Вывод озоноразрушающих веществ и фторсодержащих газов в Российской Федерации
  • Арктический совет
  • Нефко
  • Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации
  • МЦНТИ
Назад

Технологии для рыбохозяйственного комплекса

Рыболовные, рыбоперерабатывающие и рефрижераторные суда

По данным Международной морской организации (ММО) в мире насчитывается около 4,6 миллиона рыболовных судов. При этом лишь около 64 000 из них — моторные суда длиной от 24 метров и более, предназначенные для эксплуатации в открытом море.

Холодильное оборудование промысловых, перерабатывающих и транспортных судов

Тип судна Период лова Холодильное оборудование
Небольшие лодки Несколько часов Как правило, не оснащаются холодильными системами, загружаются льдом на берегу
Средние и большие суда коммерческого класса До двух недель Резервуары для охлажденной морской воды, генераторы льда
Большие суда промышленного класса (траулеры) До нескольких месяцев Полный спектр оборудования для хранения и переработки рыбы, включая аппараты шоковой заморозки, плиточные скороморозильные аппараты, резервуары охлажденной морской воды и генераторы льда
Рефрижераторные суда Не ведут самостоятельный промысел, предназначены для приема рыбной продукции от рыболовных судов и доставки ее в порт Низкотемпературные холодильные установки рефрижераторных трюмов для хранения замороженных грузов
Перерабатывающие суда Предназначены для переработки в море улова, полученного от промысловых судов Полный спектр оборудования для хранения и переработки рыбы, включая аппараты шоковой заморозки, плиточные скороморозильные аппараты, резервуары охлажденной морской воды и генераторы льда

Холодильные технологии на судах рыбохозяйственного комплекса

  • Рассольное охлаждение — погружение выловленной рыбы в резервуар с насыщенным солевым раствором, охлажденным при помощи чиллеров примерно до -20°C. Замороженная таким способом рыба хранится непосредственно в резервуаре или в холодном трюме.
  • Охлаждение в резервуаре с морской водой, доведенной при помощи чиллеров или тающего льда до температуры, близкой к точке замерзания (примерно до -2°C). Применяется в жарком климате перед помещением выловленной рыбы на лед.
  • Заморозка рыбного филе плиточными скороморозильными аппаратами. Поддоны с рыбой помещаются между морозильных плит, в которых расположены испарители хладагента. Охлаждение происходит за счет контакта продукта и морозильных плит.
  • Шоковая заморозка крупных частей и рыбы целиком происходит за счет обдува воздухом, охлажденным до температуры -40°C … -70°C.
  • Воздушное охлаждение применяется на многих этапах переработки и хранения рыбы применяется. Например, для хранения замороженной продукции в холодном трюме поддерживается температура воздуха около -25°C.

Холодоснабжение судового оборудования может осуществляться автономно или централизованно. Последний вариант чаще используется на больших судах промышленного класса. Как правило, для централизованного холодоснабжения используются системы с насосной подачей хладагента, поддерживающие два уровня температуры испарения: около -38°C для морозильных агрегатов и около -8°C для прочих нужд.

Для организации воздушного охлаждения могут применяться установки прямого испарения (DX).

Хладагенты холодильного оборудования судов рыбохозяйственного комплекса

По данным доклада Группы по технологической и экономической оценке ЮНЕП за июнь 2016 года, до 70% рыболовного флота продолжает использовать озоноразрушающий ГХФУ-хладагент R-22 с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП).

На судах, построенных за последние два десятилетия, встречается холодильное оборудование, использующее озонобезопасные, но обладающие значительным ПГП ГФУ-хладагенты R-404A и R-507.

Вновь строящиеся или модернизируемые суда оснащаются аммиачными и каскадными (аммиак/CO2) холодильными установками.

Рыбоперерабатывающие предприятия

Для переработки рыбы на берегу используются те же холодильные технологии и оборудование, что и на судах: плиточные скороморозильные аппараты, шоковая заморозка и воздушное охлаждение. Отсутствие жестких ограничений по габаритам, характерных для судового оборудования, позволяет обеспечить более высокую производительность.

Типичные системы холодоснабжения оборудования береговых перерабатывающих предприятий

Небольшие предприятия Одноконтурные установки непосредственного испарения, как правило, с компрессорами поршневого типа, использующие синтетические хладагенты, углеводороды или СО2
Крупные предприятия Охлаждение воды: одноконтурные установки с затопленным испарителем. Хладагент – аммиак, для снижения объема заправки используется вторичный холодоноситель (пропиленгликоль)
Заморозка: двухкаскадные установки с затопленными испарителями и компрессорами винтового и поршневого типов. Хладагент – аммиак. Для снижения объема заправки аммиак можно использовать только в высокотемпературном контуре, а в низкотемпературном – СО2.

