CO2在冷庫中應用是否為最好選擇

1、淺談CO2一、C02作為制冷劑的歷史在19世紀末至20世紀30年代前，CO（R744），氨（R717）,SO（R764）,22氯甲烷（R40）等曾被廣泛應用。1850年，最初是由美國人AlexanderTwining提出在蒸汽壓縮系統(tǒng)中采用CO作為制冷劑，并獲英國專利1。21867年，ThaddeusSCLowe首次成功使用CO應用于商業(yè)機，獲得了英國2專利。于1869年制造了一臺制冰機。1882年，CarlvonLinde為德國埃森的FKrupp公司設(shè)計和開發(fā)了采用CO2作為工質(zhì)的制冷機。1884年，WRaydt設(shè)計的CO壓縮制冰系統(tǒng)獲得了英國15475號專利。澳大2利亞的JHarrison

2、設(shè)計了一臺用于制冷的CO裝置獲得了英國1890號專利。21886年，德國人FranzWindhausen設(shè)計的CO壓縮機獲得了英國專利。英2國的J&EHall公司收購了該專利，將其改進后于1890年開始投入生產(chǎn)。19世紀90年代美國開始將CO應用于制冷。21897年KroeschellBros鍋爐公司在芝加哥成立了分公司，生產(chǎn)CO壓縮機。2年前后，CO制冷壓縮機才被廣泛應用在舒適性空調(diào)中。2年，在教堂的空調(diào)系統(tǒng)中得到應用。1925年，干冰循環(huán)用于空氣調(diào)節(jié)。1927年，在辦公室的空調(diào)系統(tǒng)中得到使用。1930年，在住宅的空調(diào)系統(tǒng)中得到使用，后來又被用于各種商業(yè)建筑和公共設(shè)施的空調(diào)制冷系統(tǒng)。CO制冷

3、曾經(jīng)達到很輝煌的程度。據(jù)統(tǒng)計，1900年全世界范圍內(nèi)的356艘船2舶中，37%用空氣循環(huán)制冷機，37%用氨吸收式制冷機，25%使用CO蒸氣壓縮式2制冷機。發(fā)展到1930年，80%的船舶采用CO制冷機，其余的20%則用氨制冷機。2由于當時的技術(shù)水平比較差，CO較低的臨界溫度（31.1C）和較高的臨界壓力2（7.37MPa）,使得CO系統(tǒng)的效率較低。加上其冷凝器的冷卻介質(zhì)多采用溫度較2低的地下水或海水，基本屬于亞臨界循環(huán)。當水溫較高時（如熱帶海洋上行駛的輪船其冷卻水的溫度可接近30C），其制冷效率會更加下降。所以CO制冷技術(shù)2并沒有進一步開發(fā)運用于汽車空調(diào)、熱泵等。1931年，以R12為代表的CF

4、Cs制冷劑一經(jīng)開發(fā)，便以其無毒、不可燃、不爆炸、無刺激性、適中的壓力和較高的制冷效率，很快取代了CO在安全制冷劑2方面的位置，CO逐漸不再被作為制冷劑使用。2CO2制冷劑的再受重視2由于CFCs對于臭氧層和大氣變暖的不利影響，保護環(huán)境，實現(xiàn)CFCs替代成為全世界共同關(guān)注的問題。從1985年的保護臭氧層的維也納公約到1987年的蒙特利爾議定書，以及1990年倫敦會議和1992年哥本哈根會議對蒙特利爾議定書的修正，世界范圍內(nèi)的CFCs替代進程在不斷加快。1991年6月，我國在修改的蒙特利爾議定書上簽字，成為締約國之一。1992年57月編制了“中國消耗臭氧層物逐步淘汰國家方案”，并于1993年1月經(jīng)

5、國務院批準。這樣按國家方案，逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)已經(jīng)成為一項國際責任。第四代2000JCFCs替代的首要原因是因為它們破壞臭氧層，因此新的替代工質(zhì)必須對于臭氧層沒有破壞。HFC類工質(zhì)，因為對于臭氧層沒有破壞力，成為替代CFCs的重要工質(zhì)。特別是HFC134a作為CFC12的替代物已被大規(guī)模生產(chǎn)與應用。HFCs雖然不破壞臭氧層，但它們化學性穩(wěn)定，釋放后能夠積累，這最終導致明顯的溫室效應。雖然人們可以努力合成性能更佳的工質(zhì)，但由于制冷劑的使用量非常大，最終將不可避免地有相當部分泄漏到大氣中去。任何大量人工合成物質(zhì)排放到自然界中，都會對于環(huán)境造成影響，因此現(xiàn)在一種普遍的觀點是采用自然工質(zhì)。前國際制

