Оттаивание воздухоохладителей горячим газом хладагента

В статье рассмотрены примеры реализации на конкретных объектах такой энергосберегающей опции, как оттаивания воздухоохладителей холодильных камер горячим газом хладагента.

При росте тарифов на электроэнергию, особенно для промышленных предприятий, растёт спрос на решения, повышающие удельную энергоэффективность систем холодоснабжения. Поэтому чем больше вырабатывается холода на единицу затраченной электрической мощности, тем выше конкурентоспособность предлагаемой системы холодоснабжения.

Одним из таких решений является использование горячего газа из нагнетательной магистрали компрессора работающей холодильной установки для оттаивания теплообменной поверхности воздухоохладителя. Это решение обладает рядом важных преимуществ:

• затраты электроэнергии на оттаивание практически отсутствуют (для сведения — значение мощностей электронагревателей, распространенные среди производителей воздухоохладителей, составляют для оребрённых испарителей от 1200 до 1800 Вт на 1м2их поверхности;

• стоимость самих воздухоохладителей ниже из-за отсутствия электронагревателей в теплообменной решётке, при этом надёжность их выше, поскольку неисправности именно нагревателей нередко становятся причиной выхода из строя воздухоохладителя из-за сильного обледенения;

• поступление горячего газа из нагнетательного трубопровода непосредственно в трубки теплообменника воздухоохладителя обеспечивает быстрое и равномерное оттаивание снеговой шубы, что исключает заметное повышение температуры в холодильной камере во время оттаивания;

• оттаивание теплообменника воздухоохладителя горячим газом обеспечивает надёжное удаление масла из испарителя и возврат его в компрессор.

ООО «Фриготрейд» на стадии разработки коммерческого предложения по системе холодоснабжения всегда предлагает рассмотреть ряд энергосберегающих решений, среди которых есть как уже известные, так и разработанные и запатентованные нашими специалистами. И если в рассматриваемом проекте будет использована система холодоснабжения с несколькими воздухоохладителями, мы всегда предлагаем рассмотреть возможность снижения потребляемой системой электроэнергии за счёт оттаивания воздухоохладителей горячим газом.

В качестве примера — затраты электроэнергии на оттаивание воздухоохладителя небольшой холодильной установки холодопроизводительностью 3,5 кВт при схеме с электронагревателями составляют 6,5 кВт/сутки, а с помощью горячего газа всего 0,7 кВт/сутки.

Для реализации схемы оттаивания горячим газом нужны дополнительные финансовые затраты по сравнению с другими способами. Она требует установки дополнительного трубопровода между нагнетательной магистралью на выходе из компрессора и входом в испарительный теплообменник с комплектом запорного-регулирующего оборудования (обратные и электромагнитные клапаны, регуляторы давления и запорные вентили).

Также необходимо обеспечить надёжную защиту компрессоров от влажного хода после окончания процесса оттайки испарителя. Для этого устанавливают отделители жидкости, коллекторы с теплообменником-выпаривателем или рекуперативные теплообменники на всасывающей магистрали компрессоров.

Как правило необходимо комплексное решение с контролем перегрева всасываемого газа. Кроме того, требуется установить контроллер для управления процессом оттаивания и разработать схему автоматического управления этим оборудованием. Также очень важно установить корректные параметры оттайки, обеспечивающие безаварийную работу компрессоров.

Чтобы обеспечить достаточную производительность способа оттаивания горячим газом, его необходимо использовать в системах холодоснабжения с тремя и более испарителями, поскольку практический опыт использования показал, что не более трети испарителей (по производительности) от их общей производительности можно обеспечить эффективным оттаиванием замороженной поверхности. Остальные две трети должны при оттаивании работать, чтобы обеспечить достаточное для этого процесса количество горячего газа, поступающего от компрессора.

При использовании любых хладагентов, кроме аммиака, оттаивание горячими газами можно использовать также для холодильных установок, содержащих только один испаритель. При этом в состав оборудования установки должен входить четырёхходовой вентиль обратимости цикла, меняющим местами конденсатор и испаритель.

Необходимо отметить, что оттаивание горячим газом хладагента осуществляется несколькими способами. При этом в каждом из них используется горячий газ (иногда, его также называют горячим паром), нагнетаемый компрессором. В простейшем случае для реализации этого способа нагнетательный трубопровод компрессора соединяют со входом испарителя байпасной линией с электромагнитным вентилем. При открытии вентиля горячий газ, нагнетаемый компрессором, поступает на вход холодного испарителя, отдаёт ему свое тепло и конденсируется. За счёт этого тепла и осуществляется оттаивание его поверхности.

Такая простая схема используется редко и только в установках малой холодопроизводительности с малой заправкой хладагентом, поскольку при её использовании возможно попадание сконденсировавшегося газа из испарителя в компрессор. Во всех холодильных системах с оттаиванием испарителя горячим газом для защиты компрессора используется отделитель жидкости, установленный на всасывающем трубопроводе компрессора. Внутри отделителя может устанавливаться теплообменник-выпариватель или электронагреватель. Такой отделитель исключает возможность попадания сконденсировавшейся жидкости в испарителе при оттайке в компрессор.

