CO2压缩机技术及应用(源自冰轮).ppt
WWW.YANTAIMOON.COM蒙特利尔协蒙特利尔协议议京都议定书京都议定书19871987年：蒙年：蒙特利尔议定书，特利尔议定书，限制限制ODPODP高的高的制冷剂使用制冷剂使用19971997年：京年：京都决议案，限都决议案，限制制GWPGWP高的制高的制冷剂使用冷剂使用进入后氟利昂时代进入后氟利昂时代WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2作制冷工质的特点作制冷工质的特点COCO2 2 是自然工质（是自然工质（ODP=0ODP=0， GWP=1GWP=1）良好的安全性，无毒，不可燃良好的安全性，无毒，不可燃蒸发潜热较大，单位容积制冷量高蒸发潜热较大，单位容积制冷量高优良的流动和传热特性优良的流动和传热特性充注量少，轴功率消耗低充注量少，轴功率消耗低良好的化学稳定性，相关材料化学反应少良好的化学稳定性，相关材料化学反应少 操作压力较高操作压力较高 临界点处在较低的温度下临界点处在较低的温度下：31.131.1 （88.088.0F F） CO CO2 2比空气重比空气重, ,封闭空间内封闭空间内, ,产生的混合气体足以令人窒息。产生的混合气体足以令人窒息。 TLV TLV安全极限：安全极限：NHNH3 3为为25ppm25ppm而而CO2CO2为为5000ppm (0.5%)5000ppm (0.5%)WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2、NHNH3 3等压焓图比较等压焓图比较WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2压焓图压焓图WWW.YANTAIMOON.COM制冷剂名称制冷剂名称R744R744R717R717R134aR134aR22R22消耗臭氧潜值（消耗臭氧潜值（ODPODP）0 00 00 00.0550.055全球变暖潜值（全球变暖潜值（GWPGWP）1 10 01300130071007100临界点临界点温度温度()()31.131.1133.0133.0101.7101.7112.0112.0压力（压力（MPaMPa）7.3727.37211.4211.424.0554.0554.1134.113凝固点（凝固点（）-56.55-56.55-77.7-77.7- -160-160标准沸点（标准沸点（）-78.4-78.4-33.3-33.3-26.2-26.2-40.8-40.800饱和压力（饱和压力（MPaMPa）3.493.490.4290.4290.2930.2930.500.50单位容积制冷量（单位容积制冷量（kJ/mkJ/m3 3） 2260022600438443842860286043444344相对价格相对价格0.10.10.20.23-53-51 1COCO2 2与常用制冷剂的比较与常用制冷剂的比较WWW.YANTAIMOON.COM COCO2 2在制冷空调领域的应用范围在制冷空调领域的应用范围 冷冷 冻冻-30-30 5555 热热 泵泵 6565 9595 作为载冷剂作为载冷剂 传递能量传递能量5-305-30COCO2 2的应用范围的应用范围烟台冰轮股份有限公司产品开发部COCO2 2压缩机技术压缩机技术WWW.YANTAIMOON.COM螺杆型谱螺杆型谱制冷制冷开启单级开启单级内容积比可调内容积比可调RCV内容积比可调内容积比可调RCU开启单机双级开启单机双级RCC低压级低压级RCL高压压缩机高压压缩机RCH半封半封RSH半封单机双级半封单机双级RSC空压机空压机单级单级ACS单机双级低压单机双级低压ACL 