肉鸡屠宰co2制冷技术方案.docx

1、肉鸡屠宰co2制冷技术方案 北大荒宝泉岭农牧发展有限公司白羽鸡屠宰项目技术方案书编制单位：烟台冰轮股份有限公司编制日期：2013年9月一、方案设计依据根据北大荒宝泉岭农牧发展有限公司提供的制冷、水、电施图和技术要求，本着技术水平先进、成熟，配置经济、合理、实用，操作简单，安全可靠，运行节能环保的原则，制定本方案。1、建设规模：序号名称建筑轴线尺寸mm高度m库内温度单间名义贮藏量t单间入库量 t入库温度出库温度货物种类冷间数量冷却时间h113#冷藏间457-18-201580%-10-18白条鸡32445#冷藏间457-18-201630%-10-18白条鸡2242冰鲜库70+490010%+8

2、0白条鸡22433#、4#速冻间（风机）206-30-352020+4-15白条鸡2105#、6#速冻间（搁架）20-30-351616+4-15白条鸡2104隧道式单冻机-354t/h+10-1825智能连续冷却设备-3513t/h+10-1816冰水系统为螺旋预冷线提供+2冰水，35m/h（两条生产线）7片冰机2台片冰机PB20（单台20t/24h）8车间空调812分割间、包装间、内脏处理间等注：1、片冰机自带冷源，本方案中以下部分不为片冰机提供制冷设备。2、室外设计参数（参考黑龙江鹤岗市）(1) 夏季室外通风温度：+25(2) 夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度：(3) 夏季室外通

3、风相对湿度：62%(4) 冷凝温度：323、设计依据（1）冷库设计规范GB50072-2010（2）采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）（3）国家现行有关规范、规程（4）业主提供的相关参考图纸二、制冷系统方案设计说明1、制冷负荷 制冷负荷如下表：序号名称建筑轴线尺寸mm高度m库内温度单间名义贮藏量T单间入库量冷间数量蒸发温度单间设备负荷kw总机械负荷kw113#冷藏间457-18-201580%3-259044645#冷藏间457-18-201630%294冰鲜库70+490010%2-253923#、4#速冻间（风机）206-30-3520202-422559105#、6#

4、速冻间（搁架）20-30-35161622003隧道式单冻机-354t/h2-4258011604智能连续冷却设备-3513t/h1-42133013305空调812分割间、包装间、内脏处理间等17006预冷水为螺旋预冷线提供+2冰水，补水温度+28，水量35m/h（氨分板换）1058注：以上表格中参数参考设计图纸2、系统划分：1）、15#冷藏库、冰鲜库制冷方式：冷藏库NH3-CO2载冷制冷系统冰鲜间（CO2泵供液，由冷藏系统低温级CO2储液器通过工质泵将CO2供入冰鲜库冷风机，回气进入该系统冷凝蒸发器）制冷剂：采用R717（氨），载冷剂采用R744（二氧化碳）压缩机冷冻油：M-K4001冰轮

5、专用冷冻机油载冷剂（二氧化碳）温度：-25，系统总需冷量446kw制冷剂（氨）冷凝温度：+32，制冷剂（氨）蒸发温度：-30冷藏间内蒸发器采用吊顶式CO2铝管铝片冷风机2）、36#速冻间制冷方式： NH3-CO2复叠制冷系统制冷剂：低温级采用R744（二氧化碳），高温级采用R717（氨）高低温级压缩机冷冻油：M-K4001冰轮专用冷冻机油低温级冷凝温度：-15，低温级蒸发温度：-42，系统总需冷量910KW高温侧冷凝温度：+32，高温侧蒸发温度：-183#、4#速冻间内蒸发器采用吊顶式CO2铝管铝片冷风机，5#、6#速冻间选择搁架排管（16Mn）+轴流风机。3）、隧道式单冻机制冷方式： NH3

