烟台冰轮：CO2制冷“第一个吃螃蟹的企业”
——专访烟台冰轮股份有限公司副总经理、总工程师于志强
慧聪空调制冷网 2013年7月26日，烟台冰轮集团承担实施的“冷冻冷藏用NH3/CO2复叠制冷系统替代HCFC-22示范项目”顺利通过了由国家环保部、山东省环保厅、中国制冷空调工业协会及数位业内知名专家组成的专家组的验收。
据了解，这套由冰轮自主研发的“NH3/CO2复叠制冷系统”中，NH3工质应用在系统的高温级，限制在设备间内，不进入加工间等人员密集的区域，有效降低了氨的充注量，极大提高了系统的安全性；CO2作为自然制冷工质，绿色环保，应用在低温级，对人员无伤害，对货物无污染。目前，该系统已在烟台丰润食品公司、威海久业仓储物流公司及大连獐子岛集团股份有限公司得到应用，经过长时间的实际运行，系统安全可靠，达到了很好的安全、环保、节能效果。
为了详细了解这套系统的技术优势、特点及其研发过程，慧聪空调制冷网有幸采访到烟台冰轮股份有限公司副总经理、总工程师于志强，也向他请教了很多关于这套系统技术方面问题，受益良多。
烟台冰轮股份有限公司副总经理、总工程师于志强
聚焦技术三大优势
安全 环保 节能
在当前市场主流的几种制冷工质中，氟利昂由于对大气臭氧的严重破坏以及产生的温室效应，而面临全球逐步淘汰的命运；而在工商制冷领域由于价格低廉、性能优良而广受青睐的氨制冷剂，因可燃有毒的特性，需要有效降低制冷系统中氨的充注量，增加安全性，特别是在不久前的吉林大火事件中，氨制冷系统的安全性再次引发全行业关注……
寻找更加安全环保的制冷剂已经变得尤为迫切。而此时，烟台冰轮集团承担实施的“冷冻冷藏用NH3/CO2复叠制冷系统替代HCFC-22示范项目”通过验收，无疑为众多还在纠结中的客户带来了福音，也因此广受关注。
在采访中，于总工告诉慧聪空调制冷网记者，相对于氟利昂系统和单纯的氨系统来说，烟台冰轮的这套“NH3/CO2复叠制冷系统”有三方面的技术优势。
一、安全
从安全角度来说，氨制冷剂虽然已经有一百多年历史，也已经有一套比较完整的规范，但是由于氨的毒性及可燃性，在《国家重大危险源识别规范》中对氨的使用还是有明确的限制和要求。在使用了这种复叠制冷系统之后，氨的充注量变得极低，用量甚至低于规范中的使用下限，因此在使用过程中只要注意正常的维护控制，安全性能会得到很好的保障。
和单纯的氨系统相比，采用复叠制冷系统之后，系统末端的制冷工质就是CO2，而氨就被限制在一定的空间内，只剩下很小一部分，充注量可以说大幅度减少，只剩下原来系统的1/10左右，甚至更少。
于总也给记者举了个实例，他们有一个客户计划在上海建立一个5万吨的冷库，如果全部采用氨系统，充注量将会非常大。建设地址选择在临近港口位置，人流量密集，企业众多，一旦发生泄露就可能酿成重大安全事故。而冰轮的NH3/CO2复叠制冷系统将彻底为他们解决安全隐患问题。
二、环保
“这套系统是真的环保！”
在采访中于总工一再向慧聪空调制冷网记者强调。
一方面，CO2是天然工质，ODP=0,GWP=1，对臭氧无破坏，几乎不产生温室效应。还因为在实际的使用工程中，它其实呈现一个负值，CO2是一种温室气体，本来是要被排放到大气中的，现在将这种温室气体拿来做制冷剂，在密闭的系统中进行循环使用，在实际使用过程中，它的GWP的值是在不断减少的。
另一方面，当前市场中所使用的各种氟利昂产品，包括各种HCFC、HFC等产品，他们的GWP都是很高的，最小的也达到1200左右，碳排放也是极高的。而这套系统等于弥补了当前其他制冷剂在这方面的缺陷，环保性可见一斑。
三、节能
氟利昂制冷剂现在在全球范围内已经走向没落，其淘汰进程也在不断加快。于总工预测，“十年之后市场上就基本看不到R22，想买都不一定买的到。”那么到R22彻底退出市场的时候，能够选择的替代性工质例如R410、R504这些半环保的混合制冷剂，其GWP值较高，面临二次替代的问题，同时这些制冷剂相比于冰轮的“NH3/CO2复叠制冷系统”来说，在能耗上要高20%-30%左右，而且在耗能的同时还将产生CO2，造成二次污染。
