей среды и высокая стоимость энергоресурсов приводят сегодня к возврату к природным хладагентам. Использование аммиака в этом качестве имеет большие перспективы, но холодильные установки, работающие на его основе, должны совершенствоваться, чтобы отвечать всем современным требованиям безопасности эксплуатации.

ООО «НПО ГИПРОХОЛОД» проводит работы по реконструкции действующих аммиачных холодильных установок.

Цель реконструкции систем АХУ заключается в следующем:

1. Приведение системы холодильной установки в соответствие с новыми Правилами ТБ. Это дает возможность повысить надежность и безаварийность установки, т.е. аммиачная холодильная установка становится безопасной для человека и окружающей среды.
Реализация данного пункта достигается проведением проверочных расчетов соответствия холодильной установки действующим тепловым нагрузкам. Согласно этим расчетам выдаются рекомендации по применению современного теплообменного оборудования и автоматики.

2. Снижение аммиакоемкости системы до минимально возможного уровня. Это достигается за счет применения в системах с промежуточным хладоносителем пластинчатых испарителей вместо кожухотрубных и панельных, за счет применения воздухоохладителей нового поколения взамен батарей и воздухоохладителей старого типа.

Использование этих аппаратов снижает количество аммиака в системе в десятки раз. Кроме того, правильный подбор воздухоохладителя дает возможность поддерживать в камере определенную влажность, что немаловажно для снижения потерь от усушки и сохранения качества продукции.

Повышению безопасности эксплуатации способствует применение установок, размещаемых в герметичных контейнерах. В случае разгерметизации аммиак поглощается нейтрализатором и не попадает в окружающую среду.

Также следует сказать, что при температуре от минус 45°С до минус 55°С целесообразно применять каскадные установки, в которых на верхней ветви используется аммиак, а на нижней – другое перспективное в холодильной технике природное вещество диоксид углерода. Весь аммиак при этом находится в машинном отделении, к потребителю подается диоксид углерода.

3. Снижение энергозатрат на выработку холода. Применяя пластинчатые теплообменные аппараты, изготовленные из тонколистовой нержавеющей стали, вместо кожухотрубных и испарительных конденсаторов, можно значительно понизить температуру конденсации и снизить на 12-15% удельный расход электроэнергии на выработку холода.

Применяя те же аппараты в качестве испарителей, можно повысить температуру кипения и дополнительно снизить удельный расход электроэнергии еще на 10-20%.

Использование воздухоохладителей изготовленных из тонкостенной нержавеющей трубы с алюминиевым оребрением и автоматической электро или газовой оттайкой "снеговой шубы" дает возможность съэкономить еще 20-30% электроэнергии.

Большую экономию электроэнергии в зимнее время приносит использование естественного холода для охлаждения промежуточного хладоносителя и воздуха камер хранения. Многие предприятия в течение 4-5 месяцев в году работают используя только естественный холод.

Утилизируемое тепло, выделяемое холодильной установкой, используется для нагрева воды в системах отопления, на водоподготовку котельной, мойку оборудования на пищевых предприятиях и другие хозяйственно-бытовые нужды.

Большое значение в повышении безопасности аммиачной холодильной установки и снижения энергозатрат на выработку холода оказывает применение надежной автоматики, которая позволяет осуществлять:

• автоматическую защиту компрессоров от опасных режимов работы и гидравлического удара;
• автоматическое поддержание уровня аммиака в теплообменном и емкостном оборудовании;
• автоматическое регулирование температуры в объектах;
• автоматическую оттайку "снеговой шубы" с воздухоохладителей камер;
• автоматическое регулирование холодопроизводительности установки по температуре кипения аммиака или другим параметрам;
• автоматический контроль за уровнем загазованности помещений холодильной установки, отражая это световой и звуковой сигнализацией.

Реконструкция аммиачной холодильной установки с заменой теплообменного, емкостного оборудования и системы трубопроводов, с оснащением ее современной автоматикой обходится Заказчику в 2-2,5 раза дешевле, чем замена этой установки на фреоновую.

Эксплуатационные затраты аммиачной холодильной установки так же ниже, чем фреоновой за счет низкой стоимости самого аммиака и его более высоких термодинамических характеристик.

4. При проведении реконструкции производится необходимый капитальный ремонт реконструируемых помещений с заменой изоляции и установкой термоизоляционных автоматических дверей