6、-CO2复叠制冷系统制冷剂：低温级采用R744（二氧化碳），高温级采用R717（氨）高低温级压缩机冷冻油：M-K4001冰轮专用冷冻机油低温级冷凝温度：-15，低温级蒸发温度：-42，系统总需冷量1160KW高温侧冷凝温度：+32，高温侧蒸发温度：-184）、智能冷却设备制冷方式： NH3-CO2复叠制冷系统制冷剂：低温级采用R744（二氧化碳），高温级采用R717（氨）高低温级压缩机冷冻油：M-K4001冰轮专用冷冻机油低温级冷凝温度：-15，低温级蒸发温度：-42，系统需冷量1330KW高温侧冷凝温度：+32，高温侧蒸发温度：-185）、车间空调空调：制冷方式：氨-乙二醇载冷剂制冷系统制冷

7、剂：采用R717（氨），载冷剂采用乙二醇水溶液（28%）压缩机冷冻油：M-K4001冰轮专用冷冻机油供回水温度温度：-3/+2，车间空调夏季总冷负荷为2050KW，冬季总热负荷为2300KW，使用虹吸式蒸发器作为换热设备制冷剂（氨）冷凝温度：+32，制冷剂（氨）蒸发温度：-86）、预冷水制冷方式：氨直接蒸发制冷系统制冷剂：R717（氨）换热设备：氨分板换机组（置于机房内）供水温度：+2，补水温度：+28，流量共计35m/h制冷剂（氨）冷凝温度：+32，制冷剂（氨）蒸发温度：-13、CO2制冷系统选型说明1）、CO2系统介绍A、NH3-CO2复叠制冷系统介绍：冻结间采用NH3/CO2复叠制冷系统

8、，系统由高温级和低温级两部分组成。高温级使用NH3作为制冷剂，低温级使用CO2作为制冷剂。NH3和CO2 均是天然环保工质（NH3：ODP=0、GWP=0；CO2：ODP=0、GWP=1），具有优良的经济性。CO2安全、无毒、不可燃，适用于食品加工车间等人员密集的工作场合，对人员无伤害，对食品无污染。CO2具有良好的化学稳定性，相关材料化学反应少，蒸发潜热较大，单位容积制冷量高，具有优良的流动和传热特性，可显著减小压缩机、换热器和管路尺寸，工质充注量少，轴功率消耗低。NH3制冷剂如泄漏可能造成人员伤害，只在机房系统内使用，且充注量较少。高、低温级各自成为一个使用单一制冷剂的制冷系统，其中高温级

9、系统中制冷剂NH3的蒸发用来使低温级排出的制冷剂气体CO2冷凝，用一个冷凝蒸发器将高、低温级两部分联系起来，它既是低温级的冷凝器，又是高温级的蒸发器。食品的热负荷通过蒸发器传递给CO2制冷剂，CO2制冷剂吸收的热量通过冷凝蒸发器传给高温级的NH3制冷剂，而高温级的NH3制冷剂将热量传给高温级冷凝器，通过蒸发式冷凝器向环境介质释放。下图为NH3/CO2复叠制冷系统流程示意图B、NH3-CO2载冷剂系统介绍：NH3制冷CO2做载冷剂系统，可划分为NH3制冷系统部分和CO2载冷剂系统部分，两部分分别为两个独立的闭式循环系统。NH3制冷系统的冷量通过CO2载冷剂系统传到库内，用一个冷凝蒸发器将NH3制

10、冷系统和CO2载冷剂系统联系起来，它既是NH3制冷系统的蒸发器，又是CO2载冷剂系统的冷凝器。货物热负荷、维护结构热负荷及冷风机电机热负荷等通过库房内蒸发器传给CO2载冷剂，CO2载冷剂吸收的热量通过冷凝蒸发器传给NH3制冷系统，最终通过NH3制冷系统冷凝器将热量排出。CO2载冷剂系统不需要CO2压缩机，可以实现无油运行，避免了冷冻油进入蒸发器造成的换热效率降低。系统管路尺寸很小，CO2载冷剂充注量小，NH3制冷剂只在机房系统内，其充注量也很小。下图为NH3/CO2载冷剂系统流程示意图2）、15#冷藏库二氧化碳载冷系统（含冰鲜间）CO2侧辅机：冷凝蒸发器：系统选用烟台冰轮生产的冷凝蒸发器LZH

