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制冷系統在漁船特別是在遠洋和國內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量，冷凍加工能力也決定了漁船的生產能力，直接影響漁船的經濟效益。
制冷劑的選擇
漁船制冷系統復雜，技術要求、質量要求、安全要求都較高。不同制冷劑的使用對應不同的法規、規范要求，設計和使用不合理會造成系統不能正常工作，輕者會給日常操作管理帶來很多麻煩，降低系統的工作效率，重者可能造成爆炸、火災、有毒物質泄漏等，對漁船和人員安全造成很大威脅。
01
國際公約/法規相關要求
根據《遠洋漁船法定檢驗技術規則(2019)》和《國內海洋漁船法定檢驗技術規則(2019)》，我國現行船舶技術法規(以下簡稱法規)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)。
根據中國海事局按規定程序公布認可的漁業船舶建造規范(以下簡稱規范)，規范中許可使用的制冷劑與法規保持一致，但新版《鋼質遠洋漁船建造規范(2021)》中對許可使用制冷劑刪減了R22，同時補充了部分環保型制冷劑，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)。
現行法規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逐漸限制使用氫化氯氟烴類制冷劑，R22即將在全球范圍內面臨被淘汰。《國際防止船舶造成污染公約》附則Ⅵ“關于防止船舶造成空氣污染規則”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規則》(2019)和《國內海洋漁船法定檢驗技術規則(2019)》中第十五篇第5章有如下要求：
在下列情況下，應禁止使用含消耗臭氧物質(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，實際設備交付船上的日期為2020年1月1日或以后。
因此，現有遠洋漁船(400總噸及以上)上已經安裝的制冷設備如使用制冷劑R22，可以繼續使用，但應保證與使用、維修、維護、氫氯氟烴(HCFCs)消耗有關的事項在《消耗臭氧物質記錄簿》中記錄并保存在船上；
對于現有遠洋漁船和國內漁船，如對船舶制冷系統因自然消耗后進行充注，應使用2020年1月1日前已生產的制冷劑庫存(即：禁止繼續購買2020年1月1日之后生產的氫氯氟烴HCFCs一類的制冷劑)。
02
制冷劑的應用趨勢
環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注的兩大主要環境問題。2016年10月，《蒙特利爾議定書》第28次締約方大會以協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，開啟了協同應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《基加利修正案》的要求，我國需在2024年將氫氟碳化物生產量和消費量凍結在基線水平，從2029年開始逐步削減氫氟碳化物生產和消費。因此，我國在法規編制方面也傾向在漁船制冷系統選擇更環保的制冷劑(圖1.圖2)。
圖 1 法規規范中許可的制冷劑臭氧層破壞能力潛能值(ODP)的比較
圖 2 法規規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)最為環保，對自然環境不存在破壞性。
03
氨(R717)制冷劑的特點
氨是一種天然的中溫制冷劑，因為其優良的熱物理性能、制冷效率高、低廉的價格和綠色環保，而被工業冷凍冷藏領域所青睞。
氨的優點有：
(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壓力適中；
(2)單位容積制冷量大，汽化潛熱大，節流損失小，傳熱性能好，制冷系統熱泵的循環性能系數高；
(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。
氨的缺點有：
(1)有毒，易揮發——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。
氨在制冷系統中的安全應用
鑒于氨對自然環境的友好性，我國漁業專家提倡將氨作為制冷劑在漁船制冷系統推廣。《鋼質海洋漁船建造規范(2015)》取消了“有限航區的漁船，其冷藏魚艙總艙容如小于500m³ 時，可使用氨直接蒸發的排管冷卻系統”的限制，允許氨制冷劑直接蒸發式制冷應用于任何艙容。加大了氨制冷劑在漁業船舶上的適用范圍。
當制冷系統應用于船上時，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。如果設計建造時能正確認識制冷劑的特性，設計合理可靠的系統方案，船舶運營時能夠進行定期維護、保養，船上相關操作人員能夠接受相應的培訓、遵守操作規程，那么使用氨這種天然制冷劑的危險性就會大大降低。
現行《遠洋漁船法定檢驗技術規則》(2019)和《國內海洋漁船法定檢驗技術規則(2019)》中對制冷系統的要求主要涉及制冷設備的安全控制、艙室的氣密分隔、通風設置、水噴淋系統、泄漏報警裝置、消防設備、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控、報警系統分別指向了中國海事局按規定程序公布認可(經認可)的《鋼質遠洋漁船建造規范》和《鋼質國內海洋漁船建造規范》的相關要求。
01
氣體探測及報警設置
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安全控制均已啟動。
表1 經認可的漁船建造規范中對氨(R717)制冷系統探測器的要求
GBZ 1-2010《工業企業設計衛生標準》中規定了毒物報警值應根據有毒氣體毒性和現場實際情況至少設警報值和高報值。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；高報值應綜合考慮有毒氣體毒性、作業人員情況、事故后果、工藝設備等各種因素后設定。GBZ2.1 2019《工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素》中規定了氨的短時間接觸容許濃度(PC-STEL)，即15分鐘內容許濃度為30mg/m³(39.5ppm)。因此，建議我國漁船氨制冷裝置報警系統中的1級報警值不超過39.5ppm。
02
氣體泄漏的應急要求
可能存在或產生有毒物質的工作場所應根據有毒物質的理化特性和危害特點配備現場急救用品，設置通風裝置、水噴淋設備、應急撤離通道、應急泄放以及防護標識。
表2 經認可的漁船建造規范中對氨(R717)泄漏的應急要求
國內漁船目前只對制冷機室提出了各項應急、防護要求，但對經常有人進行漁產品加工作業的速凍加工間和冷藏魚艙并沒有做相應的要求，實際這些地方屬于氨制冷劑泄漏的高風險區域，相應的應急要求同樣需要明確。
按照現行行業標準HG/T 4686-2014《液氨泄漏的處理處置方法》中泄漏的應急處理要求，發生少量泄漏時，應現場通風；大量泄漏時應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設置通風裝置，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。一旦發生氨氣體的泄漏，水噴淋系統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置水噴淋系統，還應在包括冷藏魚艙、速凍加工間在內的所有可能涉及氨泄漏的區域設置水幕。
03
氨制冷劑的加注
目前法規規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，氨的防泄漏技術和措施也是必須重點關注的。除了按照現行法規規范中對制冷系統進行建造、營運外，還應從防漏技術、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備和洗消設施；
(3)制定制冷系統制冷劑加注程序和指南，張貼于加注處。
漁船制冷系統對漁獲儲存、運輸至關重要。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。漁船應按照法規、規范要求申請各類檢驗，持有有效漁船證書，船員應遵照制冷系統設備方要求定期維護、保養，確保制冷系統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.氨制冷系統的安全設計和維護分析[J].制冷技術.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
浙公網安備 33010602000006號
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