FALLSTUDIE
Ammoniak in einem Kältesystem oder die Sekundärseite von Ammoniak
Die Entwicklungen in der Kälteindustrie und die Umweltanforderungen haben dazu geführt, dass natürliche Kältemittel wie Ammoniak an Bedeutung gewonnen haben. In diesem Artikel erörtern wir die Eigenschaften von Ammoniak, die Grundsätze des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit und stellen den praktischen Einsatz in Ammoniak-Kältesystemen unseres langjährigen Kunden und Hauptlieferanten in der Ammoniak-Kältebranche, GEA Refrigeration Poland Sp. z o.o., vor.

Ammoniak R717, NH3 - was ist das?

Ammoniak wird durch die Synthese von Stickstoff und Wasserstoff gebildet. Dieseanorganische chemische Verbindung entsteht in der Natur als Produkt desZerfalls von eiweißhaltigen Substanzen. In der Industrie wird sie nach dem Haber-Bosch-Verfahren durch die Synthese von Stickstoff und Wasserstoff an Eisenkatalysatoren gewonnen.

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Ammoniak besteht aus einem Molekül Stickstoff und drei Molekülen Wasserstoff
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Was sind die Eigenschaften von Ammoniak, das zur Kühlung verwendet wird?

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Die chemischen Eigenschaften von Ammoniak

  • ein farbloses Gas
  • stark alkalisch
  • Hat einen eigenartigen, stechenden Geruch
  • Leicht löslich in Wasser
  • entflammbar, brennt mit einer charakteristischen gelben Flamme
  • chemisch aktiv
  • Siedepunkt -33,4°C
  • Reagiert chemisch mit Säuren unter Bildung von Ammoniumsalzen und mit chemisch aktiven Metallen unter Bildung von Amiden
  • Leichter als Luft - sammelt sich in den oberen Teilen von Räumen

Ammoniak in der Industrie

Die Verwendungszwecke von Ammoniak sind breit gefächert. Die erste Assoziation ist Kunstdünger, aber das ist nicht die einzige Industrie, in der es verwendet wird. Es wird auch bei der Herstellung von Sprengstoff oder Synthetikgeweben verwendet. Außerdem ermöglichen seine günstigen thermodynamischen Eigenschaften die Verwendung von Ammoniak als Kältemittel für Kältesysteme. Kältemittel für Kühlsysteme.

Ammoniak - Verwendung in der Kältetechnik. Vorteile von Ammoniak als Kältemittel

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  1. Hohe Energieeffizienz: Ammoniak ist eines der energieeffizientesten Kältemittel. Zum Beispiel kann 1 kg Ammoniak beim Verdampfungsprozess 1347 kJ absorbieren, während 1 kg R22-Freon nur 222 kJ absorbiert.
  2. Hohe Energieeffizienz.
  3. Umwelt: Ammoniak hat die geringsten Auswirkungen auf den Ozonabbau und die Umwelt von allen bisher bekannten Kältemitteln. Das gibt die Gewissheit, dass Anlagen, die Ammoniak verwenden, nicht den Beschränkungen unterliegen, denen synthetische Kältemittel unterliegen.
  4. Preis von Ammoniak: Der Preis für ein Kilogramm Ammoniak ist viel niedriger als der Preis für ein Kilogramm chemisches Kältemittel (Freon) - etwa der 100-fache Preisunterschied. Außerdem hat Ammoniak in der flüssigen Phase eine viel geringere Dichte als chemische Kältemittel.
  5. Weniger Rohrdurchmesser: Ammoniak benötigt im Vergleich zu chemischen Kältemitteln kleinere Druck- und Saugrohrdurchmesser.
  6. Wärmeaustausch: Dies ist einer der wichtigsten Vorteile von Ammoniak. Ammoniak charakterisiert sich durch einen viel höheren Wärmeübertragung im Vergleich zu chemischen Mitteln aus. Das führt dazu, dass Ammoniak-Wärmetauscher eine viel kleinere Wärmeaustauschfläche haben als chemische Wärmetauscher. Oberfläche haben als Wärmetauscher für chemische Kältemittel.