11、R350型号一台；制取-25的低温CO2液体。CO2储液器：选用CO2储液器 一台。CO2载冷剂泵：选用CO2泵2台，单台流量3m/h、 扬程35m。冰鲜间：冰鲜间采用CO2泵供液方式，由复叠系统CO2储液器直接进行泵供液，将CO2供入冰鲜间冷风机内，回气进入冷凝蒸发器，并通过泵的供液量来控制冰鲜间的温度变化范围。CO2泵：选用CO2泵1台，单台流量3m/h、 扬程35m。3）36#速冻间二氧化碳复叠系统CO2侧：CO2主机：选用冰轮产液氨冷却油冷二氧化碳螺杆压缩机LG16R 二台，在-42/-15工况下，单台LG16R制冷量为473kw，轴功率为93kw，电机功率132kw/台（380V，Y

12、-启动）总制冷量为946kw910kw，满足使用要求。系统满负荷运行时，开启两台主机同时开启；当部分负荷运行时，可开启一台，另一台做备用机。CO2桶泵：系统采用CO2泵强制供液方式，选用CO2气液分离器QFWR1000一台（容积3.5m3），每台气液分离器配置2台CO2泵，单台流量6.5m/h，扬程35m。冷凝蒸发器：系统选用烟台冰轮生产的冷凝蒸发器LZHR225型号一台。CO2储液器：选用CO2储液器 一台。搁架冻结间控制方式：1、方案中若两间冻结间（搁架排管）都不制冷，且不融霜的情况下，通过高贮器上的AKS4100来控制液位，当液位过高时，通过工质泵向末端搁架供液，保持冻结间的低温状态，使

13、得搁架具备储液功能，以减小储液器的选型；2、冻结间两间不同步冲霜，若一间冻结间（搁架）不制冷但进行冲霜程序时，供液电磁阀冲霜自锁。 CO2贮液器可以满足回收一间搁架冻结间及对应管路CO2的回收。4）隧道式单冻机二氧化碳复叠系统CO2侧：CO2主机：选用冰轮产液氨冷却油冷二氧化碳螺杆压缩机LG16R 二台和LG12R 一台，在-42/-15工况下，单台LG16R制冷量为473kw，轴功率为93kw，电机功率132kw/台（380V，Y-启动）；单台LG12R制冷量为241kw，轴功率为，电机功率65kw/台（380V，Y-启动）。总制冷量为1187KW1160kw，满足使用要求。CO2桶泵：系统

14、采用CO2泵强制供液方式，选用CO2气液分离器QFWR1100一台（容积5.25m3），每台气液分离器配置2台CO2泵，单台流量8.4m/h,扬程35m。冷凝蒸发器：系统选用烟台冰轮生产的冷凝蒸发器LZHR350型号一台。CO2储液器：选用CO2储液器ZRG4一台。5）智能冷却设备二氧化碳复叠系统CO2侧：CO2主机：选用冰轮产液氨冷却油冷二氧化碳螺杆压缩机LG16R 三台，在-42/-15工况下，单台LG16R制冷量为473kw，轴功率为93kw，电机功率132kw/台（380V，Y-启动）。总制冷量为1419kw1330kw，满足使用要求。CO2桶泵：系统采用CO2泵强制供液方式，选用CO

15、2气液分离器QFWR1300二台（容积7m3），配置2台CO2泵，单台流量10.5m/h，扬程35m。冷凝蒸发器：系统选用烟台冰轮生产的冷凝蒸发器LZHR350型号一台。CO2储液器：选用CO2储液器ZRG5一台。6）、二氧化碳复叠、载冷系统末端蒸发器冷间内冷却设备采用吊顶式CO2铝管铝片冷风机，风机型号如下：冷间名称冷间尺寸mm冷间温度设备负荷Kw间数台数风机数量13#冷藏间45-18-2015034DAA44816-41045#冷藏间45-18-2015824DAA44816-410冰鲜库0+43921DAA44612-4003#、4#速冻间 206-30-3525526DAA44816-