当然，关于冰轮这套系统到底节能与否，于总工也告诉记者，“这个结论并不是我们自夸，我们不仅在实验室中测算出了数据结果，同时在实际案例的操作过程中也得到证实，而且马上要申报国家相关检测机构进行监测和统计数据！”
于总工也向记者透露，当初在实施第一个项目——烟台丰润食品项目时候，冰轮就是从安全、节能两方面打动了客户，最终使客户接受这个全新的概念。在做这个项目的时候，冰轮和客户还签订了一个协议，明确向客户承诺，这套系统将比原来传统系统节能10%以上。对于一个食品加工企业来说，生产用电费用比例居高不下，所以一套节能的系统对他来说是很有吸引力的。为了验证节能效果，他们还在系统电源上挂上电表，客户监督，实际测量。而最终的结果也显示，系统的确做到了节能10%。
四、全自动化
除了安全、环保、节能以外，于总工还提到，这套系统还将极大降低系统的后期运行维护费用。众所周知，现在工业用CO2比氟利昂的价格要低的多，1公斤CO2的出厂价格也就在0.4-0.8元之间，加上运输费用也不会超过1元，而R507、R404等价格普遍在100元以上，像之前提到的5万吨冷库，在第一次充注时，CO2只需要1000元左右，而氟利昂的价格就需要几十万甚至上百万。而且后续运行时间长了之后还存在2次、3次充注，如果采用氟利昂系统将会存在很大一笔维护费用，“NH3/CO2复叠制冷系统”在运行费用上存在很大吸引力。
同时，冰轮研发的“NH3/CO2复叠制冷系统”还有一个特点——全自动化系统。全套系统只有一个总开关，开启之后，整个系统就会按照设定的程序开始运行，整个机房的制冷系统就不再需要操作员工，只需要冷库管理人员1、2天去巡检一下。这样就降低了系统对于人工的依赖性，为客户节省了人力成本。
理论--关键元器件--系统--细节完善
一路前行 不曾止步
任何一项新技术的背后有着很多不为人知的艰辛，有人畏难不前，最终失败了，有人迎难而上，而后成果令人瞩目。今天我们看到的只是烟台冰轮“冷冻冷藏用NH3/CO2复叠制冷系统替代HCFC-22示范项目”顺利通过验收，但是我们没有看到的，还有这一路走来它所经历的困难，以及从来不曾放弃的信念。
据于总工介绍，冰轮这个项目实际上是从2006年就开始立项调研，那个时候世界范围内关于CO2也才刚刚起步，应用范围也局限在几个小型工厂里面。烟台冰轮经常进行一些国际间的技术交流，例如参加美国氨制冷学会年会，到重视环保的丹麦等国家进行学习交流，在交流过程中，大家也在一起讨论关于工质替代的问题，冰轮也由此接触到CO2制冷概念。
为了调研CO2制冷的可行性，烟台冰轮也在天津大学、西安交大等国内著名高校进行了调研和实验，调研结果显示，CO2制冷系统的核心问题就在于压缩机。CO2系统运行最大问题是压力问题，比一般的系统要高出一倍多。
可以说，压缩机问题是冰轮遇到的最大难关。在当时，国外CO2制冷系统采用的多是活塞机，但是由于活塞机系统内部存在很多易损件，如果要进行改造，就涉及到很多基础原材料问题，这在我国很难实现改造，所以在活塞机上就很难取得突破，使用螺杆机是一项选择，当时国际国内仅仅只有为数很少的几家企业在生产螺杆压缩机，这样冰轮就面临着，需要在完全没有参照的条件下研发出适合系统的螺杆压缩机。
一次次的压力实验，一次次改善，历经3年，烟台冰轮终于研发出适合CO2系统高压力的压缩机。据于总工介绍，在和环保部签订协议之时，他们的压缩机已经研发出来了，最大的一个难题也已经被克服。
高压力压缩机克服了，接下来系统的研究就被提上日程，而此时烟台冰轮也已经和环保部签订了替代示范协议，这无疑给他们更加增添了信心。
系统的设计问题涉及到的细节就比较多，比如说系统中泵前静液柱的压力，压缩机从排气到回气，整个流程中每个环节状态是怎样，是气体还是液体，或者是气液混合？如果是气液混合，那么比例是多少？这些都需要一次次认真分析，并一次次在实验中验证，过程繁复，却不容一丝差错。