单机双级中压单机双级中压ACM增压机增压机AHC干式干式OFC工艺工艺喷油喷油OPC干式干式OFP喷液喷液OLPWWW.YANTAIMOON.COMLG单机单机螺杆压缩机型谱螺杆压缩机型谱LG单机双级单机双级LG双机撬块双机撬块BF空空调调半封半封BFD低低温温半封半封空空压压机机工工艺压缩艺压缩机机高高压压缩压压缩机机无油无油压缩压缩机机膨膨胀胀机机VLG单机单机BF半封单机双机半封单机双机氨氨半封半封LGT单机单机单单机机双级双级空空压压机机增增压压机机八十多个规格八十多个规格WWW.YANTAIMOON.COM相同制冷量，压缩机不同排量相同制冷量，压缩机不同排量WWW.YANTAIMOON.COM设计压力设计压力 Design pressure：5.0MPa转子刚性高转子刚性高 High rotor rigidity壳体强度高壳体强度高 High shell intensity密封压差大密封压差大 High sealing differential pressure 效率高效率高 High efficiency CO CO2 2螺杆压缩机螺杆压缩机 CO2 screw compressorRCH12 RCH16 RCH20 RCH25 RCH32150 300 600 800 1600WWW.YANTAIMOON.COMLG300压缩机WWW.YANTAIMOON.COMLG600LG600机组机组WWW.YANTAIMOON.COMLG800LG800机组机组WWW.YANTAIMOON.COM螺杆压缩机转子型线螺杆压缩机转子型线 Screw compressor rotor profile采用的组成齿曲线均为二次曲线及其共轭包络线 The tooth curves are conic and conjugated envelope效率高效率高 High efficiency易加工易加工 Easy to process受力均匀受力均匀 Even forcing -80-60-40-20020406080-72-3603672108144180WWW.YANTAIMOON.COM供油量大于滚动轴承，压缩机内部各泄漏通道密封好，压缩机效率高。承受大的径向力作为流体动力轴承，轴被油膜支撑起来 不存在机械磨损，无所谓轴承寿命 中心距滑动轴承滑动轴承轴承的选择轴承的选择WWW.YANTAIMOON.COM压缩机壳体设计压缩机壳体设计材料选择材料选择结构设计结构设计厚度计算厚度计算WWW.YANTAIMOON.COM间隙与效率间隙与效率 间隙对效率的影响间隙对效率的影响 泄漏三角泄漏三角型线优化型线优化 齿顶与气缸内壁齿顶与气缸内壁喷油密封喷油密封 接触线接触线在一定范围在一定范围 内对内对COP影响有限影响有限滑动轴承滚动轴承转子腔WWW.YANTAIMOON.COM循环油量与效率循环油量与效率大压差小压比大压差小压比油的循环量大，油的循环量大，效率影响较大效率影响较大WWW.YANTAIMOON.COM内容积比试验确定内容积比试验确定WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2螺杆压缩机组螺杆压缩机组WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2冷冻油的选择冷冻油的选择POEPOE较强的亲水力较强的亲水力PAOPAO难以回油难以回油推广使用矿物油推广使用矿物油烟台冰轮股份有限公司产品开发部COCO2 2复叠技术的应用复叠技术的应用WWW.YANTAIMOON.COM复叠系统流程复叠系统流程WWW.YANTAIMOON.COM优点：优点：在在-35-35以下的制冷需求中效率高以下的制冷需求中效率高减少了高温级循环的制冷剂充注量，是常规系统的减少了高温级循环的制冷剂充注量，是常规系统的1/101/10管路尺寸极小管路尺寸极小热气除霜的效率高热气除霜的效率高当需要两个制冷温区时，是很好的解决方案当需要两个制冷温区时，是很好的解决方案缺点：缺点：工作压力相对较高，特别是在热气除霜的情况下工作压力相对较高，特别是在热气除霜的情况下需要对系统停止运行时的压力进行有效控制需要对系统停止运行时的压力进行有效控制需要维护两种制冷剂的制冷系统需要维护两种制冷剂的制冷系统复叠系统的特点复叠系统的特点WWW.YANTAIMOON.COM系统设计压力系统设计压力( (饱和吸气温度饱和吸气温度):40bar(+5):40bar(+5) )安全阀设定安全阀设定:36bar(-10%MWP):36bar(-10%MWP)系统应急处理设定系统应急处理设定:34bar(-1:34bar(-1) )排气压力设定排气压力设定:30bar(-5):30bar(-5)COCO2 