16、4105#、6#速冻间 （搁架排管16Mn）20-30-352002间2组/间 550/组融霜方式：采用水冲霜方式。5#、6#速冻间选择搁架排管+轴流风机，轴流风机选择(风量15297m/h，功率每间12台，共计24台。7）、二氧化碳系统的安全(1) 系统安全保护A、CO2储液器之间设置气相平衡管，只要有一台CO2压缩机运行，就可保证所有CO2储液器器压力维持正常范围。这是系统正常的安全压力保证措施。B、在所有辅助制冷机组发生故障、不能正常运行时，如果系统压力继续升高，达到更高的设定压力时，强制打开电磁阀，释放CO2，使系统压力下降到安全范围内。这是一种消极的应对措施。C、系统压力超高的最后保

17、护装置是安全阀，在其设定压力下开启。这是极端情况下的应对措施。(2) 设备安全保护CO2压缩机组具有多重安全保护装置，保证设备在出现异常时，能自动报警停机，减小设备损害。主要有相序异常、电压异常、电机过载、主电机绕组温度超高、排气压力超高、油压差低、油温超高、吸气压力过低、压缩机能量调节失灵等保护功能。NH3压缩机组具有油泵电机过载、主电机过载、排气压力超高、油压低、吸气压差大、油温超高、滑阀不动等完善的保护报警措施CO2泵具有压差小、过滤器阻力超高、电机过载、超压自动旁通等保护。(3) CO2泄漏检测报警排风系统制冷机房及库房区域距地面300mm位置设置CO2气体检测传感器，具有浓度过高报警

18、功能。制冷机房、车间内设排风扇，与CO2泄漏报警联动，在出现CO2泄漏时开启通风。CO2事故风机选用5台型轴流风机，每台风量9393m3/h，电机功率。8）、二氧化碳系统配置CO2系统阀门均采用最大工作压力为40bar或52bar的DANFOSS产手动、自动阀门，CO2容器均设置安全阀。CO2系统管道均采用16Mn无缝钢管，并进行酸洗、钝化处理。CO2系统管道和容器全部采用聚氨酯保温。管道保温外护采用0.35mm的彩钢板，设备保温外护采用0.5mm的彩钢板。4、NH3制冷系统选型说明1）、CO2复叠、载冷系统高温级主机 A： 15#冷藏库(冰鲜库)二氧化碳载冷系统系统R717侧：本系统主机选用

19、烟台冰轮生产的自动型液氨冷却自带经济器螺杆压缩机组LG20LYAJA一台，在-30/+32工况下，单台LG20LYAJA制冷量：472kW,轴功率：198kW，电机功率250kw（380V，Y-启动方式）。总制冷量为472kW,可满足冷量要求。螺杆制冷压缩机均可在15%100%范围内无级调节，从而有效节约电能，降低运行费用。运行工况压缩机型号制冷量 KW轴功率 KW电机功率 KWCOP-30/+32LG20LYAJA472198250B： 速冻间、单冻机、智能冷却设备复叠系统氨侧主机 高温级运行工况为-18/+32， NH3蒸发负荷为。选用液氨冷却自动螺杆压缩LG20MYAJA 型7台和LG1

20、6MYAJA 1台。在-18/+32工况下，单台LG20MYAJA制冷量：，轴功率172kw，电机功率220kw（380V、 Y-启动）；该工况下单台LG16MYAJA制冷量：，轴功率88kw，电机功率110kw（380V、 Y-启动）。总冷负荷蒸发负荷，满足使用要求。注：冷凝蒸发器采用氨直接膨胀供液。2）、车间空调氨系统 本系统采用液氨冷却自动螺杆制冷压缩机LG20MYAA二台。在t0=-8/tk=+32工况下，单台LG20MYAA制冷量为，轴功率为，电机功率为250KW（380V，Y-启动）。总制冷量为1700KW，满足系统需求。 车间空调系统采用虹吸式蒸发器2台ZFH300，供液方式为直

