Первый в России 2-х ступенчатый низкотемпературный агрегат на хладагенте СО2

1-го июля 2022 года в г. Мурманске, был сдан в эксплуатацию холодильный склад, состоящий из 4 холодильных низкотемпературных камер.

Казалось бы ничего особенного, если бы не два обстоятельства:

• Холодильная установка спроектирована и запущена на хладагенте R744, или диоксиде углерода (CO2).

• В холодильной установке применены 2-х ступенчатые компрессора.

Конечно, в последние годы ввод в эксплуатацию ЦХМ на хладагенте, СО2, в России, никого не удивишь, это модный тренд, а вот использование 2-х ступенчатых компрессоров в транскритическом холодильном цикле, это пожалуй в новинку.

Такое необычное техническое решение было вызвано двумя требованиями:

• Требования Заказчика (Донора) – согласно технического задания «Система холодоснабжения строится на базе транскритической холодильной установки на основе хладагента R744 (CO2).»
• Требование Получателя – разместить ЦХМ в существующем холодильном отделении, а именно 20-футовом контейнере.

Чтобы выполнить эти оба требования, наша фирма применила вместо бустерной транскритической системы холодильной централи, схему на 2-х ступенчатых транскритических компрессорах фирмы Dorin. Централь при этом получилась компактной и её без проблем удалось разместить в контейнере.

О проекте

«Вывод из обращения фторсодержащих парниковых газов и озоноразрушающих веществ на предприятиях по переработке рыбы и морепродуктов в Мурманской области»

Заказчиком, Организатором и Донором проекта является Международный центр научной и технической информации (МЦНТИ), действующий на основании Соглашения между Северной Экологической Финансовой Корпорацией (НЕФКО) и Исполнительным Агентством по Проекту Арктического совета.

Получателем технической помощи является ООО «ТД «Самсон-Трейд».

Подрядчиком выступает фирма ООО «Норд-СМ».

Конверсия холодильного оборудования ООО «ТД «Самсон-Трейд» (часть общего проекта)

Основными задачами конверсии является вывод из эксплуатации
озоноразрушающих веществ и фторсодержащих газов и повышение энергоэффективности холодильной системы.
В рамках технического задания подрядчику необходимо было выполнить следующие работы:
1. Разработка проектно-сметной документации на конверсию холодильного
оборудования ООО «ТД «Самсон-Трейд» на безопасные для озонового слоя и климата Земли вещества и технологии;
2. Закупка и поставка основного и дополнительного оборудования;
3. Монтажные, пусконаладочные и иные работы, предусмотренные проектно-сметной документацией;
4. Мероприятия по изъятию ОРВ и Ф-газов для уничтожения или повторного
использования;
5. Мероприятия по демонтажу и утилизации ранее установленного оборудования;
6. Мероприятия по повышению энергоэффективности.
7. Обучение персонала предприятия по вопросам экологического законодательства и эксплуатации экологически безопасного холодильного оборудования в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Оценка экономических показателей

Предварительная оценка экономических показателей до и после конверсии оборудования на данном объекте дало следующие результаты.

Экономия при конверсии оборудования на данном объекте будет состоять из следующих статей:

• Экономия на потреблении электроэнергии холодильной системы
• Экономия на эксплуатационных дозаправки холодильной системы

Экономия на потреблении электроэнергии холодильной системы

Оценочно можно констатировать, что существующая холодильная система примерно в 2 раза больше потребной, что влекло повышенное потребление электроэнергии электродвигателями ВОПов, конденсаторов и компрессоров.

Замена хладагента с R22 на R744, с одинаковой холодопроизводительностью даст экономию в годовом исчислении примерно 20-25%.

С учётом двух этих факторов суммарная экономия в год составит примерно 35 000 кВт/часов, что примерно на 45% меньше потребление существующей системы.

При стоимости за 1 кВт/час примерно 5 руб.

35 000 кВт/час * 5 руб. = 175 000 руб.

Экономия в год на уменьшении потреблении электоэнергии холодильной системы 175 000 руб.

Экономия на эксплуатационных дозаправки холодильной системы

Исходя из стандартной годовой дозаправки системы 20% в год.