2冷凝温度和高温制冷剂蒸发温度的差值越小，冷凝蒸发器效率冷凝温度和高温制冷剂蒸发温度的差值越小，冷凝蒸发器效率越高。越高。随着冷凝蒸发器换热温差的增加，整个制冷系统的总效率会降低。随着冷凝蒸发器换热温差的增加，整个制冷系统的总效率会降低。NHNH3 3/ / CO CO2 2的复叠系统效率与其他制冷剂与的复叠系统效率与其他制冷剂与COCO2 2的复叠系统相比最高。的复叠系统相比最高。COCO2 2侧的设计参数（不采用热气融霜）侧的设计参数（不采用热气融霜）WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2侧设备侧设备 冷凝蒸发器冷凝蒸发器在在NHNH3 3/CO/CO2 2复叠制冷系统中既是复叠制冷系统中既是NHNH3 3侧的蒸发器，又是侧的蒸发器，又是COCO2 2侧的冷凝器，侧的冷凝器，NHNH3 3液在管程蒸发吸收热量，液在管程蒸发吸收热量， CO CO2 2气体在壳程被冷凝成液体。气体在壳程被冷凝成液体。 贮液器贮液器用来贮存用来贮存COCO2 2液体液体 气液分离器气液分离器用以分离用以分离COCO2 2压缩制冷系统中由蒸发器出来的压缩制冷系统中由蒸发器出来的COCO2 2气体中的液滴气体中的液滴 气液分离器顶部带有辅助蒸发器，在停机后能有效防止气液分离器顶部带有辅助蒸发器，在停机后能有效防止COCO2 2压力超压力超高高 维持机组或膨胀容器维持机组或膨胀容器 COCO2 2泵泵 干燥过滤器、节流装置等干燥过滤器、节流装置等 WWW.YANTAIMOON.COM系统各部分设计压力系统各部分设计压力采用热气融霜与其他融霜设计压力不同采用热气融霜与其他融霜设计压力不同桶泵压力有一个压力范围，停机维持机组开机信号桶泵压力有一个压力范围，停机维持机组开机信号WWW.YANTAIMOON.COM系统设计压力的选定系统设计压力的选定WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2系统的热气融霜流程系统的热气融霜流程COCO2 2压缩机压缩机COCO2 2泵泵COCO2 2 气液分离器气液分离器ICM阀阀1 ON / OFFICS阀阀2 ON / OFFICM阀阀2 ON / OFFICS阀阀1 ON / OFFICM3 电动调节阀电动调节阀 COCO2 2蒸发器蒸发器冷凝蒸发器冷凝蒸发器充霜蒸发器器充霜蒸发器器COCO2 2热气融霜热气融霜缺点：压力高缺点：压力高NHNH3 3热气融霜热气融霜缺点：缺点： NH NH3 3进入冷库进入冷库水融霜水融霜可采取的融霜方式可采取的融霜方式WWW.YANTAIMOON.COM实际实验结论实际实验结论 冰轮自主研发的冰轮自主研发的NHNH3 3/CO/CO2 2螺杆螺杆复叠制冷系统在蒸发温度为复叠制冷系统在蒸发温度为-45-45工况工况下，下，COPCOP比比NHNH3 3双级制冷系统双级制冷系统（理论计算的最佳配搭理论计算的最佳配搭）COPCOP高高8.88.8。WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2复叠系统的最优中间压力取决于很多参数复叠系统的最优中间压力取决于很多参数( (例如例如: :高温制冷剂的种类，高温制冷剂的种类，制冷负荷的类型等等制冷负荷的类型等等) )。