Kälteanlagen - Ammoniak als optimale Alternative zu F-Gasen

Nach der EU-Verordnung 517/2014 über sogenannte F-Gase sind die Grenzwerte für die Häufigkeit der Inspektionen von Kühlgeräten. In dieser Verordnung wird die Füllmenge anhand von CO2-Äquivalenten bestimmt und ist wie folgt definiert:

  • Von 5 bis 50 Tonnen CO2-Äquivalent: mindestens einmal alle 12 Monate oder mindestens einmal alle 24 Monate, wenn sie ein Lecksuchsystem installiert haben. Eine Ausnahme gilt für hermetisch verschlossene Anlagen, die F-Gase mit weniger als 10 Tonnen CO2-Äquivalent enthalten - wenn sie als hermetisch verschlossen gekennzeichnet sind, werden sie nicht auf Dichtheit geprüft;
  • von 50 bis 500 Tonnen CO2-Äquivalent: mindestens einmal alle 6 Monate oder mindestens einmal alle 12 Monaten, wenn sie ein Lecksuchsystem installiert haben;
  • Mehr als 500 Tonnen CO2-Äquivalent: Mindestens einmal alle 3 Monate oder mindestens einmal alle 6 Monate, wenn sie ein Lecksuchsystem installiert haben;

Die verbindlichen F-Gas-Vorschriften verbieten die Verwendung von R22 ab dem 1. Januar 2015. Bis 2018 wurde die Industrie außerdem dazu verpflichtet, die Gesamtmenge der verbrauchten F-Gase um 37% zu reduzieren. Das Ziel für 2030 ist es, die F-Gas-Produktion auf 21% des Wertes von 2015 zu reduzieren. 2015 als Zielfreisetzungsgrenze.

Der Faktor R404A ist bereits ab 2020 verboten. Zusätzlich zu all diesen Verschärfungen wird es zusätzliche Anforderungen für Systeme zurLeckagekontrollsysteme und strengere Inspektionsregelungen für Anlagen. Es ist wirtschaftlich nicht vertretbar, in Kälteanlagen auf Basis von F - Gasen zu investieren, zumal noch nicht alle Vorschriften bekannt sind. Für industrielle Kälteanlagen bleibt Ammoniak die einzig sinnvolle Alternative.

Ammoniak-Kälteerzeugung - Funktionsprinzip

Ammoniak-KühlungAmmoniak-Kälteanlagen funktionieren nach einem recht einfachen Prinzip. Gekochtes Ammoniak gelangt vom Tank zum Abscheider. Dort wird es dann einer Verklumpung undEnthermetisierung. Im nächsten Schrittgeht es durch einen Dämpfer, wo es sich mit dem heißen, gasförmigen Ammoniak vermischt und seine Temperatur verringert. Es nimmt die Wärme des Wassers auf, das durch den Verdampfer fließt und sich in einengasförmigen Zustand. Dieser Prozess wiederholt sich und hält die Kühlung aufrecht.

Ammmonia Kühlsystem - Schaltplan und sekundärseitige Erkennungsstelle

In dem unten abgebildeten Diagramm:

B - Ort der sekundärseitigen Ammoniak-Leckerkennung

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Diagramm einer typischen Ammoniak-Kälteanlage
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Sicherheit von Ammoniak-Kälteanlagen

Bei der Sicherheit von Ammoniak-Kälteanlagen geht es nicht nur um den effektiven Schutz von Industrieanlagen, sondern vor allem um den Schutz der menschlichen Gesundheit und des Lebens.

In diesem Artikel werden wir die Sicherheitsanforderungen an die Prozessanlage selbst erläutern. Um den ordnungsgemäßen Betrieb und die Wartung der Anlage zu gewährleisten, ist es notwendig, einAnlagenbetriebstagebuch zu führen. Ordnungsgemäße Log-Einträge sollten m.in. enthalten:

  • Datum der durchgeführten Wartungs-/Reparaturarbeiten, einschließlich der Wartung zur Gewährleistung einer korrekten NH3-Erkennung auf der Sekundärseite der Anlage
  • Detaillierte Beschreibung der durchgeführten Arbeiten
  • Angaben zu den Personen, die die Arbeiten durchführen
  • Angaben und Name des Unternehmens
  • Daten und Name des Unternehmens, das die Wartungs- und Reparaturarbeiten durchführt

Ammmoniakanlagen - Vorschriften

Spezifische Anforderungen hierfür sind in der NormPN-EN-378-4.