Холодильные и морозильные склады и хранилища

Индустрия холодного хранения представлена объектами вместимостью от десятков до тысяч кубических метров.

Склады, предназначенные для хранения продукции при температуре от -1 до +12°C, называют холодильными.

Склады, в которых поддерживается температура ниже -18°C, называют морозильными.

Для холодоснабжения холодильных и морозильных складов и хранилищ в большинстве случаев используются системы непосредственного испарения хладагента, состоящие из конденсатора, испарителя, компрессора, расширительного вентиля, устройств управления и обеспечения безопасности.

Системы холодоснабжения складов по степени распространения

Крупные склады Часто Системы с насосной циркуляцией хладагента (аммиака).
Иногда Каскадные холодильные системы. Как правило, в качестве хладагента в низкотемпературном контуре используется диоксид углерода, в высокотемпературном — аммиак.
Очень редко Системы на основе аммиачно-водяных абсорбционных холодильные машин.
Небольшие склады Часто Системы непосредственного испарения хладагента, использующие ГФУ и ГХФУ в качестве хладагента.
Реже (недавно построенные или модернизированные склады) Системы непосредственного испарения хладагента, использующие природные хладагенты (диоксид углерода, аммиак).
Редко Системы с вторичным холодоносителем (водой, рассолом, пропиленгликолем и другими).

Особенности холодильных технологий для рыбного хозяйства

Холодильное хозяйство рыбной промышленности представляет собой непрерывную «холодную цепь», в которой низкотемпературное воздействие на продукцию не прекращается с момента заготовки сырья до потребления продукта.

Холодильное оборудование рыбохозяйственного комплекса отличается широтой ассортимента и разнообразием конструкций.

Главная особенность судового оборудования — устойчивость к коррозии, вибрации и качке. Материал конденсаторов, охлаждаемых морской водой, должен быть устойчив к воздействию как морской воды, так и хладагента. При использовании синтетических хладагентов трубы кожухотрубных конденсаторов могут выполняться из медно-никелевого сплава. При использовании аммиака применение сплавов меди недопустимо, поэтому теплообменники таких систем выполняют из титана, устойчивого и к морской воде, и к аммиаку.

На оборудование берегового размещения не накладываются ограничения, касающиеся защиты от коррозии, вибрации и качки. Отсутствие жестких ограничений по габаритам позволяет добиваться большей производительности.

Генераторы льда

Основная масса льда для охлаждения рыбы после вылова (на судах или береговых предприятиях) вырабатывается льдогенераторами.

На судах обычно устанавливают генераторы, вырабатывающие не требующий дробления лед (чешуйчатый, снежный), а также генераторы жидкого (перекачиваемого) льда, который представляет собой смесь переохлажденной подсоленной или морской воды и микроскопических кристаллов льда (не более 0,01 мм).

Жидкий лед не наносит рыбе механических повреждений и термических ожогов (что возможно при использовании колотого и чешуйчатого льда), обеспечивает полное обволакивание и теплосъем со 100% поверхности рыбы.

Генераторы льда могут быть выполнены в виде отдельного испарительного блока или единого агрегата с компрессором и конденсатором. В конструкции, как правило, используются стандартные комплектующие — компрессоры (обычно, поршневого типа), терморегулирующие компоненты и прочее.

Судовые генераторы льда защищаются от воздействия морской воды и качки.

Разные модели генераторов используют хладагенты как синтетического (R-22, R-404A, R-507 и другие), так и природного (аммиак, диоксид углерода) происхождения.

Морозильные аппараты

Для более длительного хранения рыбу подвергают замораживанию. Чаще всего для этого используют скороморозильные воздушные установки и плиточные аппараты с температурой замораживания до -35 … -45°C.

Плиточные скороморозильные аппараты

Плиточные аппараты используются для заморозки блоков, одинаковых по форме и размеру, и близких по весу. Для заморозки применяют контактный или полуконтактный способы. В первом случае продукт в блок-форме размещается между испарительными плитами. При работе аппарата наборы плит сжимаются и вступают в контакт с продуктом. При полуконтактном способе в контакт с продуктом вступает только нижняя испарительная плита. Верхняя часть обдувается холодным воздухом.

