[发明专利]一种大型冷库气体膨胀制冷系统及其制冷方法

说明书

技术领域

本发明属于制冷领域，具体涉及一种大型冷库制冷系统及其制冷方法。

背景技术

氟利昂是几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称。我们生活中常用到的空调、冰箱、冷气机等大多采用氟利昂做制冷剂。由于氟利昂化学性质稳定，且是有机物，具有不燃、低毒、介电常数低、临界温度高、易液化等特性，因而广泛用作冷冻设备和空气调节装置的制冷剂。

然而氟利昂会大量消耗臭氧物质，是臭氧层破坏的元凶。氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

根据资料，2003年臭氧空洞面积已达2500万平方公里。臭氧层被大量损耗后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。据分析，平流层臭氧减少0.01%，全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%，即意味着因此引起失明的人数将增加1万到1.5万人。

为此，我国出台了一项旨在保护臭氧层的措施，2010年后将全面禁止使用氟利昂。按照有关部门制定的日程表：到2010年，我国将全面禁止生产和使用消耗臭氧层的物质--氟里昂。按照这个日程表，我国将从1999年7月1日开始把氟里昂的生产和消费水平冻结在1995～1997年的平均水平上，以后逐年减少。2010年1月1日，氟利昂被我国禁止使用。然而，由于替代氟利昂的制冷剂价格高，并且制冷效果远不如氟利昂，所以直至2013年8月1日，我国仍然在使用氟利昂。而且据有关人员调查，未来数年甚至数十年内，我国氟利昂的使用量将仍然会居高不下，保护臭氧层的形势也将依然十分严峻。

常规的冷库制冷机，是利用氟利昂作为制冷剂，通过压缩氟利昂，然后换热器换热，降低氟利昂的温度，使氟利昂液化，然后通过节流效应，进一步降低氟利昂的温度，再将低温的氟利昂与冷库中的空气采用间壁式换热，以降低冷库中的温度。

发明内容

本发明提出一种大型冷库气体膨胀制冷系统及其制冷方法，解决了现有技术中冷库在制冷的时候消耗氟利昂的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种大型冷库气体膨胀制冷系统，包括气体进口切换阀，还包括气体过滤器，气体进口切换阀依次与气体压缩机、气体换热器相连，气体换热器与透平膨胀机相连，透平膨胀机与冷气进风管相连，冷气进风管设置在冷库内，冷库内还设有热气出风管，热气出风管与气体换热器相连，气体换热器还与气体过滤器相连，气体压缩机、气体进口切换阀均与PLC控制模块相连，PLC控制模块上连有冷库温度探头。

所述气体压缩机和气体换热器之间还设有气体干燥切换阀，气体干燥切换阀的一个输出端与气体干燥器相连，气体干燥器的输出端与气体换热器相连。

所述热气出风管设置在冷气进风管上方。

气体换热器还与气体排放阀相连，气体排放阀与PLC控制模块相连。

一种大型冷库气体膨胀制冷系统制冷方法，是按照下述方式进行的：

（1）气体经过气体过滤器后过滤掉气体中的颗粒杂质和灰尘；

（2）过滤后的气体经过气体进口切换阀进入气体压缩机，被压缩后进入气体换热器；

（3）气体换热器内的气体初步降温后进入透平膨胀机进行膨胀降温，之后进入冷气进风管；

（4）冷气进风管内的冷气释放到冷库当中，而冷库中的热气流通过热气出风管收集后送入气体换热器，之后再次进入气体进口切换阀。

步骤（2）中气体被气体压缩机压缩之后分为两种形式，第一种形式是干燥度达到要求的气体经过气体干燥切换阀进入气体换热器，第二种形式是干燥度不达标的气体经过气体干燥切换阀进入气体干燥器进行干湿度调节，之后再进入气体换热器。

步骤（4）中从气体换热器出来的气体分为两种形式，第一种是冷库内的浊气通过气体排放阀放掉，第二种是不含浊气的气体直接回到气体进口切换阀，为下一循环做好准备。

进入气体过滤器的气体是空气或者氮气。