一、前言
浙東沿海是著名的東海漁場，漁業(yè)資源豐富。隨著捕撈技術(shù)的發(fā)展，高速、大馬力、重噸位漁船的普及，水產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增加，水產(chǎn)品加工業(yè)得到了快速的發(fā)展。水產(chǎn)品有鮮活、易腐、汛期產(chǎn)量集中，季節(jié)性強等特點。經(jīng)過保鮮及冷凍加工，可以保持產(chǎn)品鮮度、質(zhì)量，便于貯藏、運輸、均勻供應(yīng)市場。新建的水產(chǎn)品冷藏庫普遍從傳統(tǒng)的一 1 8 ℃設(shè)計溫度降低到 一 2 3 ℃以下，以滿足 日益發(fā)展的水產(chǎn)品加工和貯藏的需要。水產(chǎn)品冷凍加工工藝表現(xiàn)為規(guī)�；�、現(xiàn)代化的特點，冷凍水產(chǎn)品數(shù)量、品種和質(zhì)量不斷提高。冷凍設(shè)備和裝置制造業(yè)得到穩(wěn)步發(fā)展 ，傳統(tǒng)的擱架式凍結(jié)和鹽水制冰技術(shù)得到提高，更適合水產(chǎn)生產(chǎn)性冷庫的旺季大呑吐量需求，制冷裝置節(jié)能降耗技術(shù)得到普遍重視。
二、凍結(jié)間結(jié)構(gòu)及形式
魚類的凍結(jié)需要消耗很大的冷量，產(chǎn)生這些冷量需消耗大量的電能，因此電能的消耗是魚類冷凍加工企業(yè)的主要消耗。對一個從事魚類冷凍加工的水產(chǎn)冷庫來說，能否以最小的電能消耗，生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)、物美、價廉的凍結(jié)魚類食品，是企業(yè)能否生存的必要條件，也是能否具有良好經(jīng)濟效益和市場競爭力的關(guān)鍵。
目前新建的水產(chǎn)冷庫，投資方對項目的能耗格外關(guān)注，在對魚類食品冷凍、冷藏設(shè)施的技術(shù)方案中的電能消耗，一般都有要求進行多個方案比較而擇優(yōu)而定。水產(chǎn)冷庫在上世紀八十年代之前，魚類的凍結(jié)方式多以隧道式為主。這種方式是用空氣做冷卻介質(zhì)對食品進行凍結(jié)，把吊籠或魚車在加工車間裝盤后推入凍結(jié)間凍結(jié)。優(yōu)點是進出凍勞動強度較輕，但缺點是該凍結(jié)間一次性投入、電耗、魚類食品的干耗均較大。90年代后，新建冷庫已逐步采用半接觸式擱架凍結(jié)裝盤。擱架凍結(jié)裝置不管從一次性投資、還是電耗、干耗等方面均優(yōu)于隧道式凍結(jié)。在早期擱架式排管設(shè)計中，我們考慮把進出凍高度控制在十二層內(nèi)，十二層以上的采用R80彎頭作為預(yù)冷排管，以增加蒸發(fā)面積。在后期設(shè)計中使擱架式排管的U型彎頭全部設(shè)計成R105，以滿足旺季生產(chǎn)性冷庫快速進凍的需求。
擱架排管形式以分上下二層氨泵強制供液方式，其目的是使熱氨沖霜時方便、快捷。氨機操作過程中，氨泵供液時因通路長度縮短，兩相流體回液時比較正常，故制冷工操作相對簡單。
各項技術(shù)數(shù)據(jù)如下：配比45～50㎡蒸發(fā)面積/噸魚；風(fēng)量≥8000m3/噸魚；軸流風(fēng)機型號：LFF-6-5，N=2.2kw，風(fēng)壓≥250pa；制冷量9～10kw/噸魚；供液總管φ45×3-2根；回氣總管根據(jù)凍結(jié)間管路遠近選用φ89×4～φ108×4-2根。凍結(jié)時間以水產(chǎn)經(jīng)濟魚類10Kg塊凍為例7～8h/凍；電耗≤60Kwh/噸魚。凍結(jié)間擱架及風(fēng)機布置見圖1所示。