Плиточные аппараты контактной заморозки делятся на горизонтальные и вертикальные. В аппаратах обоих типов продукт прижимается к испарительным плитам системой гидравлики. Плиты горизонтальных аппаратов располагаются в горизонтальной плоскости, и продукция, предназначенная для заморозки, укладывается на них как на полки. Расположенные вертикально плиты вертикальных скороморозильных аппаратов образуют ячейки, в которые при помощи рыбонасоса или ленточного погрузчика загружается рыба. По окончании заморозки гидравлический механизм раздвигает морозильные плиты, после чего готовые блоки выгружаются.

Береговые аппараты контактной заморозки могут выполняться как в виде моноблока, когда все элементы помещаются на одной фундаментной раме, так и в раздельном исполнении, где каркас плиточного аппарата, компрессорный агрегат и конденсатор располагают на отдельных рамах с последующей обвязкой.

Чтобы уменьшить высоту аппаратов судового исполнения, гидроцилиндры располагают по сторонам от плит. Также для уменьшения габаритов корпус аппарата не теплоизолируется, или теплоизолируется незначительно, двери из конструкции либо исключаются полностью, либо заменяются на шторы с ручным или электрическим приводом. В большинстве случаев в таких аппаратах применяется насосная схема подачи хладагента.

Для холодоснабжения в плиточных скороморозильных аппаратах обычно используются поршневые или винтовые компрессоры на хладагентах как синтетического (R-22, R-404A, R-507), так и природного (аммиак, диоксид углерода) происхождения.

Аппараты воздушной заморозки

Аппараты воздушной заморозки замораживают продукцию (рыбу и морепродукты) циркулирующим потоком холодного воздуха. Продукция при этом не деформируется, однако сама процедура занимает больше времени, чем заморозка контактным способом.

Существует несколько типов таких морозильных аппаратов:

  • камера воздушной заморозки представляет собой объемную конструкцию, собранную из сэндвич-панелей с замковым соединением. Для обеспечения сквозного перемещения продукции, двери в камере располагаются с двух сторон. Продукт, подлежащей заморозке, укладывается в сетчатые поддоны с подложкой, затем поддоны устанавливаются на транспортировочные рамы, закатываются в камеру и размещаются на стеллажах. Поток холодного воздуха подается через потолок.
  • спиральные морозильные аппараты представляют собой спиральный многоярусный конвейер с низкотемпературной холодильной установка на базе поршневых или винтовых компрессорных агрегатов с конденсаторами воздушного охлаждения и шок-фростерами. Продукция движется по спиральному конвейеру снизу-вверх и обдувается холодным воздухом температурой до -35 … -45°C. С верхнего яруса замороженная продукция ссыпается в бункер или подаётся на дополнительный транспортёр.
  • скороморозильные туннели — выполняются в виде туннеля, по которому на тележках или ленточном конвейере движутся поддоны с продукцией, обдуваемые холодным воздухом. Замораживание может быть периодическим или непрерывным, время замораживания одной партии в среднем составляет до 45-60 минут.

Аппараты воздушной заморозки, как правило, собираются на заказ с учетом потребностей конкретного предприятия. Для холодоснабжения обычно используются поршневые или винтовые компрессоры на хладагентах как синтетического (R-22, R-404A, R-507 и др.), так и природного (аммиак, диоксид углерода) происхождения.

Глазировочные установки

Глазированием называют процесс образования на поверхности замороженной рыбы тонкого слоя льда, препятствующего испарению воды из замороженных тканей.

Глазурь получают, на несколько секунд погружая мороженную рыбу (поштучно или блоками) в воду, охлажденную до +1 … +2°C, или орошая мороженный продукт под душем с последующей заморозкой.

На больших береговых глазировочных линиях производительностью несколько тонн в час для охлаждения воды используют отдельно стоящие чиллеры.

Универсальные глазировочные машины оросительного и погружного типов производительностью 500 … 800 кг/ч оснащаются встроенными чиллерами, имеющими холодопроизводительность в несколько киловатт.

Холодильные камеры и склады

По функциональному назначению холодильные склады и комплексы делятся производственные, распределительные и портовые (для кратковременного хранения).

  • Холодильные склады производственного типа обычно находятся на территории пищевых производств. Они используются для охлаждения и заморозки продукции и последующего ее хранения.
  • Холодильные склады распределительного типа используются для кратковременного хранения продукции, которая распределяется по торговым точкам.
  • Холодильники для кратковременного хранения (портовые холодильники) служат «перевалочным пунктом» при транспортировке продукции, и, как правило, размещаются в непосредственной близости от транспортных путей.