1)1)具有中温区制冷负荷的系统：具有中温区制冷负荷的系统：衡量中间负荷和复叠效率衡量中间负荷和复叠效率l 中间压力应当尽可能的高，以降低高温级的负载。中间压力应当尽可能的高，以降低高温级的负载。l 中间压力的大小，由系统中中温制冷温度以及系统的压力决定。中间压力的大小，由系统中中温制冷温度以及系统的压力决定。l 中间负荷的大小中间负荷的大小2)2)没有中温区制冷负荷的系统没有中温区制冷负荷的系统l 中间温度由系统效率决定，中间温度由系统效率决定，l 考虑系统的承压能力。考虑系统的承压能力。COCO2 2复叠系统中间压力选择复叠系统中间压力选择WWW.YANTAIMOON.COM项目描述：项目描述：假定用户需要一台公称冻结能力假定用户需要一台公称冻结能力1200kg/h1200kg/h（以青刀豆计算）（以青刀豆计算）的流态化单体速冻装置，蒸发温度的流态化单体速冻装置，蒸发温度-45-45，冷凝温度，冷凝温度4040，则制冷量大，则制冷量大约约200kW200kW。采用。采用NHNH3 3/CO/CO2 2复叠制冷系统，具体复叠制冷系统，具体选型选型方案如下方案如下: : 一、压缩机组选型：一、压缩机组选型：1 1、确定中间温度：、确定中间温度：在已知低温级蒸发温度和高温级冷凝温度的基在已知低温级蒸发温度和高温级冷凝温度的基础上需要确定低温级的冷凝温度（中间温度）。础上需要确定低温级的冷凝温度（中间温度）。 按照用户要求，可以在样本按照用户要求，可以在样本曲线图上找到曲线图上找到40/-4540/-45工工况下的最佳中间温度况下的最佳中间温度-16-16。选型计算说明选型计算说明WWW.YANTAIMOON.COM2 2、低温压缩机选型低温压缩机选型：低温级对应的工况为：低温级对应的工况为-16/-45,-16/-45,依据样本依据样本低温压缩机性能参数，查得该工况下制冷量约比用户要求的冷量略低温压缩机性能参数，查得该工况下制冷量约比用户要求的冷量略高的压缩机机型，并计算低温级冷凝负荷高的压缩机机型，并计算低温级冷凝负荷3 3、高温压缩机选型高温压缩机选型：设定冷凝蒸发器换热温差：设定冷凝蒸发器换热温差55，可得高温压缩机，可得高温压缩机的工况，可以直接从的工况，可以直接从NH3NH3制冷压缩机样本的性能参数表，制冷压缩机样本的性能参数表，按照复叠制按照复叠制冷系统冷量匹配原则，冷系统冷量匹配原则，高温级的制冷量须略大于或等于低温级的冷凝高温级的制冷量须略大于或等于低温级的冷凝负荷负荷1.051.05倍，查得压缩机选型倍，查得压缩机选型4 4、修订中间温度、修订中间温度：由于压缩机机型已确定，理论排气量配比为定值，：由于压缩机机型已确定，理论排气量配比为定值，所以需对假设的中间温度进行修正。根据修正后的中间温度查表得其所以需对假设的中间温度进行修正。根据修正后的中间温度查表得其制冷量，是否可以满足低温级需求制冷量，是否可以满足低温级需求选型计算说明选型计算说明WWW.YANTAIMOON.COM COCO2 2阀门采用阀门采用danfossdanfoss电动阀，控制灵敏、精度高电动阀，控制灵敏、精度高 COCO2 2泵的额定流量按泵的额定流量按1212倍循环倍率圆整选择倍循环倍率圆整选择 CO CO2 2泵泵 注意气液分离器的供液高度与泵之前的供液管路阻力对应的高度注意气液分离器的供液高度与泵之前的供液管路阻力对应的高度之差必须大于泵的气蚀高度，避免运行时泵发生气蚀之差必须大于泵的气蚀高度，避免运行时泵发生气蚀5 5、低温侧辅机选型（续）低温侧辅机选型（续）： COCO2 2系统停机后，随着环境温度升高，系统停机后，随着环境温度升高，系统压力升高，当压力升高到设定系统压力升高，当压力升高到设定压力后，辅助制冷机组开机压力后，辅助制冷机组开机 选取按压缩机制冷量每选取按压缩机制冷量每1000KW,1000KW,选取选取4KW4KW（-15-15）的辅助机组）的辅助机组 根据实际情况选用（冻结、冷库）根据实际情况选用（冻结、冷库）6 6、配置辅助制冷机组：、配置辅助制冷机组：选型计算说明选型计算说明WWW.YANTAIMOON.COM在复叠系统中，在复叠系统中，高温级压缩机必须在低温级的压缩机启动前启动高温级压缩机必须在低温级的压缩机启动前启动。