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1、超节能相温库及应用超节能相温库及应用李喜宏天津科技大学天津捷盛东辉保鲜科技有限公司2023年4月8日2023年中国制冷展专题研讨会2 目 录 一、国内外冷链产业技术背景 二、相温库设计与应用理论 三、相温库关键技术 四、应用案例分析 五、相温库性价比分析1.1 国内外果蔬冷链产业现状年度指标美国荷兰以色列中国1915冷藏能力(万吨)1244-冷链率(%)30-4033-损耗率(%)20-306-8-1948 冷藏能力(万吨)8602900.28-冷链率(%)50-6050-6020-30-损耗率(%)8-3088-2020 冷藏能力(万吨)41601145139.98500冷链率(%)70-8
2、080-9084-9710损耗率(%)1-53-5320-30人均冷藏量(kg)130673.9167.335.71国内外冷链产业与技术背景3发达国家果蔬冷链率高达70%-80%,损耗仅3%-5%,冷链装备制造市场饱和,果蔬保鲜技术专家改行,但发展中国家的果蔬冷链率20%,损失高达30%-40%,若我国果蔬冷链达70%,约需3亿吨,按当前年新增量10倍计,约需要30-50年。1.2 国外国外冷链产业技术背景(1)1755年英国威廉年英国威廉.卡伦发明的制冷设备引发的卡伦发明的制冷设备引发的冷库冷库和冷冻库和冷冻库(2)1927年英国基德和韦斯特发明年英国基德和韦斯特发明气调库气调库(3)197
3、2年日本山根昭美发明年日本山根昭美发明冰温库冰温库 其中,1962年美国博格发明减压库,还有辐照、高压、光照、电场、磁场、臭氧等辅助技术。第一次-冷库,1851年澳大利亚工程师詹姆斯发明第二次-气调库,1927年英国剑桥大学基德和韦斯特博士发明第三次-冰温库,1972年日本山根昭美博士发明能耗增加15%能耗增加20%41.3 国内国内果蔬冷链产业技术背景(1)1962年,年,于北京建造第一座冷库冷库。(2)1984年,年,于北京南苑建造第一座气调库气调库。(3)1995年,年,李喜宏发明第一座微型冷库微型冷库,约占产地新增总量60-70%。(4)2011年,年,李喜宏发明相温库相温库,2013
4、年于新疆伊犁建成世界第一座特大型万吨级相温库。1962年-建造第一座50吨冷库1995年-建造第一座微型冷库2011年-建造第一座1万吨相温库1984年-建造第一座20吨气调库51.4 冷链高能耗“卡脖子”难题国内外冷链产业技术背景冷库运行能耗主要分为有效能耗、无效能耗和刚需能耗,其中,果蔬冷藏无效能耗约占50%,分别为冷风机盘管结霜无效做功35%+融霜3%+融霜余热5%+加湿3%+加湿余热4%。我国世界宣言:2030年碳达峰、2060年碳中和。传热约30%结霜约30%呼吸热约30%冷冻库冷冻库冷库冷库 传热约50%结霜约50%呼吸热融霜耗能库体传热50%50%融霜耗能库体传热40%40%20
5、%0冷库-18冷库6 目 录 一、国内外冷链产业技术背景 二、相温库设计与应用理论 三、相温库关键技术 四、应用案例分析 五、相温库性价比分析72.1 相温库结构 相温库由母库+子库组成,其中,母库如同传统冷库,子库为如同传统气调库,但气密不保温,子库为厚度0.6mm普通瓦楞彩钢板,母库与子库的墙体四周间距0.5m、顶与顶间距1m,匹配制冷、气调、防腐设备。相温库设计8相温库与气调库对比92.2 相温库第一理论:温度波动系数Q10相温库应用理论 1884年,荷兰化学家雅可比范特霍夫(Jacobus HendricusVant Hoff)发现温度系数温度系数Q10,也就是温度绝对作用,在0-35
6、内,果蔬保鲜温度梯度每相差10,呼吸消耗相差2-3倍,1901年获首届诺贝尔奖。我们创新温度相对作用,温度波动系数Q10,波动每相差10倍、呼吸消耗相差1-1.5倍,Q10=Q10。5.01.00.5-0.5-1.0-5.0 0冷链环境温度波动示意 10.0-10.0 设备融霜产生热负荷,机组通风不畅等 电价低谷开机;冷藏车中关闭制冷机组等缺乏操作间、缓冲间,围护结构传热等缺乏专业管理人员设备因素成本因素设施因素人员因素货物呼吸热等其他因素温度波动产生原因温度波动产生原因102.3 相温库第二理论:传热不传质机制相温库应用理论 传统冷库/气调库/冰温库的冷风机与果实放在同一个贮藏间内,冷风机将
7、冷量传递给果实的同时,又将果实水分带走,导致果实失水萎蔫,进而代谢失调。我们创建母库冷风机耦合辐射致冷子库降温,进而使果实降温但又不带走水分果实降温但又不带走水分的的“传热不传质传热不传质”新机制新机制,根治冷链无效高能耗。11 目 录 一、国内外冷链产业技术背景 二、相温库设计与应用理论 三、相温库关键技术 四、应用案例分析 五、相温库性价比分析123.1 子母相耦合控温均匀 当母库控温1、子母库温差2时,子库点对点最大温差约0.3。3 相温库关键技术9项相温库结构效果图133.2 冷风机不结霜 以容积500m子库为例,母库冷风机的盘管蒸发面积100,匹配除霜电热管功率10KW,运行92天除