6、冷學會主席，挪威的GLorentzen在19891994年大力提倡使用自然工質(zhì)2,3,特別是對于CO的研究與推廣應用上起了很好的帶頭作用。從此CO制冷22裝置的研究與應用又一次成為在全球范圍內(nèi)受重視的熱點。國際制冷劑發(fā)展的基本歷程第三代19872030S第一代1830-19312010wK關(guān)注臭軾層繼環(huán)關(guān)洼妄全性和毒性關(guān)注可工作性CFC出規(guī)CFC-11甲曙CCJ4CFC-12CFC-114碳氫、g、HCFCtfcDP-)HCFC-22HCFC-142bHCFC-123JHCFC-124*HFC借OOP值)HFC-t34a.rHFC-152aHFG-125.HFC-32HFC-T43aHFC-2

7、27ea，HFO236FaHFC-245fe零ODP,30%立即導致由于濃度過高而引起的死亡！大氣中CO和O的濃度比為1:700。22O濃度下降1-5%不會引起致命的危害。CO濃度上升1-5%是致命的，需要設(shè)置類22似于NH3那樣明顯的警示標志以便使現(xiàn)場受過訓練的工作人員能夠隨時意識到可能存在的安全性問題。8、操作維護。CO制冷系統(tǒng)同R22制冷系統(tǒng)一樣，系統(tǒng)很難回油，完全靠人工操2作進行系統(tǒng)回油，在如此高的壓力和復雜的系統(tǒng)下，對設(shè)備操作人員技術(shù)水平提出非常高的要求。該系統(tǒng)有制冷壓縮機組、融霜壓縮機組和輔助制冷系統(tǒng)，各壓縮機組都不能出現(xiàn)故障，對設(shè)備維護人員要求很高的技術(shù)水平。系統(tǒng)壓力非常高，運行

8、補充CO和冷凍油，更換閥門、安全閥等，都要求有非常專業(yè)的設(shè)備維護人2員。三、CO與NH或氟利昂復疊式制冷系統(tǒng)23CO的臨界溫度與臨界壓力決定了該制冷劑不適應單一制冷系統(tǒng)獨立運行，須2用復疊制冷方式來實現(xiàn)制冷循環(huán)。由于CO的標準沸點低，用復疊式制冷可以實2現(xiàn)更低的溫度。根據(jù)不同的庫溫要求，一種制冷劑單一制冷系統(tǒng)能夠達到所需的溫度，盡量不選用復疊制冷方式，除非食品加工及貯存確實需要更低的溫度或者加工場所受國家新規(guī)范制約的情況下才選用。因為CO復疊式制冷系統(tǒng)是靠二套2獨立的制冷系統(tǒng)，將CO側(cè)低溫系統(tǒng)所吸收的熱量，通過其冷凝器傳遞給另一制2冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，然后再由高溫側(cè)的制冷系統(tǒng)的冷凝器將熱量釋放到水

9、與空氣中，這種以二套獨立制冷裝置，熱量傳遞通過接力形式來完成，其能耗與單一制冷系統(tǒng)相比要大得多。逹餐於我曲*累統(tǒng)流程圖沖箱的洸程慟圖砥壓JF機軸分離卅；n.-5：-#K.丫曲爐iffiittCO.EMQSAR717W|耳出甌煙機油札井自低溫簸朋44此口）【NH用作高溫段制冷劑，CO用作低溫段制冷劑。兩個制冷循環(huán)通過一個冷凝32蒸發(fā)器聯(lián)系在一起，構(gòu)成完整的復疊循環(huán)。高溫段NH循環(huán)是常規(guī)的制冷循環(huán)，3NH在冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)，將高溫CO氣體冷凝（通俗地說NH系統(tǒng)相當于CO3232的冷卻塔）。在冷凝蒸發(fā)器中，冷凝后的CO通過循環(huán)泵送到CO蒸發(fā)器。22經(jīng)過蒸發(fā)器后的氣態(tài)CO被壓縮機吸入，經(jīng)過壓縮后進入冷

