當(dāng)前R22制冷劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀和替代品的發(fā)展前景

[摘 要]自2007年9月在加拿大蒙特利爾召開的《蒙特利爾議定書》第19次締約方會議，通過了加速淘汰HCFCs的調(diào)整方案。其中規(guī)定發(fā)達(dá)國家2010年HCFCs的使用量減少75%，2015年減少90%，2020—2030年只保留0.5%用于維修；對于發(fā)展中國家，HCFCs的用量以2009年和2010的平均水平為基準(zhǔn)，2015年減少15%，2020年減少35%，2025年減少67.5%，2030—2040年，只留2.5%用于平時的維修使用。其中R22被限定2020年淘汰。中國作為是世界上最大的R22的生產(chǎn)國，因此其的生產(chǎn)情況和替代品的選擇變得尤為重要。

[關(guān)鍵詞]R22制冷劑；生產(chǎn)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TB64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0226-01

1 當(dāng)前 R22制冷劑在行業(yè)中的發(fā)展

制冷行業(yè)制冷劑仍然是HCFC類制冷劑，其中R22作為替代R12的重要工質(zhì)，上個世紀(jì)末以來獲得了高速發(fā)展。因其對臭氧層的破壞很小ODP值（臭氧破壞系數(shù)）僅0.05，有一定的GWP值（溫室效應(yīng)潛能值）為1700，所以制冷空調(diào)產(chǎn)品的制冷劑選用上R22占據(jù)十分重要的地位，人們在R22制冷劑的設(shè)計、制造、運行、維修等方面已成功地積累了數(shù)十年的經(jīng)驗，正是由于R22的ODP值為0.05，對臭氧層有一定的破壞作用。因此，也被列為必須被取代的制冷劑。但這對已經(jīng)成型的制冷方面的企業(yè)無疑是致命的打擊，如上游的制冷劑行業(yè)、整機制造企業(yè)等在內(nèi)的中國空調(diào)制冷行業(yè)整體。HCFC的提前淘汰首先將給中國的制冷劑生產(chǎn)企業(yè)帶來革命性的影響。

2 當(dāng)前R22制冷劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀

氟化工的原材料比較豐富，良好的投資環(huán)境、廣闊的市場空間及相對低廉的制造成本，成為氟化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力。據(jù)統(tǒng)計，螢石、氟化氫、氟化鋁、HCFC-22的產(chǎn)量均居全球第一，且氟化工市場總體上正以15%～20%的速度增長，與美國、日本、歐盟一道成為世界4大氟產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費區(qū)。但是，氟化工產(chǎn)品大都是廉價的初級產(chǎn)品，高附加值品種、高尖端領(lǐng)域的市場仍然被國外產(chǎn)品所主導(dǎo)和占據(jù)。國內(nèi)HCFCs的生產(chǎn)概況HCFCs主要包括HCFC-22，HCFC-142b，HCFC-141b和HCFC-123等，其中，以HCFC-22為主，占到了全部HCFCs量的約70%。HCFC-22可作為制冷劑、發(fā)泡劑等ODS消費用途，也可以作為原料生產(chǎn)PTFE高分子材料.據(jù)中國制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計[3]：在HCFCs行業(yè)消耗總額中R22占到99%，2008年國內(nèi)家用空調(diào)使用的R22大約為5.71萬噸，商用空調(diào)的使用的R22大約為4.13萬噸，HCFCs的使用總量達(dá)到10.46萬噸，目前每年仍以20%以上的速度增長，預(yù)計到2013凍結(jié)用量為13.81萬噸。

3 制冷劑的發(fā)展趨勢

3.1 制冷劑替代品選擇原則

從制冷行業(yè)的健康、長久、可持續(xù)發(fā)展出發(fā)，制冷劑的選擇不僅要遵守《蒙特利爾議定書》和《京都議定書》，同時要保證環(huán)保、安全，擁有良好的熱力性能等。因此，選擇替代制冷劑應(yīng)該遵守以下原則：

