氨制冷系统的重新认识及在冷藏行业中的扩大使用

    氨是一种碱性化学物质,无色,作为制冷剂已被使用达120年之久,由于其具有毒性和在空间积聚的浓度达到一定值时有潜在的爆炸危险,使得其在作为制冷剂使用时的应用场合受到了限制,目前主要应用于大中冷藏库的制冷机和一些工业建筑的空调冷源中作为制冷剂。不过近年来,当人们发现氟里昂对大气臭氧层有极大的破坏作用和/温室效应0后,氟里昂生产和使用受到限制或禁止,氨又重新在制冷和空调业受到关注,世界上许多国家和地区的相关研究机构已经投入了大量的人力物力致力于氨的安全性能的研究,以便扩大氨制冷剂在食品冷藏行业中的使用。

    1 重新认识氨制冷系统的原因

    小型制冷装置中采用的制冷剂氟里昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称,最早是由Thomes Midgley于1929~1930年间首先提出来作制冷剂使用的。由于氟里昂具有无毒、无味、不燃、不爆、热稳定和化学稳定性好、对金属材料的腐蚀性小等优点,因而得到迅速推广。然而自1974年以来,科学家们发现氯氟昂破坏大气臭氧层,进而危害地球的生态环境,为此联合国环保组织相继召开国际会议,于1987年签订了/蒙特利尔议定书0,提出将在全世界限制氯氟昂的生产和使用。这样才使氨制冷系统重新引起生产及使用者的重视。

    关于扩大氨制冷剂在食品冷藏行业的使用范围,是因为家用冰箱及小型冷藏库中使用的氟里昂R-12和R-22的替代物的缺陷,促使专家们重新认识并研究使用氨制冷装置。首先是欧洲的专家们提出来的,因为西欧国家对CFCs的替换方面提出了更为严格的要求。冰箱中制冷剂R-12和发泡剂R-11是5议定书6中规定的A类第一组受控物资,发达国家已经停止使用,发展中国家在2010年停止使用,而且制冷剂R-12的主要替代物R-134a不是R-12的等值替代物。R-134a应用在冰箱中存在一些问题,如: R-134a的GWP=0126稍高,目前其成本是R-12的3~4倍,同时设备中需更换干燥过滤器、压缩机及润滑油。而且新的润滑油(特别是酯类油)有极强的吸水性,在制冷系统中易造成冰堵的故障,这些问题均需改进。制冷剂R-22是5议定书6附件C中规定的过渡性物质,德国、瑞士、意大利已经禁用了HCFCs类物质,发展中国家将在2040年停止使用。目前R-22替代物还没有纯工质,均为HFCs混合物,混合工质在总体性能上不及R-22,各种各样的混合制冷剂基本上是共沸混合物,不可避免会泄漏,泄漏不均会造成设备运转性能的下降。另外,碳氢化合物作为制冷剂使用时,由于其可燃性和爆炸危险性,在生产和使用时要采用复杂的措施。如R-600a当充注量较大(使用在大容积冰箱上)时,若泄漏,体积浓度达到1.4%~7.8%时便会发生爆炸。因此碳氢化合物作为制冷剂只允许使用在充液量小于1kg的制冷系统中,而且这些制冷剂比空气重,其泄漏有更大的危险性。