10、凝蒸發(fā)器冷凝。2（其中氨液在管程蒸發(fā)吸收熱量、co氣體在殼程被冷凝成液體）如此循環(huán)反復，2完成整個循環(huán)?！克摹彪p級、氨+二氧化碳載冷、氨+二氧化碳復疊、二氧化碳制冷、氟利昂制冷對比1、安全、環(huán)保、操作方面：NH雙級配搭3制冷NH/CO載冷劑32制冷NH/CO復疊制32冷一氧化碳制冷氟利昂制冷最咼工作壓力（Bar）不咼于15不咼于203040140不咼于20環(huán)保NH:ODP=O，3CO:2CO:2CO2:ODP=0，GWP=1，環(huán)保R507A:ODP=0;GWP=O，環(huán)保ODP=O,GWP=1NH:ODP=0,3GWP=0，環(huán)保ODP=O,GWP=1NH:ODP=0，3GWP=0，環(huán)保GWP=

11、3300安全保護措施針對NH3針對NH和CO32兩種保護針對NH和CO32兩種保護針對CO2R507A自動化程度全自動，非常成熟全自動，相對簡單全自動，繁瑣系統(tǒng)復雜全自動，非常成熟操作安全性簡單相對復雜一些較復雜復雜簡單系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及靈活性根據(jù)負荷變化自由選擇運行臺數(shù)及能級，實際運行效率較咼根據(jù)負荷變化自由選擇運行臺數(shù)及能級，實際運行效率高運行負荷變化對其系統(tǒng)有影響，運行不穩(wěn)定自動匹配負荷里根據(jù)負荷變化自由選擇運行臺數(shù)及能級，實際運行效率較高泄露風險工作壓力低泄露風險低工作壓力低泄露風險低工作壓力高泄露風險高壓力非常高，有泄漏風險工作壓力低泄露風險低腐蝕性腐蝕性低當?shù)蜏囟斡蠧O側(cè)有水分2存

12、在時，會產(chǎn)生強酸性的羥基酸，產(chǎn)生內(nèi)腐蝕當?shù)蜏囟蜟O2側(cè)有水分存在時，會產(chǎn)生強酸性的羥基酸，產(chǎn)生內(nèi)腐蝕當?shù)蜏囟蜟O2側(cè)有水分存在時，會產(chǎn)生強酸性的羥基酸，產(chǎn)生內(nèi)腐蝕腐蝕性低相關(guān)規(guī)范國內(nèi)現(xiàn)已非常健全國內(nèi)現(xiàn)無相關(guān)規(guī)范國內(nèi)現(xiàn)無相關(guān)規(guī)范國內(nèi)現(xiàn)無相關(guān)規(guī)范國內(nèi)現(xiàn)已非常健全操作人員比較成熟要求比較咼要求比較咼要求比較咼比較成熟系統(tǒng)充氨量相對較多較小，且可集中在機房較小，且可集中在機房無無2、經(jīng)濟性方面：NH雙級配搭3NH/CO載冷劑32NH/CO復疊32氧化碳制冷氟利昂適用蒸發(fā)溫度。C-33.4C-300C-52C-30C-10C+80C-46.7C(R507A)壓縮機僅NH壓縮機3僅NH壓縮機3NH和CO3

13、2兩種壓縮機CO2跨臨界壓縮機+CO2亞臨界壓縮機氟利昂壓縮機C0P(100%)-40C2.181.751.92無法運行1.66-20C與制冷劑種類有關(guān)C0P(100%)-10C超低效運行，因為中間溫度為-10C左右，溫差太小3.3存在風險/無法運行2.36與制冷劑種類有關(guān)管道材質(zhì)20#鋼CO側(cè):16MnR2或304不銹鋼NH3側(cè)：20#鋼CO側(cè):16MnR2和304不銹鋼NH3側(cè)：20#鋼16MnR或304不銹鋼銅、20#鋼初投資（以氨系統(tǒng)為1計算）1高約510%高約15%20%工況不一致所以不推薦與具體配置有關(guān)運行費用最低較咼偏高運行費用高一般維護保養(yǎng)費用低略高較高維護成本高低操作靈活性簡單適中