（1）臭氧損耗潛值ODP和變暖影響總當(dāng)量TEWI盡可能的小；

（2）優(yōu)良的熱力性能；

（3）制冷劑的毒性可燃性低，有較高的安全性；

（4）系統(tǒng)的耐久性，包括熱力學(xué)、化學(xué)穩(wěn)定性和材料與潤滑油的相容性等；

（5）制冷劑的制造成本要低，生產(chǎn)工藝要簡單，便于推廣；

3.2 新一代制冷劑的趨勢

在環(huán)保和可發(fā)展的大趨勢下。急需解決的R22的替代品的發(fā)展方向會在哪呢？經(jīng)歷了前三代[7]的發(fā)展，在第四代的研究中把目標(biāo)的著重點重新設(shè)在了第一代制冷劑的身上已經(jīng)是大部分專家的共識。第一代制冷劑即可再生天然工質(zhì)。主要包括氨、二氧化碳及丙烷等碳?xì)浠衔?，還包括水、空氣以及用于低溫制冷的甲烷、氦、氮等。CO2最具競爭力，在可燃性和毒性有嚴(yán)格限制的場合，CO2是最理想的。CO2制冷劑是一種安全無毒、不可燃的自然工質(zhì)，不破壞臭氧層，溫室效應(yīng)系數(shù)GWP=1，價格低廉，不需回收，可降低設(shè)備報廢處理成本。CO2的熱力性質(zhì)很好，單位容積制冷量為人工制冷劑的3～10倍。經(jīng)過汽車空調(diào)的實驗，CO2系統(tǒng)的效率雖比R12系統(tǒng)的效率低一些，但是CO2系統(tǒng)的效率提高具有很大的潛力。因此，CO2系統(tǒng)成為新一代制冷劑中關(guān)注的重點。但其的單一使用存在著諸多問題需要解決，所以天然劑的在復(fù)合使用系統(tǒng)應(yīng)是未來的發(fā)展趨勢。如其中CO2與氨復(fù)疊式系統(tǒng)就是一種可行性非常強的替代品。如上所述，CO2制冷劑是一種具有很大潛力的天然制冷劑。但是，CO2的臨界溫度僅31.1℃，即高于該溫度就無法冷凝。利用復(fù)疊系統(tǒng)，解決了該問題。CO2/NH3復(fù)疊式制冷系統(tǒng)可揚長避短，發(fā)揮了二種制冷劑的優(yōu)點，避開了它們的缺點，其特點是：

（1） 二種制冷劑均為天然物質(zhì)，純CO2液體比NH3液便宜，ODP和GWP可視為0。

（2） 二種制冷劑各自成為一個獨立制冷系統(tǒng)，CO2在低壓級運行，而NH3則在高壓級運行。這樣既避免了CO2制冷系統(tǒng)的冷凝壓力超臨界壓力，采用復(fù)疊式系統(tǒng)不僅能夠滿足環(huán)保的要求，而且能夠滿足工業(yè)安全的要求。

（3） 系統(tǒng)更為緊湊，減少了系統(tǒng)灌氨量。CO2低壓級吸入壓力約1.3MPa。

（4） 排出壓力3.5MPa，大大降低了系統(tǒng)承受的壓力。

（5） CO2的運動粘度較低，在0℃時飽和液體運動粘度為氨的5.2%且飽和蒸汽的運動粘度只是氨的31%，這樣可以提高CO2流速而壓降不會太大。節(jié)流后各回路間制冷劑的分配比較均勻，使CO2系統(tǒng)有更少的回路、更高的系統(tǒng)負(fù)荷、更緊湊的蒸發(fā)器。

（6） CO2單位容積制冷量相當(dāng)高，在0℃為NH3的5.18倍，這意味著相同的制冷負(fù)荷下，CO2制冷壓縮機的部件尺寸、閥門、管道的截面積比NH3制冷系統(tǒng)小，CO2的系統(tǒng)灌注量也少，相應(yīng)減少單位冷量的軸功率，故CO2/NH3制冷系統(tǒng)在滿負(fù)荷和50%負(fù)荷時，它的單位冷量耗功均低于雙級NH3系統(tǒng)，這些優(yōu)點體現(xiàn)在節(jié)省系統(tǒng)的基建投資和日常的運行費用。

（7） 庫房內(nèi)的蒸發(fā)器中運行的是CO2，克服了氨的安全問題。文獻(xiàn)[13]報道了一個實際裝置的配置，該系統(tǒng)CO2的蒸發(fā)溫度為-42℃，冷凝溫度-11℃，CO2充

注量2500kg，氨的充注量240kg。CO2回路配備兩往復(fù)式壓縮機，制冷量分別為210kW和140kW，循環(huán)貯液器4.745m3。

4 結(jié)語

在當(dāng)前環(huán)保與節(jié)能的的倆大前提下，制冷劑朝著天然可再生發(fā)展已避不可免，《蒙特利爾議定書》協(xié)議書已經(jīng)明確規(guī)定各個國家要在未來幾年內(nèi)淘汰HCFCs，含氟制冷劑產(chǎn)品的最大生產(chǎn)和消費基地，而其中R22制冷劑的產(chǎn)品份額占到了90%。未來幾年內(nèi)R22制冷劑的替代品的發(fā)展將會對制冷空調(diào)行業(yè)的制冷發(fā)展以及新型天然制冷劑的應(yīng)用產(chǎn)生非常大的影響。在目前的各種制冷劑替代品的探索中，想要找到一種更復(fù)雜的化合物制冷劑來完美替代目前已經(jīng)非常成熟的HCFCs幾乎是不可能的，而與之相對的第一代制冷劑的環(huán)保和節(jié)能性引起了廣泛的注意，但是單一的使用某一種天然物質(zhì)顯然很難克服其本身性質(zhì)上的缺陷，但混合和重疊幾種不同的天然物質(zhì)卻能使其成為可能。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛海萍.R22氟利昂制冷劑的替代[J].壓縮機技術(shù)，2011，No.22703：27-29.

[2]王鑫，李宗帥，徐強，孫森.當(dāng)前制冷劑替代品發(fā)展態(tài)勢及我國制冷劑生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].制冷與空調(diào)，2011，v.1101：110-115.

[3]楊昭，吳曦，尹海蛟，劉煥衛(wèi).低溫室效應(yīng)HCFCs替代物性能分析[J].制冷學(xué)報，2011，v.32；No.13701：1-6.

作者簡介：

漆彬（1988.2）男；民族：漢族；籍貫：湖南省永州市祁陽縣、2014年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)機械工程專業(yè)?，F(xiàn)供職廣東美的暖通設(shè)備有限公司，結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)工程師崗位，碩士學(xué)位、主要從事商用多聯(lián)機空調(diào)研發(fā)，郵編：528311