否则，。否则，低温级的压缩机可能会因为压力过高而无法工作。低温级的压缩机可能会因为压力过高而无法工作。高温级压缩机启动条件高温级压缩机启动条件: :l高温级的负荷需求高温级的负荷需求l低温级的需求低温级的需求对系统进行充注相同的操作顺序对系统进行充注相同的操作顺序。l先对系统的高温级进行制冷剂充注先对系统的高温级进行制冷剂充注l然后启动高温级。然后启动高温级。l将将COCO2 2充注至系统的低温级中。充注至系统的低温级中。冷凝蒸发器的高温级膨胀阀要和高温级的压缩机同时启动。冷凝蒸发器的高温级膨胀阀要和高温级的压缩机同时启动。系统控制注意事项系统控制注意事项WWW.YANTAIMOON.COM与其他系统的与其他系统的COPCOP比较比较WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2的气液比特点的气液比特点WWW.YANTAIMOON.COM如果水超过在如果水超过在COCO2 2系统中的溶解限制值，当温度低于系统中的溶解限制值，当温度低于0 0的时候，水将的时候，水将结冰，产生的冰晶可堵塞控制阀、电磁阀、过滤器或其他设备结冰，产生的冰晶可堵塞控制阀、电磁阀、过滤器或其他设备干燥过滤器尽量设置在低温区干燥过滤器尽量设置在低温区COCO2 2的含水量控制的含水量控制WWW.YANTAIMOON.COM急剧的温度下降会对系统材料会造成巨大的冲击，进而导致材料急剧的温度下降会对系统材料会造成巨大的冲击，进而导致材料损坏。损坏。COCO2 2/NH/NH3 3复叠系统多数的致命泄漏发生在复叠系统多数的致命泄漏发生在COCO2 2和和NHNH3 3之间的冷凝蒸发之间的冷凝蒸发器中，器中，COCO2 2接触接触NHNH3 3时，将立即生成铵基甲酸铵，铵基甲酸铵具有腐时，将立即生成铵基甲酸铵，铵基甲酸铵具有腐蚀性蚀性避免急剧降温和系统泄漏避免急剧降温和系统泄漏WWW.YANTAIMOON.COM丰润工程图片丰润工程图片通过实际工程案例比较，通过实际工程案例比较，NHNH3 3/CO/CO2 2复叠制冷系统和单机双级自动螺杆复叠制冷系统和单机双级自动螺杆制冷系统工程初投资基本持平！制冷系统工程初投资基本持平！ WWW.YANTAIMOON.COM丰润工程系统运行费用丰润工程系统运行费用1 1、NHNH3 3/CO/CO2 2复叠制冷系统对应的是流态化单冻机复叠制冷系统对应的是流态化单冻机MVLD1500MVLD1500，进货温度为，进货温度为1010，出货温度为，出货温度为-22-22，半小时产量为，半小时产量为875kg875kg，低温压缩机耗电量为，低温压缩机耗电量为27.9kWh27.9kWh，高温压缩机耗电量为，高温压缩机耗电量为39kWh39kWh，压缩机总耗电量为，压缩机总耗电量为66.9kWh66.9kWh。单位。单位质量冻品耗电量为质量冻品耗电量为76.45 kWh/76.45 kWh/吨。吨。2 2、压缩机压缩机S8-125S8-125一台和一台和S4-125S4-125两台对应的是流态化单冻机两台对应的是流态化单冻机MVLD1000MVLD1000，进，进货温度为货温度为1010，出货温度为，出货温度为-22-22，半小时产量为，半小时产量为647.5kg647.5kg，活塞压缩机，活塞压缩机耗电量为耗电量为55.66kWh55.66kWh，单位质量冻品耗电量：，单位质量冻品耗电量：86Kwh/86Kwh/吨。吨。NHNH3 3/CO/CO2 2复叠制冷系统比复叠制冷系统比NH3NH3双级制双级制冷系统节电冷系统节电 11.1%11.1%，效果明显。效果明显。 