21、接膨胀供液。 3）、预冷水氨系统 本系统采用液氨冷却自动螺杆制冷压缩机LG20MYAA一台。在t0=-1/tk=+32工况下，单台LG20MYAA制冷量为1132KW，轴功率为182KW，电机功率为250KW（380V，Y-启动）。总制冷量为1132KW1058KW，满足系统需求。冰水系统选择氨分板换机组AFBZ1100一套，直接膨胀供液。3）、氨系统其它辅机 蒸发式冷凝器：系统的总排热量为，查得冷凝温度+32，夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度：+22.4的排热系数为，则修正后排热12355KW。考虑到系统的实际运行情况，选用烟台冰轮生产的3台LNZ4000型蒸发式冷凝器，单台标准排热

22、量4000KW，总排热量为12000KW，满足系统要求。补水水源由业主引自厂区给水系统。 虹吸式储液器：选用储液器ZYH5型 1台（桶体设置液位控制器及传感器，液位超高时向低压侧供液） 集油器：选用集油器JY500型 1 台 自动空气分离器：选用汉森自动空气分离器AP24型 1 台 紧急泄氨器：选用紧急泄氨器JX159型 1 台 机房尺寸：23.1m57m，按照冷库设计规范选择防爆轴流风机： 12台BT35-7.2，单台风量21895m/h，单台功率。4）、氨系统配置 氨制冷系统的所有阀门、仪表、自控元件均采用氨专用产品，手动阀门均采用AMG钢制阀门，自控阀门采用DANFOSS产品。氨系统管道

23、均采用20#输送流体用无缝钢管（GB/T8163-2008），并进行酸洗、钝化处理。低温设备及低温管道采用硬质聚氨酯。机房设备保温外保护层选用0.5mm厚彩钢板，管路保温外保护层选用0.35mm厚彩钢板。三、电气系统方案设计说明1.方案设计依据根据制冷工艺提出的要求。根据国家有关设计规范和要求。2.方案设计内容 我公司提供的用电设备的控制。包括制冷机组、蒸发冷、冷风机、水泵等的控制。3.电源要求本工程要求提供三相380/220V，50HZ，电压波动范围为5%10%，电源进户前做重复接地处理，地零分开。用户负责将电源接入我方各控制柜(箱)，具体电缆的路数以最终出具的配电网络图为标准。4.设备安装

24、在机房设一间控制室，本工程的控制柜集中在此安装，控制柜采用落地式安装，要求控制柜固定在槽钢底架上，与基础固定牢。5.线路敷设机房设备电缆的电缆敷设以电缆沟暗敷设为主，出机房之后设备的电缆敷设以电缆桥架或是穿管敷设为主。设备选线按照芯线长期工作温度不超过65，敷设处环境温度不超过40，另加5-10%的余量选择。机组控制柜至机组主电机的电源电缆、控制柜至控制台的电源电缆均沿电缆沟敷设；综合控制柜至CO2泵等的电缆机房内沿电缆沟敷设；风机控制柜和其他自机房去库房的电缆均沿电缆桥架敷设。电缆采用江苏上上厂家的电缆，低于零下10的低温库库内动力电缆采用耐低温YGG电缆。6、方案设计概述本工程为北大荒宝泉

25、岭农牧发展有限公司新建白羽鸡屠宰项目控制工程，主要设备有制冷压缩机、蒸发冷、CO2桶泵、冷凝蒸发器、二氧化碳泵、冷风机、轴流风机、板换机组以及其他制冷辅机等等，电气控制包括：制冷机组根据采集各个变量参数自控控制，蒸发冷根据冷凝压力自动控制，风机和电磁阀根据冷间温度变量参数自动控制，融霜电磁阀自动控制，以及制冷环境和工作环境的制安全、报警保护自动控制。通过整个制冷回路中有效的过程变量进行采集并分析，将整个制冷系统分为多个闭环控制系统，实现各单元的自动控制，并根据生产需要以及温度的要求将整个制冷系统联动，实现系统的节能高效。整个冷库系统控制采用智能化、自动化的控制系统，根据用户实际需求开、停机，并