Существующая система (до конверсии) заправка - R 22 200 кг

200 кг * 20%= 40 кг (примерно 4 баллона)

Стоимость балона R22 примерно 15 000 руб (на настоящий момент)

4 баллона * 15 000 руб. = 60 000 руб.

Новая система (после конверсии) R744 72 кг (максимальная расчетная заправка системы)

72 кг * 20%= 14,4 кг (примерно половина стандартного баллона 24 кг)

Стоимость заправки стандартного баллона 24 кг СО2 примерно 700 руб, ½ баллона * 700 руб. = 350 руб.

Экономия в год на дозаправке холодильной системы 59 650 руб.

Общая оценочная экономия в год при конверсии оборудования 234 650 руб.

Приведённые данные по экономии оценочны, практика эксплуатации данного объекта покажет правильность оценки.

О холодильной установке и её конверсии

До конверсии

Блок камер состоит из 3-х малых и одной большой холодильной камеры, в каждой камере установлены ВОПы прямого кипения (DX-система). Температурный режим камер -18...-24 гр С. Централь, на основе 2 винтовых компрессоров, V-образного конденсатора и маслоохладителя термосильфонного типа, работающая на хладагенте R22, обеспечивала холодом весь комплекс. ЦХМ распологалась рядом с комплексом камер в 20-фунтовом контейнере,  конденсатор - на крыше контейнера.

По предварительным расчётам холодопроизводительность системы была сильно завышена

После конверсии

Конфигурация холодильной системы и температурные режимы холодильных камер были сохранены, а именно воздухоохладители прямого кипения (DX) хладагента, с оттайкой “снеговой шубы” электронагревателями, в качестве оборудования для низкотемпературных холодильных камер, согласно, технического задания (оптимизировано к данному комплексу камер). Потребная холодопроизводительность 41 кВт

В качестве хладагента, согласно ТЗ, выбран хладагент R744 (CO2).

Диоксид углерода — это природный хладагент, представляет собой бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом, химическая формула СО2. Благодаря своим свойствам он является идеальным хладагентом там, где необходимы безопасность и неизменность эксплуатационных характеристик.

В качестве ЦХМ использован холодильный двухкомпрессорный агрегат, на основе двухступенчатых компрессоров фирмы Dorin, с двумя выносными газоохладителями воздушного охлаждения, холодопроизводительность 42 кВт при температуре кипения -32 0С и температуре внешнего окружающего воздуха +27 0С.

Первый компрессор ЦХМ укомплектован частотным преобразователем, для плавного изменения холодопроизводительности, при изменяющихся внешних условий и изменении потребности в холоде.

Станции централизованного холодоснабжения (ЦХМ) оснащена системой отделения и возврата масла после коллектора нагнетания 1-ой ступени сжатия ЦХМ, в которую входит маслоотделитель, масляный фильтр, электронные регуляторы уровня масла в картерах компрессоров. Маслоотделитель циклонного типа, выполняет функцию накопителя масла. После маслоотделителя установлены смотровое стекло и фильтр, для очистки от загрязнения и контроля масла поступающего из маслоотделителя на электронные маслорегуляторы картеров компрессоров.

На ЦХМ, на всех линиях, для предотвращения недопустимого повышения давления установлены предохранительные клапана (ПК), который сведены в коллектор ПК. ПК ресивера выведены в щит ПК (ЩПК), устанавливаемый на улице.

ЦХМ имеет возможность посредством процессора Danfoss, автоматически переходить на разные режимы работы, а именно: транскритический и субкритический  - в зависимости от температуры окружающей среды.

Для работы холодильной установки предусмотрена система управления вентиляторами Газкулера и Интеркулера, которая поддерживает температуру паров выходящего из Газкулера и Интеркулера хладагента на заданном уровне.

Интеркулер укомплектован ЕС вентилятором, для плавного регулирования производительности гозоохладителя.

Газкулер, для плавного регулирования, укомплектован системой плавной регулировки производительности, а именно, для первого вентилятора – регулирование оборотов двигателя посредством частотного преобразователя, второй вентилятор подключается в случае необходимости процессором ЦХМ.

Холодильное оборудование было спроектировано, смонтировано и сдано в эксплуатацию фирмой ООО «Норд-СМ». Все мероприятия предусмотренные проектом и техническим заданием выполнены в полном объёме.

Автор статьи: технический специалист фирмы НОРД, Моисеев Владимир