8、霜水量仅4.6kg,对照冷库高达211.5kg,减少97.8%。相温库关键技术之二143.3 不加湿恒湿 相温库的子库气密不保温,果实堆垛外罩打孔大帐保湿,在不加湿的情况下,大帐内湿度96%-98%。传统冷库容积500m3,一般匹配超声加湿器1台,功率1.2KW,加湿量12kg/h,每天运行约12-13h,耗能14.4KW、同时产生余热约28KW。相温库关键技术之三打孔大帐保湿打孔大帐保湿相温库子库湿度场测评相温库子库湿度场测评153.4 子母库联动原位差压预冷 果垛外罩打孔塑料大帐,自然对流协同大帐顶部的微型轴流风机(功率1.5W)辅作用,预冷效率提高50%,无需二次搬运作业省工约60%。相
9、温库关键技术之四原位立式隧道差压预冷示意图原位立式隧道差压预冷示意图静压微管静压微管163.5 恒温恒湿气调 研制出水浴恒湿和冷凝降温装备,解决传统气调设备回气湿度20%、温度25问题,控制子库温度00.1,湿度95%-98%。相温库关键技术之五大型一体式三效恒温恒湿大型一体式三效恒温恒湿气调气调设备设备173.6 间歇熏脱防霉以葡萄保鲜为例,高浓度SO2 2000mg/kg处理30min,强碱吸脱,每隔15天处理1次,红提葡萄贮藏146天,果实SO2残留量仅3.1mg/kg,低于美国FAD法规10mg/kg和中国标准(GB2760-2014)50mg/kg,比冷库的比冷库的SO2残留量减少残
10、留量减少83.9%,且设备零腐蚀。相温库关键技术之六间歇熏脱定量防霉设备间歇熏脱定量防霉设备18相温库与冷库对比相温库与冷库对比3.7 流相防腐 研制出流相防腐装备,封闭贮藏环境的空气内循环就像流水不腐、户枢不蠹一样流水不腐、户枢不蠹一样,抑制致病菌代谢,达到防腐效果。相温库关键技术之七O3CO2O3CO2CO2O3H2OH2OH2OCO2O3H2O设备后部整体可拆,便于维修。设备后部整体可拆,便于维修。设备前进风口设备前进风口0.8m1.5m1.6m0.8m1.5m风机风机A0.6m轴流风机进风口轴流风机进风口纳米涂层除尘过滤网纳米涂层除尘过滤网静电除尘除菌过滤网静电除尘除菌过滤网电子制冷机
11、电子制冷机O3发生器,发生器,I+I-超声恒湿器超声恒湿器水槽水槽A-A纵向剖面图纵向剖面图紫外线杀菌除菌装置紫外线杀菌除菌装置环状型电磁场环状型电磁场等离子释放体等离子释放体193.8 充分利用自然冷源 以中国辽宁北镇市(北纬N41/东经E121)子库容120m3 为例,葡萄2018年10月1-4日采收入库,11月2日-次年3月9日期间,充分利用昼夜自然冷源通风降温,其中,制冷设备累计停用制冷设备累计停用102天天,当气温高于-3时停止通风,启动制冷设备,智能控制母库温度-21、子库-1-00.1,相温库总耗电量相温库总耗电量1831.6KW,对照冷库耗电,对照冷库耗电6087.5KW,节电
12、,节电69.9%。相温库关键技术之八相温库冷库004000500060007000总耗电量(KW)相温库与冷库耗电量对比相温库与冷库耗电量对比203.9 精准控温波动0.1 相温库的子库温度波动0.1,因而气调设备运行频次较少30%以上,相当于气调份额节能30%。相温库关键技术之九21相温库技术新产品4大系列气调相温库 相温集装箱冷藏相温库 冷冻相温库22 单元防腐、双环气调、三效恒湿、四阶控温、内外因素五大联控的“12345”技术体系。23防腐设备防腐设备气调设备气调设备加湿设备(加湿设备(备用备用)制冷设备制冷设备内因内因外因外因相温库技术“12345”体系 目 录
13、一、国内外冷链产业技术背景 二、相温库设计及应用理论 三、相温库关键技术 四、应用案例分析 五、相温库性价比分析24葡萄1万吨相温库案例1 授权国家发明专利授权国家发明专利ZL201210357020.5;ZL201210352135.5国内外首座相温库-新兴际华伊犁农牧科技发展有限公司1万吨红提葡萄相温气调库25糖心苹果3万吨相温库案例2 苹果分级包装生产线 红旗坡3万吨特大型相温库26 目 录 一、国内外冷链产业技术背景 二、相温库设计及应用理论 三、相温库关键技术 四、应用案例分析 五、相温库性价比分析27 在几乎不增加造价的情况下,节能50%、省工50%、保鲜效果提高50%。相温库性价
14、比分析指 标相温库冰温库气调库冷库库体与设备(元/kg)3.23.23.22.8土建与附属配套(元/kg)1.01.01.01.0合计(元/kg)4.24.24.23.8100万吨总投资(亿元)42424238库型用 电人 工维 修总成本(万元)耗电量(万度)年成本(万元)人数(人)年成本(万元)故障率(次/万吨)年成本(万元)-18冷库24500510512655-18相温库9012162360冷库9000450060相温库45002250247215.42327.4相温库与冰温库、气调库和冷库性投资对比分析100万吨相温冷链项目运营成本对比分析 投资与标准气调库、冰温库相当 比传统冷库高10.5%能耗降低50%,节电7500万/年 人工成本降低318万元/年 设备维护费用降低80%总运行成本降低50%以上28引领创建结构冷链学引领创建结构冷链学谢谢聆听!