COCO2 2单冻机同样的库温蒸发温度高单冻机同样的库温蒸发温度高3 3度度WWW.YANTAIMOON.COM威海久业项目威海久业项目WWW.YANTAIMOON.COM屋内屋内NH3NH3泄漏的危险度泄漏的危险度需要大量的需要大量的NH3NH3冷媒冷媒系统简单系统简单不存在不存在屋内屋内泄漏的危险度泄漏的危险度极少量的极少量的NHNH3 3冷媒冷媒系统复杂系统复杂COCO2 2做载冷剂做载冷剂WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2载冷剂载冷剂的压焓图的压焓图WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2换热效率（效率高、不衰减）换热效率（效率高、不衰减）WWW.YANTAIMOON.COM载冷剂载冷剂 Coolant粘度粘度 Viscosity密度密度 Density比熱比熱 Specificheat流量流量 Flow泵电机泵电机 Pump motor管径管径 Pipe diametermPa skg/m3kcal/Kkgm3/hrkWA氯化钙盐水氯化钙盐水 CaCl2 brine(29.9wt%)21.113130.62948.2 11125甲酸甲酸Formate (FP-40)9.3813750.62446.4 7.5125CO20.166106671.431.6 1.125/32和其他载冷剂比和其他载冷剂比 Comparing with the other coolant：黏度低黏度低 Low viscosity 换热换热COPCOP高高 High heat exchanging COP比热大比热大 High specific heat流量小流量小 Low flowCOCO2 2做载冷剂做载冷剂 CO2 as the coolant氯化钙盐水氯化钙盐水 甲酸甲酸CO2WWW.YANTAIMOON.COMCOCO2 2作载冷剂的管路比较作载冷剂的管路比较不变不变增大增大WWW.YANTAIMOON.COM 泵循环供液和直接供液组成泵循环供液和直接供液组成的混合系统。的混合系统。复叠和载冷剂双系统复叠和载冷剂双系统烟台冰轮股份有限公司产品开发部COCO2 2压缩机的其他应用压缩机的其他应用WWW.YANTAIMOON.COM 采用采用COCO2 2高压压缩机，设计压力高压压缩机，设计压力50Kg50Kg 热泵机组出水温度不超过热泵机组出水温度不超过9595，已，已接近临界循环接近临界循环 实验热泵机组在临界点附近的点稳定运行的条件，观察试验现象实验热泵机组在临界点附近的点稳定运行的条件，观察试验现象 机组在出水温度机组在出水温度8585、9090时时copcop值值 蒸发器的换热性能，回油情况蒸发器的换热性能，回油情况 冷凝器的换热性能，油的分离状态及流动情况冷凝器的换热性能，油的分离状态及流动情况 润滑油在各设备中的状态、分层情况、分离情况润滑油在各设备中的状态、分层情况、分离情况 最佳的油温范围最佳的油温范围R134aR134a高温热泵研究高温热泵研究WWW.YANTAIMOON.COM制热效率曲线制热效率曲线没有进行压缩机及换热器的个性设计，只是为了试验出变没有进行压缩机及换热器的个性设计，只是为了试验出变化规律，没有可以追求效率化规律，没有可以追求效率WWW.YANTAIMOON.COM全热回收机组全热回收机组高压压缩机可以在高压压缩机可以在氨工质的高压级热泵机组或者是作为热回收机组使氨工质的高压级热泵机组或者是作为热回收机组使用用，有需要热水的工厂均可以使用这样的机组进行系统的节能。出水有需要热水的工厂均可以使用这样的机组进行系统的节能。出水温度最高可以到温度最高可以到8585。WWW.YANTAIMOON.COM全热回收机组全热回收机组WWW.YANTAIMOON.COM煤层气增压机组煤层气增压机组WWW.YANTAIMOON.COM请批评指正！请批评指正！希望得到领导专家的帮助希望得到领导专家的帮助感谢聍听感谢聍听!58 结束语结束语