Для хранения мороженой рыбы используют помещения (камеры), изолированные от внешних теплопритоков и оборудованные охлаждающими устройствами для поддержания постоянной температуры.

Стены камер изготавливаются из сэндвич-панелей, толщина которых зависит от температурного режима. Конструкция дверей зависит от технологии разгрузки и погрузки.

Температурный режим в холодильной камере поддерживается компрессорно-ресиверными агрегатами, расположенными вне термоизолированного контура камеры. Внутрь камеры помещается воздухоохладитель, а конденсатор воздушного охлаждения монтируется на улице.

Для холодоснабжения временных сборно-разборных камер могут использоваться моноблоки, объединяющие в одном корпусе компрессорно-конденсаторный агрегат и воздухоохладитель. Моноблок встраивается в боковую стену камеры воздухоохладителем внутрь. Компрессор и конденсатор при этом остаются снаружи.

Современные подходы к повышению энергоэффективности оборудования

Для повышения уровня безопасности, производительности и энергоэффективности новых и действующих береговых и судовых холодильных установок используются следующие подходы:

  • строгое соблюдение норм безопасности на всех этапах от проектирования до утилизации;
  • переход на природные хладагенты (аммиак, диоксид углерода и др.), снижение количества заправляемого хладагента и минимизация утечек;
  • применение современных технологических решений (электронно-коммутируемые электродвигатели, оттайка горячим газом, частотные преобразователи, теплообменники нового поколения);
  • использование надежных высококачественных компонентов, обеспечивающих безотказную работу оборудования в течение всего срока службы.

Показателем энергоэффективности холодильных установок, как правило, служит холодильный коэффициент, представляющий собой отношение холодопроизводительности к затраченной для получения холода энергии.

Природные хладагенты

Аммиак

Системы на аммиаке (R-717), включая тепловые насосы для обогрева воздуха и подогрева воды, потребляют значительно меньше электрической энергии по сравнению с системами на ГХФУ и ГФУ. Для дополнительного снижения энергопотребления аммиачных установок применяют оптимизацию температур конденсации и кипения, многоступенчатое сжатие, инверторное регулирование скорости вращения компрессоров, насосов и вентиляторов теплообменных аппаратов.

Аммиак широко используется в промышленном холодильном оборудовании. Конструкция современных аммиачных холодильных систем отличается высокой герметичностью, кроме того, раннему обнаружению утечек способствует резкий запах хладагента. По мнению экспертов, ежегодный объем утечек из систем, работающих на аммиаке, не превышает 2%, в то время как для систем на ГФУ этот показатель может доходить до 30%.

Диоксид углерода (CO2, R-744)

В условиях холодного и умеренного климата при равных прочих условиях энергоэффективность холодильного оборудования на диоксиде углерода (CO2, R-744) может быть выше, чем у аналогов на ГФУ, на величину до 30%.

Углеводородные хладагенты

По термодинамическим свойствам углеводороды близки к традиционным синтетическим хладагентам (ГХФУ, ГФУ), совместимы с материалами и смазками, используемыми с традиционными хладагентами. При этом углеводороды имеют природное происхождение, отличаются нулевой озоноразрушающей способностью и крайне низким потенциалом глобального потепление. Единственный недостаток углеводородов – способность воспламеняться при воздействии высоких температур в присутствии воздуха. Эта особенность требует строгого соблюдения стандартов безопасности при проектировании, обслуживании и эксплуатации холодильных систем, а также соответствующей подготовки персонала.

Примеры систем на природных хладагентах

Система с насосной подачей хладагента R-717 (аммиака)

Система с насосной подачей хладагента R-717 (аммиака)

Отличительная особенность таких систем заключается в том, что на линию всасывания компрессора поступает не перегретый, а насыщенный пар хладагента. Благодаря этому обеспечивается более эффективная работа компрессора. Кроме того, такие системы отличаются более высокой производительностью испарителя, так как для охлаждения используется вся поверхность теплообмена, в отличии от систем с непосредственным кипением, где ее часть используется для перегрева пара.

Хладагент в виде парожидкостной смеси поступает в отделитель жидкости, выполняющий также функцию циркуляционного ресивера, где разделяется на жидкую и газообразную фракции. Жидкий хладагент насосом подается на испаритель, где частично выкипает и в виде парожидкостной смеси поступает обратно в отделитель. Газообразная фракция всасывается компрессором и нагнетается в конденсатор.

