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制冷系統(tǒng)在漁船特別是在遠洋和國內(nèi)大型漁船中占有重要地位，冷凍裝置的性能和效果嚴重影響漁獲物的保鮮質(zhì)量，冷凍加工能力也決定了漁船的生產(chǎn)能力，直接影響漁船的經(jīng)濟效益。
制冷劑的選擇
漁船制冷系統(tǒng)復雜，技術(shù)要求、質(zhì)量要求、安全要求都較高。不同制冷劑的使用對應(yīng)不同的法規(guī)、規(guī)范要求，設(shè)計和使用不合理會造成系統(tǒng)不能正常工作，輕者會給日常操作管理帶來很多麻煩，降低系統(tǒng)的工作效率，重者可能造成爆炸、火災、有毒物質(zhì)泄漏等，對漁船和人員安全造成很大威脅。
01
國際公約/法規(guī)相關(guān)要求
根據(jù)《遠洋漁船法定檢驗技術(shù)規(guī)則(2019)》和《國內(nèi)海洋漁船法定檢驗技術(shù)規(guī)則(2019)》，我國現(xiàn)行船舶技術(shù)法規(guī)(以下簡稱法規(guī))中允許使用的制冷劑包括：
(1)R717氨(NH3)；
(2)R22一氯二氟甲烷(CHClF2)；
(3)R404A：R125(44%)+R143a(52%)+R134a(4%)的混合物。R125為五氟乙烷(CHF2CF3)、R143a為三氟乙烷(CH3CF3)、R134a為四氟乙烷(CH2FCF3)。
根據(jù)中國海事局按規(guī)定程序公布認可的漁業(yè)船舶建造規(guī)范(以下簡稱規(guī)范)，規(guī)范中許可使用的制冷劑與法規(guī)保持一致，但新版《鋼質(zhì)遠洋漁船建造規(guī)范(2021)》中對許可使用制冷劑刪減了R22，同時補充了部分環(huán)保型制冷劑，具體包括：
(1)R717：氨(NH3)；
(2)R134a：四氟乙烷(CH2FCF3)；
(3)R404A：R125(44%)+R143a(52%)+R134a(4%)的混合物。R125為五氟乙烷(CHF2CF3)、R143a為三氟乙烷(CH3CF3)、R134a為四氟乙烷(CH2FCF3)。
(4)R507A：R125(50%)+R143a(50%)的混合物。R125為五氟乙烷(CHF2CF3)、R143a為三氟乙烷(CH3CF3)。
(5)R407C：R32(23%)+R125(25%)+R134a(52%)的混合物。R32為二氟甲烷、R125為五氟乙烷(CHF2CF3)、R134a為四氟乙烷(CH2FCF3)。
現(xiàn)行法規(guī)中允許使用的制冷劑中R22一氯二氟甲烷(CHClF2)屬于氫氯氟烴，由于氟利昂類制冷劑對大氣臭氧層破壞嚴重，國際上已完全禁用含消耗臭氧物質(zhì)逐漸限制使用氫化氯氟烴類制冷劑，R22即將在全球范圍內(nèi)面臨被淘汰?！秶H防止船舶造成污染公約》附則Ⅵ“關(guān)于防止船舶造成空氣污染規(guī)則”對海洋船舶使用消耗臭氧層的制冷劑也加大限制使用力度。
《遠洋漁船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》(2019)和《國內(nèi)海洋漁船法定檢驗技術(shù)規(guī)則(2019)》中第十五篇第5章有如下要求：
在下列情況下，應(yīng)禁止使用含消耗臭氧物質(zhì)(氫化氯氟烴除外)的裝置：
(1) 在2005年5月19日或以后建造的漁船；
(2) 對于2005年5月19日以前建造的漁船，設(shè)備合同交付船上的日期為2005年5月19日或以后，或者無合同交付日期，實際設(shè)備交付船上的日期為2005年5月19日或以后。
在下列情況下，應(yīng)禁止使用含氫化氯氟烴的裝置：
(1) 在2020年1月1日或以后建造的漁船；
(2) 對于2020年1月1日以前建造的漁船，設(shè)備合同交付船上的日期為2020年1月1日或以后，或者無合同交付日期，實際設(shè)備交付船上的日期為2020年1月1日或以后。
因此，現(xiàn)有遠洋漁船(400總噸及以上)上已經(jīng)安裝的制冷設(shè)備如使用制冷劑R22，可以繼續(xù)使用，但應(yīng)保證與使用、維修、維護、氫氯氟烴(HCFCs)消耗有關(guān)的事項在《消耗臭氧物質(zhì)記錄簿》中記錄并保存在船上；
對于現(xiàn)有遠洋漁船和國內(nèi)漁船，如對船舶制冷系統(tǒng)因自然消耗后進行充注，應(yīng)使用2020年1月1日前已生產(chǎn)的制冷劑庫存(即：禁止繼續(xù)購買2020年1月1日之后生產(chǎn)的氫氯氟烴HCFCs一類的制冷劑)。