26、随负荷变化和外部条件的变化自动进行调节和运行。例如以下的网络系统拓扑图示例：系统中每一部分可以自成闭环系统，又与总控系统组成总的控制系统。同一局域网内可以在多台电脑监控系统（管理机）观看系统的运行情况画面，便于不同管理者（值班人员、总控室、总经理办公室）对系统运行的掌握、了解。7、自动控制系统冷藏库自控系统整个系统的开机指令来源于冷藏间的温度设定开机值，当温度到设定值的上限时，系统经过逻辑判断将开机指令给相应的冷风机、压缩机、CO2泵等，进入开机程序，自动开始降温，降温完成按照流程自动停机，结束运行。冷藏库的库温到达库温设定值的上限时，系统发出开机指令，系统判断CO2贮液器液位正常、CO2泵、

27、压缩机、蒸发冷无故障后，开启压缩机组，压缩机组进入启动运行程序，同时蒸发冷根据冷凝压力开启（按照蒸发冷自控说明投入使用），开启该间冷风机及供液电磁阀,由于压缩机的开启，气液分离器内压力不断下降，当降至设定值时启动二氧化碳泵，降温开始。冷藏库、速冻库温度及融霜的控制7.2.1低温冷藏库冷风机、电磁阀及温度的控制库房冷风机、电磁阀采用手动/自动两种控制方式。手动控制由操作人员通过控制柜按钮直接控制冷间风机、电磁阀的开停。自动控制： 在每路冷风机的供液管路上设供液电磁阀（丹佛斯），每间冷库的温度测点数量与供液电磁阀一一对应。通过总控系统设定冷间温度的上限及下限。当冷间温度到达设定值上限时，开启冷风机

28、，延时开启供液电磁阀。当冷间温度到达设定值下限时，关闭供液电磁阀延时关闭冷风机。如温度低于报警值，则立刻停止冷风机运行。另外为了防止压缩机频繁启动，自动控制程序设计了如有压缩机运行，开启冷风机的温度可调整至上下限的平均值，即高于上下限的平均值时冷风机开启。库房风机监控画面示例图（只供参考）：7.2.2冷风机融霜控制：融霜采用“一键式”操作模式，系统自动累计冷库的制冷运行时间，并与设定时间作比较，当达到融霜时间要求时，系统发出融霜提示，由制冷操作人员发出融霜指令，整个融霜流程为全自动控制。当总控系统接到融霜指令时，打开冷间对应的融霜水电动球阀，然后开启融霜水泵，延时一段时间（可调），融霜完毕依次

29、关闭融霜水泵及电动球阀。冷风机的融霜和制冷运行是互锁的，即制冷运行时，融霜指令需要等待，制冷结束后方可开启融霜；融霜时，制冷运行指令需要等待（即在融霜时，若库温到达上限，也要等到融霜完成后，冷风机才能运行）螺杆压缩机的自动控制7.3.1压缩机的开停有手动调试、本地自动、远程自动（系统PLC控制施耐德或西门子）三种控制方式。7.3.2压缩机采用软启动的启动方式。7.3.3 每台机组采用PLC+触摸屏进行自动控制和显示。7.3.4 可显示机组运行时的吸气压力、排气压力、喷油压力、喷油温度、能级、电机电流、总运行时间等参数，具有实时时钟。7.3.5根据吸气压力自动增减载，机组自动保护、报警。具有超前自诊断功能，如排气压力、电流等参数，接近限定值时，禁止压缩机增载，超过限值时，强制卸载，达到上上限值时，故障保护停机。7.3.6机组PLC可提供近程或远程的通讯接口，可与上位机进行通讯，实现远距离监视和控制、实现多台机组群控等功能。7.3.7 机组PLC能够在报警记录中完整地记载最近20个故障的报警工况，包括故障发生