三、冷藏庫冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)及形式
冷藏庫溫度的穩(wěn)定除了應(yīng)有良好的庫體保溫層外，對庫房內(nèi)冷卻設(shè)備的結(jié)構(gòu)與形式需要有更高的要求。水產(chǎn)冷庫中的庫房冷卻設(shè)備傳統(tǒng)上一直采用頂排管或頂排管加墻排管形式�？紤]魚類食品干耗原因，很少采用冷風(fēng)機組的冷卻設(shè)備。目前中小型水產(chǎn)冷庫（尤其是小型冷庫），在制冷系統(tǒng)設(shè)計過程中，為保證魚類食品的質(zhì)量，冷藏溫度由原來的-18℃降到-23℃；冷藏機器制冷量在配置上先考慮凍結(jié)所需冷量，當(dāng)凍結(jié)制冷量配足后，一般情況下，再考慮很好配置冷藏部分的冷量，這主要是企業(yè)方減少投資之需要。因而在冷藏庫冷卻設(shè)備設(shè)計過程中，快速降低庫房溫度顯得尤為重要。實際使用中，在凍結(jié)間進出凍期間，才安排冷藏庫的降溫。
冷藏庫冷卻設(shè)備形式采用U型頂排管，配管比為：庫房面積≤500㎡時，配比≥1.5㎡蒸發(fā)面積/㎡庫房；庫房面積≥500㎡時，配比≥1.35～1.40㎡蒸發(fā)面積/㎡庫房。上層排管離庫房頂面為300～400mm，并保持水平；下層排管以每檔1cm距離下降。這種做法的目的是使在氨泵強制供液的情況下，氨液能分配均勻，并且在沖霜排液時減少存液量。多組頂排管并聯(lián)供回時，采用同程回路方式，但回汽總管應(yīng)高出上層頂排管10cm左右，以保證制冷壓縮機停機時，頂排管內(nèi)存有一定量的氨液，滿足冷藏庫熱隨性所需，并能有效防止開機制冷倒液。當(dāng)庫房凈高度大于7m時，考慮設(shè)置墻排管，墻排管供液回汽應(yīng)單獨從分調(diào)節(jié)站接出。當(dāng)庫房負荷按50W/噸配制冷壓縮機時，庫溫在-16℃～-23℃僅需開機90分鐘左右。
四、鹽水制冰形式及特點
水產(chǎn)冷庫制冰形式發(fā)展至今，一直在原有的鹽水制冰的方式上進行改革與更新。沿海冷庫漁船機冰供應(yīng)大多為100Kg/塊，岸上用冰為50Kg/塊。為滿足漁業(yè)生產(chǎn)的需要，要求機冰生產(chǎn)規(guī)模大、凍結(jié)速度快、電耗少。尤其是機冰生產(chǎn)的電耗，是企業(yè)方經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。
降低能耗主要需做到以下點：
1、增加蒸發(fā)面積
桶式制冰原料水在鹽水池里凍結(jié)過程中，溫度下降近似分二個階段。第一階段，水釋放顯熱，溫降迅速，此時傳熱溫差大，傳熱效率較高，使壓縮機處在超載邊緣。第二階段當(dāng)水溫下降至0℃～-1℃時，冰水處在兩相共存狀態(tài)，此時水釋放大量潛熱，溫度曲線呈平坦?fàn)睿呻S著往桶中心推進，冰層厚度增加，傳熱熱阻增加，傳熱效果亦越來越差。在整個制冰時間內(nèi)，冰凍熱負荷是時刻變化的，平均析熱量可用Q表示，Q=K·F·△t。在設(shè)計中往往在確定傳熱系數(shù)K，溫差△t后，把析熱量看成一個常數(shù)來選用蒸發(fā)器面積，然而，由此得出的蒸發(fā)面積往往偏小，不能滿足冰凍初期負荷的需要。由于蒸發(fā)面積限制，導(dǎo)致循環(huán)中低溫制冷劑沒有充分發(fā)揮熱交換、吸收更多熱量的作用。為此在初選時盡量選用較大蒸發(fā)面積的鹽水蒸發(fā)器。若保持鹽水溫度不變，在同樣的熱負荷Q下，由于傳熱面積F增大，傳熱溫差△t減少，蒸發(fā)溫度就可提高，制冰能耗顯然降低。