Воздухоохладитель переключается на оттаивание по таймеру периодичности оттайки. При достижении положительной температуры оттаявшего испарителя по его датчику температуры цикл оттаивания прекращается. После истечения времени задержки на стекание воды контроллер переключает воздухоохладитель в режим работы на охлаждение.

В качестве конкретных примеров реализации системы оттаивания воздухоохладителей горячим газом и ряда других энергосберегающих решений приведём три крупных объекта, запущенных в эксплуатацию в последние годы ООО «Фриготрейд» в российских регионах.

Складской логистический комплекс «Логопарк-Кольцевая-Восток», Белоярский р-н, Свердловская обл.

На объекте выполнен полный комплекс работ по проектированию, изготовлению, монтажу и пусконаладке систем холодоснабжения мультитемпературных камер этого комплекса и связанных с ними систем энергоснабжения, дренажа и диспетчеризации. Суммарный объём холодильных камер составляет 89 тыс. м3. Четыре холодильных системы обеспечивают холодоснабжение камер с разной температурой, зон загрузки и выгрузки товара, а также центральной системы кондиционирования. Изготовлены и установлены три мобильных контейнерных холодильных машинных отделения с полным комплектом оборудования.

В низкотемпературной системе холодоснабжения использовались такие энергосберегающие решения, как оттаивание воздухоохладителей горячим газом, подогрев грунта под полом в низкотемпературной зоне утилизированным теплом системы охлаждения масла холодильной централи, экономайзеры, электронные ТРВ и всасывающий коллектор с выпаривателем-переохладителем жидкости, запатентованный нашей компанией. Для удаленного контроля всех систем, а также контроля энергооборудования, использована система компьютерного мониторинга.

Внедрение системы оттаивания горячим газом на воздухоохладителях трёх морозильных камер при модернизации системы холодоснабжения птицеперерабатывающего комплекса в Пензенской обл.

Воздухоохладители морозильных камер перерабатывающего цеха

Пилотные вентили, установленные на магистрали подачи горячего газа

На этом предприятии специалисты ООО «Фриготрейд» оснастили воздухоохладители трёх камер заморозки (два воздухоохладителя по 60 кВт в каждой камере) системой оттаивания испарительного блока и поддона горячим газом. Эта работа включала изготовление и монтаж дополнительных магистралей с запорно-регулирующей арматурой, а также подключение их к воздухоохладителям и трубопроводам системы холодоснабжения.

Новые воздухоохладители с системой оттаивания горячим газом были подключены к имеющейся на предприятии центральной компрессорной станции на базе трёх винтовых компрессоров. На каждую камеру нами был изготовлен шкаф управления воздухоохладителями с учётом разработанной и собранной системы оттаивания воздухоохладителей горячим газом. Также для контроля работы системы холодоснабжения разработана и установлена система удалённого мониторинга.

Модернизация системы холодоснабжения технологических цехов крупной птицефабрики в Поволжье

Цех обесперивания

Контейнерная холодильная установка

В 2023 году одним из крупных птицеперерабатывающих предприятий Поволжья перед нашей компанией была поставлена задача дооснащения существующей системы холодоснабжения с целью увеличения её производительности.

Наши специалисты разработали техническую документацию, изготовили, поставили и смонтировали контейнерную систему холодоснабжения с двумя холодильными централями и конденсаторами, установленными на крыше контейнера, а также шкафами управления воздухоохладителями. Выполнен монтаж воздухоохладителей в цехе обесперивания и цехе воздушно-капельного охлаждения. Контейнер также оборудован системой вентиляции, отопления, освещения. Также была разработана и установлена система удалённого мониторинга.

Одна из холодильных централей на двух поршневых компрессорах предназначена для цеха воздушно-капельного охлаждения тушек кур после убоя. Вторая централь на двух поршневых компрессорах предназначена для цеха навески и обесперивания куриных тушек.

В цехе воздушно-капельного охлаждения к уже существующим там воздухоохладителям мы установили три дополнительных специальных воздухоохладителя двухпоточного типа с трубками из нержавеющей стали и направлением продува вниз. По заданию заказчика воздухоохладители выполнены с оттаиванием теплообменного блока горячим газом, при этом их поддоны сделаны с электроподогревом.

«Руководителям и главным специалистам предприятий следует понимать, что дополнительные начальные затраты, связанные с переводом системы холодоснабжения на оттаивание охладителей горячим газом как на вновь разрабатываемых системах холодоснабжения, так и при модернизации существующих систем, дают значительную экономию при последующей эксплуатации системы холодоснабжения, снижая потребление электроэнергии и увеличивая производственные возможности предприятия»,

— отмечает автор статьи Виктор Иванович Велюханов, генеральный директор ООО «Фриготрейд».