船用制冷剂替代分析.doc

船用制冷剂替代分析 1前言 臭氧层的破坏和全球气候变暖是半前全球所面临的主要环境问题。由于制冷、空 调、热泵行业广泛采用的CFC及IICFC类物质对臭氧层有破坏作用以及产生温室 效应，使全世界的制冷、空调、与热泵行业而临严重的挑战。CFC与HCFC的替 代己成为当前国际性的热门话题。表1是一些常用的制冷剂。 表1常用制冷剂 氟利昂制冷剂 已淘汰的氟利昂CFC Rll、R12、R13 过渡期使用的氟利昂HCFC R22、 R123、 R124、 R142b HCFC混合制冷剂 R401、R402、R403 系列 可长期选择的氟利昂HFC R134ax R125、 R32、 R143a HFC混合制冷剂 R404A、R507A、R410A、R407 系列 非氟利昂类制冷剂 非氟利昂类制冷剂 R717(NH3) R290(C3H8)、R1270(C3H6) R170(C2H6) R600a(C4Hlo) R744(CO2) 非氟利昂类混合制冷剂 R290、 R600a 2船舶制冷装置制冷剂概况 船用制冷装置中普遍使用的是中压中温制冷剂R12和R22。R11和R22皆适用于 高温(100°C?0°C)、中温(0°C?-20°C)和低温(-20°C?-60°C)工况。由于R12 的优良制冷性能，其在制冷设备屮的应用长达60年Z久，仍在运营的一些上世 纪七八年代建造的船舶，主要采用的是R12制冷剂，到1997年的数据以上海地 区为例，国内船舶采H3R12的占到40%以上，而在90年代及最近一?段吋间建造 及改造的船舶考虑了 CFCs类制冷剂禁用，所以这些数据有了很大改观，现行运 营的新造船舶主要以R22为主，以屮国海运集团为例，到2001年底该公司400 余艘各类船舶在制冷空调系统屮采用R22占船舶总数的78%,R12占17%,R134a 约占5%。根据统计如今全球货物年海运量己达48亿吨，数以万计的江河船舶 和远洋船舶均设有各种空调和制冷装置。世界上冷藏船使用的制冷剂量达到 3875吨/年,其中85%以上为R22,其余为R11和其它制冷剂，而其中老龄船舶 冷藏集装箱几乎全部使用R12,其总量达到2475吨。但是R12已禁止使用，R22 仅限于过渡期(2030年以前)使用。H前某些船舶己明确规定不能使用CFOs和 HCFCs,因此船舶制冷剂的替代工作相汁紧迫。 3船舶制冷剂替代原则 从上世纪90年代以来，在制冷剂替代和相关的大气科学领域的研究上，学者们 达成共识，及替代不仅要看ODP及GDP值的大小，更重要的是看他们的大气寿 命、理论循环制冷效率、总的半量变暖影响TEWI、寿命期气候特性LOOP的指标。 国际制冷学会在2000年对新替代制冷剂的使用状况进行的调研结果表明，制冷 空调领域广泛使用R134a. R404A、R407C和R410A等HFC类新制冷剂，采用新制 冷剂并不用对设备进行很大的改动，R410A例外，因为它具有较高的冷凝床力。 压缩机发展趋势是采用 HFC 替代，Bitzer Car y 1 e—Car tier York Grasso 等制造厂H前有较多的产品除使用R22外，广泛使用HFC类制冷剂(R134a、R404A、 R407C、R410A,少量使用 R507)。 4替代制冷剂的选择 4.1替代制冷剂应具备的条件 选择替代制冷剂应考虑以下要求： 对环境的影响，即是否破坏臭氧层，是否加剧温室效应； 优良的热力性能； 安全性,如无毒,不可燃; 系统的耐久性，包括热力学、化学稳定性与材料以及材料、润滑油的相容性 等； 制造成本低，生产工艺简单，便于管理等。 4. 2 R12的替代选择 R134不破坏臭氧层，GWP值较低，对环境的影响很小。因R134a与R12的物理 特性相当接近,是替代R12的首选。自蒙特利尔议定书问世以来,R134a也是最 早被关注，研究最多的制冷剂。R134a与R12和R22的物理特性比较见表2。 特性 分类 分了式 分了 量 沸点 (°C) 液体密度 (40 °C) kg/dm3 气体压力 (0/40 °C) bar 临界 温 度°C 临界 压力 bar 毒性 ppm 燃 烧 性 ODP (R11 =1) GWP (CO2=1) R134a HFC ch2fcf2 102 -26.2 1.147 2.93/10.16 101 40.6 1000 无 0 1300 R12 CFC C2CI2F 102.9 -29.8 1.252 3.1/9.6 112 41.6 1000 无 1 8500 R22 HCFC chcif2 86.48 ? 40.84 1.131 5.0/153 96.13 49.86 1000 无 0.1 1700 R134a和R12的物理特性非常接近R134a的毒性也很小，不可燃