Каскадная система непосредственного кипения с насосной подачей хладагента

Каскадная система непосредственного кипения с насосной подачей хладагента

Установка состоит из двух последовательных холодильных контуров на различных хладагентах. В высокотемпературном контуре может использоваться аммиак (R-717) или углеводородный хладагент пропан (R-290). В низкотемпературном контуре используется диоксид углерода (R-744).

Высокотемпературная часть каскада охлаждает конденсатор низкотемпературной части, а также холодоноситель (СО2) для среднетемпературных потребителей. Конденсатор высокотемпературной части охлаждается окружающим воздухом.

Хладагент, охлажденный в низкотемпературном контуре, насосами подается из ресивера к потребителям. Низкотемпературная часть каскада работает в субкритическом цикле.

Каскадная система с промежуточным холодоносителем

Каскадная система с промежуточным холодоносителем

В такой системе промежуточный холодоноситель охлаждается при помощи чиллера и насосами подается потребителям.

В качестве хладагента в чиллере могут использоваться, например, аммиак (R-717) или пропан (R-290). Холодоносителем выступает диоксид углерода (R-744).

Для каждого температурного уровня организуются свои контуры хладагента и холодоносителя. Конденсаторы охлаждаются окружающим воздухом.

Транскритическая бустерная система на CO2

В транскритическом цикле отвод тепла осуществляется без конденсации хладагента, так как происходит при температуре, превышающей критическую точку. Поэтому в конструкции таких систем используют не конденсатор, а газоохладитель.

Бустерной называют систему, в которой хладагент (CO2) проходит две стадии сжатия. Низкотемпературный компрессор нагнетает его на порт всасывания среднетемпературного компрессора через промежуточный охлаждающий теплообменник.

Транскритические бустерные системы отличаются высокой эффективностью при использовании в местах с умеренным и холодным климатом, способны обеспечивать потребителей низко-, средне- и высокотемпературным холодом. Для повышения эффективности таких систем (в том числе – в теплом климате) могут применяться такие технологии, как рекуперация тепла, параллельное сжатие, испарительное охлаждение поверхности газоохладителя и другие.

Транскритическая бустерная система на CO2

Технологические решения

Конденсатор

  • Уменьшение разницы температур на конденсаторе с 15К до 10К в летний период способно снизить энергопотребление на величину до 10 … 15%.
  • Уменьшение диаметров трубок конденсатора значительно уменьшает как внутренний объем теплообменного аппарата, так и его материалоемкость. Трубки могут быть выполнены из нержавеющей стали с повышенной коррозионной стойкостью, а алюминиевое оребрение защищено слоем эпоксидной смолы или специальным покрытием.
  • Для повышения эффективности работы, конденсаторы оснащаются системами орошения или адиабатическими предохладителями воздуха.
  • Применение электронно-коммутируемых (EC) электродвигателей с постоянными магнитами и плавное регулирование скорости вращения, способно уменьшить энергопотребление конденсатора до 87%.
  • Микрорифление внутренней поверхности трубок увеличивает площадь поверхности теплосъема, сохраняя габариты теплообменника.

Испаритель

  • Оттайка испарителя горячим газом существенно повышает энергоэффективность и безопасность холодильной установки. При такой оттайке часть газообразного хладагента с линии нагнетания после маслоотделителя направляется в испаритель, и, проходя через проточную часть теплообменного аппарата, оттаивает его. По мере движения через прибор охлаждения пары хладагента охлаждаются и конденсируются, высвобождая потенциал скрытой теплоты конденсации рабочего вещества. Сконденсировавшаяся парожидкостная смесь отводится из испарительной системы.

Клапанные станции

  • Клапанные станции существенно снижают риск утечки хладагента за счет уменьшения количества сварных соединений, повышают энергоэффективность благодаря меньшему гидравлическому сопротивлению, упрощают и ускоряют проектирование и монтажу холодильных систем.

Полезные ссылки

Уважаемый посетитель! Сайт www.ozoneprogram.ru использует файлы cookie и похожие технологии, чтобы с помощью достоверной и персонализированной информации улучшить работу сайта, повысить его эффективность и удобство. Продолжая просмотр сайта, вы соглашаетесь на использование файлов cookie в соответствии с предупреждением об использовании файлов cookie на сайте www.ozoneprogram.ru. Если вы не согласны с использованием файлов cookie, настройте браузер или откажитесь от посещения сайта.