目前沿海生產(chǎn)性冷庫機冰生產(chǎn)中，蒸發(fā)面積配比已經(jīng)達到11～12m2/噸冰。
2、 控制冰塊空心度
制冰過程中，水在冰桶內(nèi)由表及里逐漸地被冷卻直至結(jié)成冰，導(dǎo)熱熱阻則隨著冰層變厚而增加。由于冰塊中心水的鹽濃度越來越大，冰點下降，結(jié)冰速度亦越來越慢。測試證明，要凍結(jié)冰塊中心部分15%的水，需要用40～50%的全部制冰時間。由此可見，嚴格控制冰的空心度，可縮短制冰時間，這既減少電耗，又能提高產(chǎn)量。
沿海生產(chǎn)性冷庫機冰生產(chǎn)目前已形成了不成文的習(xí)慣，成品機冰重量均在85～90斤/塊之間。機冰凍結(jié)時間僅為15～17小時，比通常制冰時間縮短一倍。
3、 制冷系統(tǒng)設(shè)計及操作的合理性
氨泵供液制冰系統(tǒng)已愈來愈被廣大廠家所采用，這主要是氨泵供液系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)量數(shù)倍于蒸發(fā)量，使蒸發(fā)器經(jīng)常保持滿管，有充分的潤濕表面，蒸發(fā)器全部蒸發(fā)面積的換熱性能得到充分發(fā)揮，而制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)成霧態(tài)環(huán)流狀流動，氣體流速遠大于液體流速，使液體能完全貼附于管壁流動，從而強化了制冷劑和管壁面換熱功能。由于大量氨液沖刷，還不易積油，致使傳熱系數(shù)大幅度遞增。
壓縮機制冷量配置上，如采用100Kg/塊冰塊時，選用7.5kw/噸冰。選用稍大些冷凝器，降低冷凝壓力及溫度；控制100Kg裝機冰冰池最大盡量不超過50噸，這樣可縮短冰池長度，提高鹽水流速，同時加快制冰凍結(jié)速度，降低能耗。
在實際操作過程中，制冷壓縮機（冰池一次性凍結(jié)時）工作12～13小時，停機后利用攪拌器工作2～3小時。此時機冰出凍后冰塊不易變脆、易碎、易溶。
冰池平面布置見圖2所示。
五、機房制冷系統(tǒng)設(shè)計及特點：
沿海水產(chǎn)中小型冷庫生產(chǎn)規(guī)�；痉譃橐运a(chǎn)品加工為主的凍結(jié)及冷藏和以銷售機冰為主的制冰庫二類。機冰生產(chǎn)的制冷系統(tǒng)上面已經(jīng)陳述。這是著重以凍結(jié)、冷藏為主的系統(tǒng)進行說明。
1、壓縮機配置上應(yīng)大小結(jié)合，便于靈活用于凍結(jié)生產(chǎn)的需要。
擱架式凍結(jié)間大小一般控制在12～17噸/間，不宜太大�？煽s短進出凍時間，防止擱架式排管由于進凍時間過長而化霜。壓縮機配置小噸位凍結(jié)間用S812.5A或LG16，大噸位凍結(jié)間用8AST17或LG20機組。
2、各凍結(jié)間間中低壓系統(tǒng)盡量分開。 凍結(jié)間二間以上時，設(shè)計中可利用冷藏系統(tǒng)循環(huán)桶單獨供各凍結(jié)間。中壓系統(tǒng)各設(shè)中間冷卻器，使先進凍凍結(jié)間與后進凍凍結(jié)間之間吸氣壓力、溫度互不影響。設(shè)計分調(diào)節(jié)站時，把凍結(jié)冷藏放在一起，回汽與熱氨沖霜閥、供液與排液閥上下同一大小，上下總管分別接通各自低壓循環(huán)桶。壓縮機吸汽也分別連接各系統(tǒng)低壓循環(huán)桶。這樣使氨機操作更方便，對魚貨及時進出凍更有利。詳見圖3所示。 |