Wichtige Informationen über Ammoniak sind auch enthalten in. Verordnung des Ministers für Arbeit und Sozialpolitik vom 29. November2002 über die höchstzulässigen Konzentrationen und Konzentrationen von gesundheitsschädlichen Faktoren in der Arbeitsumgebung (Gesetzblatt 2002.217.1833)

Ammoniak im Sekundärkreislauf

Die Einschränkung bei der Verwendung von R717 ist die Wirkung auf Metalle. Während wasserfreies Ammoniak und seine wässrigen Lösungen keine Auswirkungen auf Eisen und Legierungen dieses Metalls haben, reagiert gesättigtes Ammoniak mit Zink, Kupfer und Kupferlegierungen. Das ist vor allem bei der Konstruktion von Kühlsekundärkreisläufen von Bedeutung.  Deshalb in Lösungen aufLösungen auf Ammoniakbasis einen Ammoniaknachweis im Sekundärkreislauf.

Für die ordnungsgemäße Bereitstellung der NH3-Ionendetektion sollte die Anlage im alkalischen Bereich (pH 8 ... 9) arbeiten.

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Ammoniak - Betriebsbedingungen des Sensors
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Anwendung des Ammoniak-Detektors in der Praxis

Das Folgende ist die Erfahrung der langjährigen Zusammenarbeit von JUMO Sp. z o.o. mit einem wichtigen Lieferanten in der Ammoniak-Kältebranche - GEA Refrigeration Poland Sp. z o.o.

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Detektionssystem in einer Ammoniak-Kälteanlage
JUMO-Erkennungssystem im Ammoniak-Kühlhaus von GEA Refrigeration Poland Sp. z o.o..
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Detektionssystem in einer Ammoniak-Kälteanlage
Der JUMO AQUIS 500 pH-Ammoniak-Messumformer ist auf der Metallstange sichtbar, und der JUMO Ammoniak-Detektor befindet sich auf dem Rohr in der Armatur
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Sicherheit bei Leckagen - Ammoniaksensor zur Lecksuche in flüssigen Lösungen

Die Wartung eines Ammoniakdetektors ist ein relativ einfacher Vorgang, aber es wird empfohlen, dass sie von einem autorisierten Service oder von dafür geschulten Personen durchgeführt wird. Eine gute Praxis ist es, den Detektor bei jeder halbjährlichen Inspektion der Anlage zu warten. Der Ammoniakdetektor kann in einem Temperaturbereich von - 8 ... + 30 ℃ eingesetzt werden. Es gibt auch Lösungen für Temperaturen im Bereich: -55 ... +30 ℃. Der Ammoniaksensor sollte in einem drucklosen System installiert werden, z. B. in einem Bypass, wenn herkömmliche Armaturen verwendet werden. Für anspruchsvollere Installationen wird eine selbstdichtende Armatur mit einer Doppelkammer verwendet, damit der Detektor in einem Drucksystem von 2 ... 3 bar (max. 6 bar) installiert werden kann. Dies ist die empfohlene Vorgehensweise.

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Armatura für Ammoniaksensor

Armatura ermöglicht den Ausbau des Ammoniaksensors aus dem System ohne Unterbrechung des Systembetriebs und schützt den Sensor vor Druckschäden. Das Medium selbst sollte sauber sein, frei von festen Verunreinigungen, Ölen usw. Falls nötig, verwende Filter.

Zusammenfassung

Angesichts der aktuellen Popularisierung der Ammoniak-Technologie und der Vorteile und Herausforderungen, die mit dem Einsatz dieser Technologie verbunden sind, erscheint der Einsatz vonAmmoniaksystemen die einzige wirtschaftlich tragfähige Lösung zu sein. Lösung. Es ist wichtig, die Betriebsanforderungen dieses Anlagentyps zu berücksichtigen, einschließlich des Sekundärteils. Nachlässigkeit auf der Sekundärseite kann zu großen finanziellen Verlusten und Ausfallzeiten der gesamten Anlage führen. Um einen sicheren und optimalen Betrieb der Anlage über viele Jahre hinweg zu gewährleisten, solltest du daran denken, sie regelmäßig zu warten.

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