制冷在啤酒工业上的应用

氨浓度报警控制装置在制冷系统中的应用陈爱红，夏航（武汉新世界制冷工业有限公司，湖北武汉430023）摘要：本文阐述了在大中型氨制冷系统中，应用氨气泄漏报警装置对多个监控点集中控制，来探测氨机房的氨气气体泄漏浓度，当环境中氨气气体的浓度达到或超过预置报警值时，氨气泄漏报警装置会发出报警以提醒用户采取安全措施，从而预防降低事故的发生，以避免事故的发生和危害。关键词：氨制冷系统；预置报警装置；预防降低事故ApplicationofAmmonia-LeakageAlarmControlDeviceinRefrigeratingSystemCHENAiHong,XIAHang(Wuhan-NewWorldRefrigerationIndustrialCo.,Ltd.Wuhan,Hubei430023)Abstract:Thearticledescribeshowtodetecttheammoniagasleakageconcentrationinsidethemachineroombyadoptingleakage-alarmdevicetocentrallycontrolmulti-monitorpointsinthebigandmiddle-sizeammoniarefrigerationsystem.Whentheenvironmentammoniagasconcentrationreachesorexceedsalarmpresetting,theleakagealarmdevicewillsendoutanalarmtoawakethecustomertotakesomesafemeasures,soastopreventandreduceaccidents,avoidinganydamagebyaccidents.Keywords:ammoniarefrigerationsystem;alarmpresettingdevice;preventandreduceaccidents.1前言中国经济不断走向全球化的今天，人民生活水平也在不断提高和改善，许多食品都离不开冷藏，众所周知，制冷系统的循环离不开四大件,即压缩机→冷凝器→节流阀→蒸发器，这四大件主要是指制冷系统中的机械设备，那么运行在这四大件中的制冷剂更是制冷系统的重中之重。制冷界有一句俗：如果把压缩机比作人体心脏的话，那么制冷剂就是人体内的血液。由此我们可能知道制冷剂在制冷系统中的重要性。2制冷剂提到制冷剂，人们最先想到的是氟氯烃（CFCS）类、氢氟氯烃（HCFCS）类物质,因为它无色无味无毒安全的物理特性，长久以来为制冷系统的发展应用立下了不可磨灭的功劳。从近几年来我们承接的此类改造项目中得以证实。但是，我们已经知道，氟氯烃类物质造成臭氧层的破坏最大，因此，有了著名的《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》及《蒙特利尔议定书(修正案)》。我国也在1989年9月加入《维也纳公约》。由于破坏臭氧层的物质在工农业生产中占有相当重要的地位，限用和禁用上述物质就必须研究开发相应的替代物。因为破坏臭氧层的物质主要为氟里昂，所以，寻找氟里昂的替代物是研究的重点。现在比较常用的有：氢氟烃HFC，氢氟烃中不含氯，不破坏臭氧层，在大气中的降解产物毒性较低，是较理想的替代物。但温室效应较重，而且生产成本高,热交换性能差、易燃的缺点等，尤其是大型制冷系统难以发挥作用。所以，氨作为制冷剂可以较好的解决上述问题。氨（R717、NH3）是中温制冷剂之一，其蒸发温度ts为-33.4℃，使用范围是+5℃到-70℃，当冷却水温度达高30℃时，冷凝器中的工作压力一般不超过1.5MPa。氨（R717、NH3）的蒸气无色，有强烈的刺激臭味。氨（R717、NH3）对人体有较大的毒性，当氨液飞溅到皮肤上时会引起冻伤。当空气中氨蒸气的容积达到0.5-0.6%时可引起爆炸。故机房内空气中氨的浓度不得超过0.02mg/L。3氨气浓度的控制近几年来我们承接的氟氯烃（CFCS）类、氢氟氯烃（HCFCS）改造项目中与用户进行交流时，只要一提到氨（R717、NH3）,由于它无色有强烈刺激性易燃易爆的物理性质，用户就会有一种遇到某种敏感东西，提高警惕，我们简称“谈氨色变”，甚至有些老工程技术人员和老工人师傅们也难以接受它。但是，氨（R717、NH3）具有较小的ODP值及GWP值，是氟氯烃（CFCS）类、氢氟氯烃（HCFCS）没法相比的，所以相对于环保而言，给它一个“绿色环保”的称号绝不为过，在我们承接的工程中95%以上的工程均是采用氨（R717、NH3）为制冷剂。随着科学技术的不断发展更新，有毒有害气体的检测及控制报警装置的应用越来越广，在实际工程应用中，引用这种控制原理，采取相应的检测控制措施，完全可以避免氨泄露导致伤亡事故的发生，完全没有必要“谈氨色变”。