02
制冷劑的應(yīng)用趨勢
環(huán)境和能源問題是當今人類面臨的兩大問題，而臭氧層消耗和全球氣候變暖則是世界關(guān)注的兩大主要環(huán)境問題。2016年10月，《蒙特利爾議定書》第28次締約方大會以協(xié)商一致的方式通過了《基加利修正案》，將氫氟碳化物納入管控范圍，開啟了協(xié)同應(yīng)對臭氧層損耗和氣候變化的新篇章。2021年，我國正式接受《基加利修正案》并生效，根據(jù)《基加利修正案》的要求，我國需在2024年將氫氟碳化物生產(chǎn)量和消費量凍結(jié)在基線水平，從2029年開始逐步削減氫氟碳化物生產(chǎn)和消費。因此，我國在法規(guī)編制方面也傾向在漁船制冷系統(tǒng)選擇更環(huán)保的制冷劑(圖1.圖2)。
圖 1 法規(guī)規(guī)范中許可的制冷劑臭氧層破壞能力潛能值(ODP)的比較
圖 2 法規(guī)規(guī)范中許可的制冷劑全球變暖潛能值(GWP)的比較
通過圖1和圖2對幾種常用制冷劑的臭氧層破壞能力潛能值(ODP)和全球變暖潛能值(GWP)的比較，可知氨制冷劑(R717)最為環(huán)保，對自然環(huán)境不存在破壞性。
03
氨(R717)制冷劑的特點
氨是一種天然的中溫制冷劑，因為其優(yōu)良的熱物理性能、制冷效率高、低廉的價格和綠色環(huán)保，而被工業(yè)冷凍冷藏領(lǐng)域所青睞。
氨的優(yōu)點有：
(1)標準沸點較低(33.3℃)，臨界溫度較高(132.5℃)，可用工作范圍廣，在常溫和普通低溫范圍內(nèi)壓力適中；
(2)單位容積制冷量大，汽化潛熱大，節(jié)流損失小，傳熱性能好，制冷系統(tǒng)熱泵的循環(huán)性能系數(shù)高；
(3)吸水性強，能防止管路“冰堵”；
(4)與潤滑油基本上不互溶，且比油輕，系統(tǒng)排油容易；
(5)價格便宜，制取容易；
(6)常溫及低溫下化學和熱穩(wěn)定性高；
(7)有刺激性氣味，一旦泄漏，極易檢測出，空氣中含有20ppm的氨時，人的嗅覺即可分辨，可以在達到危險濃度之前及時采取防護措施；
(8)不破壞臭氧層，無溫室效應(yīng)。
氨的缺點有：
(1)有毒，易揮發(fā)——對人體粘膜組織(如眼、鼻、咽和肺等部位)有強烈的刺激作用，當它在空氣中的體積含量達到1,700 ppm以上時，人在其中停留30 min就會中毒甚至死亡，若有泄漏，還會污染食品或產(chǎn)品；
(2)可燃，易爆——當氨在空氣中體積濃度達到11%~14%時即可點燃(燃點651℃)，當體積濃度達到15.7%~27.4%時遇明火可引起爆炸。
氨在制冷系統(tǒng)中的安全應(yīng)用
鑒于氨對自然環(huán)境的友好性，我國漁業(yè)專家提倡將氨作為制冷劑在漁船制冷系統(tǒng)推廣?！朵撡|(zhì)海洋漁船建造規(guī)范(2015)》取消了“有限航區(qū)的漁船，其冷藏魚艙總艙容如小于500m³ 時，可使用氨直接蒸發(fā)的排管冷卻系統(tǒng)”的限制，允許氨制冷劑直接蒸發(fā)式制冷應(yīng)用于任何艙容。加大了氨制冷劑在漁業(yè)船舶上的適用范圍。
當制冷系統(tǒng)應(yīng)用于船上時，安全性是首要考慮的因素。由于氨的有毒易爆特性，導致一些漁船不愿意使用氨作為制冷劑。如果設(shè)計建造時能正確認識制冷劑的特性，設(shè)計合理可靠的系統(tǒng)方案，船舶運營時能夠進行定期維護、保養(yǎng)，船上相關(guān)操作人員能夠接受相應(yīng)的培訓、遵守操作規(guī)程，那么使用氨這種天然制冷劑的危險性就會大大降低。
現(xiàn)行《遠洋漁船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》(2019)和《國內(nèi)海洋漁船法定檢驗技術(shù)規(guī)則(2019)》中對制冷系統(tǒng)的要求主要涉及制冷設(shè)備的安全控制、艙室的氣密分隔、通風設(shè)置、水噴淋系統(tǒng)、泄漏報警裝置、消防設(shè)備、操作程序指南實施等，具體的氨制冷壓縮機室和氨氣泄漏監(jiān)控、報警系統(tǒng)分別指向了中國海事局按規(guī)定程序公布認可(經(jīng)認可)的《鋼質(zhì)遠洋漁船建造規(guī)范》和《鋼質(zhì)國內(nèi)海洋漁船建造規(guī)范》的相關(guān)要求。
