船用制冷剂替代分析

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1、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当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HCFC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的替代已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CFCRll、R12、R13过渡期使用的氟利昂HCFCR22、R123、R124、R142bHCFC混合制冷剂R401、R402、R403系列可长期选择的氟利昂HFCR134a、R125>R32、R143aHFC混合制冷剂R404A>R507A、R410A、R

2、407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、R600a2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R22oR11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)_L况。由于R12的优良制冷性能，其在制冷设备中的应用长达60年之久，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，国内船舶采用R12的占到

3、40%以上而在90年代及最近一段时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耍以R22为主，以中国海运集团为例，到2001年底该公司400余艘各类船舶在制冷空调系统中采用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已达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Rl1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

4、)使用。目前某些船舶已明确规定不能使用CFCs和HCFCs,因此船舶制冷剂的替代工作相当紧迫。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0DP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、总的当量变暖影响TEWI、寿命期气候特性LCCP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,釆用新制冷剂并不用对设备进行很大的改动，R410A例外，因为它具冇较高的冷凝压力。压缩机发展趋势是采用HFC

5、替代，Bitzer、Caryle—Carticr>York>Grasso等制造厂目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)04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：(1)对环境的影响，即是否破坏臭氧层，是否加剧温室效应；(2)优良的热力性能；(3)安全性，如无毒,不可燃;(4)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;(5)制造成本低，生产工艺简单，便于管理等。4.2R12的替代选择R134a不破坏臭氧层，GWP值较低，对环境的影响很小。因R134

6、a与R12的物理特性相当接近，是替代R12的首选。H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。特性分类分了式分子量沸点(°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)R134aHFCch2fcf2102・26.21.1472.93/10.1610140.61000无01300R12CFCc2ci2f102.9-29.81.2523.1/9.611241.61000无18500R22HCFCchcif286.48-4

7、0.841.1315.0/15.396.1349.861000无0.11700R134a和R12的物理特性非常接近R134a的毒性也很小，不可燃，安全性能较好。与R12相比，R22的沸点更低，故它的应用范围更广。R22的饱和压力比R12高65%左右，即使在低温工况下，蒸发压力仍大于大气压力。在允许使用HCFCs的情况下，R22可以替代R12,因为与R134a相比，R22的生产工艺简单、制造成木低、应用范围广。目前R22也