查相关文献数据显示（见表1），氨制冷系统氨气气体泄漏的现象完全可以进行控制。3.1氨的理化特性常态下氨是无色有强烈刺激性的气体，当空气中氨气的含量超过一定限度时，人在其中停留一段时间后，将会发生缺氧、窒息的症状，甚至造成死亡。根据空气中浓度的大小，允许人在这个现场所暴露的极限时间及会产生的后果见表1。表1ppmg/m3%5～100.0038～0.00760.0005～0.01感觉到轻微气味1000.0760.01有感觉但不很讨厌200～4000.15～0.300.021～0.042刺激喉部、眼睛等500～7000.38～0.530.053～0.074眼睛疼痛，30s就要流泪10000.760.106呼吸困难，对眼睛伤害严重立即离开17201.310.184引起强烈咳嗽，半小时可致命不允许暴露在此场所25001.90.266有死亡危险不允许暴露在此场所氨浓度对无保护措施人员的影响极限暴露时间允许在其中工作8小时短期3.2国家规范要求氨的易燃易爆性质，国家相关规范给了要求，如《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058－92)第2.2.2条规定，易燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限的10％时，可以划为非爆炸危险区域。又如《冷库设计规范》（GB50072－2001）第7.2.1条规定，氨压缩机房宜安装氨气浓度自动测量装置，当氨气浓度接近爆炸下限的10％时，应能发出报警信号。氨的爆炸危险性：在空气中氨气的容积达到15％～28％（105g/m3～200g/m3）浓度时，遇到明火可引起爆炸。据此，氨浓度报警值是一个接近1.5％（10.5g/m3）浓度的数值。3.3报警值的确定从表1可以看出，当浓度达到0.266％，仅相当于爆炸下限的2%时，已经可以致人死亡，因此，若将氨气浓度报警值设定为接近其爆炸下限的10％，对真正提高安全生产水平并无多大的实际意义。结合国内各行业氨制冷机房氨泄漏的现状，并参照香港及美国等发达国家和地区同行业标准（50ppm），在氨制冷机房安装氨气浓度自动测量装置，其报警浓度值宜设定在150～200ppm，即接近其爆炸下限的0.8‰～1.4‰左右。4氨气浓度自动检测在一个完整的氨制冷系统中，绝大部分的氨制冷剂都在制冷机房内，各制冷设备操作运行也在制冷机房内完成，设备运行控制显示也在制冷机房内，因此在制冷机房内装设氨泄露控制装置是必需的，所谓防患于未然。实际工程应用中，除在机房内设置防爆事故排风扇外，另外在制冷机房内安装氨有毒气体检测变送器，我们简称探头，由于各制冷机房面积的大小不同，探头可装2个、4个、6个等，均布在机房四周，便于及时检测到泄露点，配上智能报警控制器，形成完整的氨泄露控制报警装置。具体控制流程如下：当制冷机房氨泄露时，而操作人员因种种原因未能开启防爆事故排风机，或操作人员已无法进入机房进行操作时，安装在机房内的探头检测到氨浓度值报警值时，输出4~20mA的电流信号给智能报警控制器，智能报警控制器接受到报警信号后输出开关量信号，利用氨气浓度自动测量装置的下限报警信号去强制启动防爆事故排风机运转；利用其上限报警信号去切除机房内除防爆事故排风机和防爆照明灯之外的全部设备电源，以形成一个完整的安全控制系统。4.1有毒气体检测变送器采用进口电化学传感器，反应时间短、使用寿命长；防爆外壳，坚固耐用；高可靠性和准确性，抗干扰性能力强；良好的性能价格比。模拟量输出型和现场显示型，前者可输出电流信号，后者不仅能输出电流信号又可现场显示气体浓度值，比较直观，实际工程上可根据用户需求区别选用，一般情况下，如果用户配置有上位机系统，适宜选用模拟量输出型，如果用户没有上位机系统，适宜选用现场显示型。图1有毒气体检测变送器图2智能报警控制器4.2智能报警控制器接收四路标准信号：4-20mA、0-10mA等，报警点及全部参数可按键设定，带四个报警控制继电器输出可为四个检测探头提供24V供电三线或三线制探头均可，可选RS485/RS232通讯接口。通常有单通道、2通道、4通道、8通道、16通道，每个通道接一个有毒气体检测变送器，具体选几通道由机房所设有毒气体检测变送器的数量决定。完整的控制连接见图3。图35结论在我们承接的工程中，例如泰山啤酒年产20万千升/年啤酒项目、青岛啤酒（成都）年产20万千升/年啤酒项目、青岛啤酒（济南）年产20万千升/年啤酒项目、华润啤酒（六安）年产22万千升/年啤酒项目中得到应用，用户反应良好。相信在以后的生活中，随着国家对工程建设质量管理及监督制度的日渐完善，随着人们安全意识的进一步提高，制冷工程氨安全系统的控制会有更一步的完善和提高。