01
氣體探測及報警設(shè)置
氣體探測主要針對毒性，而不是針對爆燃性，因為在火災報警之前毒性的報警和相應(yīng)安全控制均已啟動。
表1 經(jīng)認可的漁船建造規(guī)范中對氨(R717)制冷系統(tǒng)探測器的要求
GBZ 1-2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》中規(guī)定了毒物報警值應(yīng)根據(jù)有毒氣體毒性和現(xiàn)場實際情況至少設(shè)警報值和高報值。預報值為MAC或PC-STEL的1/2；警報值為最高容許濃度(MAC)或PC-STEL；高報值應(yīng)綜合考慮有毒氣體毒性、作業(yè)人員情況、事故后果、工藝設(shè)備等各種因素后設(shè)定。GBZ2.1 2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值化學有害因素》中規(guī)定了氨的短時間接觸容許濃度(PC-STEL)，即15分鐘內(nèi)容許濃度為30mg/m³(39.5ppm)。因此，建議我國漁船氨制冷裝置報警系統(tǒng)中的1級報警值不超過39.5ppm。
02
氣體泄漏的應(yīng)急要求
可能存在或產(chǎn)生有毒物質(zhì)的工作場所應(yīng)根據(jù)有毒物質(zhì)的理化特性和危害特點配備現(xiàn)場急救用品，設(shè)置通風裝置、水噴淋設(shè)備、應(yīng)急撤離通道、應(yīng)急泄放以及防護標識。
表2 經(jīng)認可的漁船建造規(guī)范中對氨(R717)泄漏的應(yīng)急要求
國內(nèi)漁船目前只對制冷機室提出了各項應(yīng)急、防護要求，但對經(jīng)常有人進行漁產(chǎn)品加工作業(yè)的速凍加工間和冷藏魚艙并沒有做相應(yīng)的要求，實際這些地方屬于氨制冷劑泄漏的高風險區(qū)域，相應(yīng)的應(yīng)急要求同樣需要明確。
按照現(xiàn)行行業(yè)標準HG/T 4686-2014《液氨泄漏的處理處置方法》中泄漏的應(yīng)急處理要求，發(fā)生少量泄漏時，應(yīng)現(xiàn)場通風；大量泄漏時應(yīng)利用水源或消防水槍建立水幕墻，噴含鹽酸霧狀水中和、稀釋、溶解，然后抽排或強力通風。因此，冷藏魚艙和速凍加工間也應(yīng)設(shè)置通風裝置，明確通風標準。
因為氨和水有極高的親和力，在0℃、1.3 bar時，1L水大約能吸收約560L氨蒸氣。一旦發(fā)生氨氣體的泄漏，水噴淋系統(tǒng)或水幕起到了重要的作用，因此在漁船上除了制冷機室需設(shè)置水噴淋系統(tǒng)，還應(yīng)在包括冷藏魚艙、速凍加工間在內(nèi)的所有可能涉及氨泄漏的區(qū)域設(shè)置水幕。
03
氨制冷劑的加注
目前法規(guī)規(guī)范中除了對備用制冷劑的儲存空間進行了要求，并未涉及制冷劑重新加注。當采用備用制冷劑進行加注時，氨的防泄漏技術(shù)和措施也是必須重點關(guān)注的。除了按照現(xiàn)行法規(guī)規(guī)范中對制冷系統(tǒng)進行建造、營運外，還應(yīng)從防漏技術(shù)、個人防護和安全程序方面考慮：
(1)加注管路、加注接頭等部位合理設(shè)置泄漏收集裝置；
(2)針對氨制冷劑的毒性，為加注人員配備個人防護設(shè)備和洗消設(shè)施；
(3)制定制冷系統(tǒng)制冷劑加注程序和指南，張貼于加注處。
漁船制冷系統(tǒng)對漁獲儲存、運輸至關(guān)重要。在使用氨制冷劑的過程中，既要懷有敬畏心理，杜絕人為濫用，又要樹立正確合理利用的自信，不能把氨“妖魔化”，因噎廢食。漁船應(yīng)按照法規(guī)、規(guī)范要求申請各類檢驗，持有有效漁船證書，船員應(yīng)遵照制冷系統(tǒng)設(shè)備方要求定期維護、保養(yǎng)，確保制冷系統(tǒng)尤其是制冷壓縮機組安全、可靠運行。
參考文獻：
[1]Alexander Cohr PACHAI,齊曉霞,奚曄,徐小嬌.氨制冷系統(tǒng)的安全設(shè)計和維護分析[J].制冷技術(shù).2014,6
[2]黃建.船舶氨制冷機艙氨氣濃度報警限值分析[J].中國水運,2021(10):42-44
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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