当然，实验室中得出的结论终究只是理论上的数据，能够在工程中实际应用才是最终目的。实际运行和实验中心毕竟是不一样的。在谈话中，于总工也表示，他们非常感谢第一个样板工程，正是第一个项目中“该出的问题和不该出的问题都出过”，所以再继续后面几个项目也得心应手，系统更加稳定。
于总说，当初在实验室里面没有模拟出来的问题，在第一个样板工程中都测试出来了，他还笑谈，当初进行第一个项目的时候，他们还犯了一个最不该犯得错误：“蒸发冷凝器竟然发生泄漏，如果是在原来的系统中，漏了也就漏了，但是在这套系统中，由于CO2侧的压力高，NH3侧的压力低，CO2最后就流向了NH3，两者发生化学反应，生成了一种尿素的中间体，变成一种结晶物，把整个系统都给堵死了。”虽然听起来有些可笑，但是能够想象的是系统第一次从试验台走向实际工程所经历的考验，也正是因为当初在第一个项目中的反复验证，整套系统的应用才能像今天这样稳定。
经过第一个项目一年多的运行，所有问题基本得以解决，然后威海久业项目也正式启动，从之后这个项目的运行情况来看，系统已经日臻完善，技术也比较成熟了，运行半年多也没有发现什么问题。再到后来的獐子岛贝类加工项目，那就可以称得上是得心应手了，研发团队对整个项目也就参与了发案的设计，其他环节，如工程安装、调试等都是由应用技术人员自行完成。目前项目也运行了三个多月了，也没有发现任何问题。
而接下来，冰轮并不会因为这三个项目的正常运转而沾沾自喜，继而举步不前。除了整个公司将在市场上花大力气推广这套系统以外，在技术方面，他们还会不断更新和完善，在细节上不断进行调整，让系统更加节能。在压缩机方面，接下来研究的方向会侧重“氨的余热回收”。于总工介绍，一旦这项技术应用到实际中，运行这套系统将会比烧煤便宜很多，利用余热，升温烧热水等，对类似的食品加工厂来说，不仅仅是降低运行费用，还可以大大减少碳排放。而目前，这项技术也已经开始着手研究，相关实验也已经开始。
研发不设限
成为“第一个吃螃蟹的人”
提及冰轮在中国CO2制冷系统推广中所充当的角色，于总工戏称他们是“第一个吃螃蟹的人”。在国外虽然这套技术已经开始慢慢起步，也被应用在一些项目领域，但在中国，冰轮真的是第一个真正将这套技术完美呈现的企业。
为什么冰轮会成为“第一个吃螃蟹的人”？在采访中，于总工也坦言，冰轮作为国内冷冻行业的龙头企业，从董事长到每个员工，已经在自觉和不自觉中将一种社会责任感担在身上。所以，除了对CO2这类天然工质的研究之外，冰轮对HCFC也在进行研究，只要是市面上出现的制冷剂，冰轮都做过换热性、材料相容性等研究。于总工说，目前正是处于一个制冷替代的阶段，你不知道哪一种工质会最终成为最佳替代物，所以要充分准备，保持对各种制冷剂的了解和透彻的研究是十分必要的。
当然，除了冰轮作为大企业的这种责任感驱使着这它不断走在研发前端之外，冰轮对于新技术的态度也是其中一个很重要的因素。从成立之初的小铁工厂，到如今制冷行业领军企业，从默默无闻到被大众广泛认可，这离不开冰轮对技术研发的重视，离不开持续的技术创新能力，这主要体现在两方面：
一是公司对于研发项目投入不设限，只要是技术部认为可以动手去做的，项目是有可行性的，那么公司就会大力投入。二是公司对于研发人员的重视。冰轮给予研发人员公司最优待遇，最宽容的研发环境，既是失败了也不会过多追究。于总工说，冰轮对于研发已经形成了一种意识，“创新，就一定要容忍失败。”在一次次的失败过后才能得出最精华的东西。
而提到当前比较热门的制冷替代问题，于总工也有自己的看法；“目前整个替代市场还比较混乱，没有一个定论，欧洲是在坚定不移的走自然工质道路，而美国则是什么都有，什么都大力推广，世界几大制冷剂巨头都是美国企业，他们这也是从美国的国家利益出发。而中国在制冷替代的过程中切忌的是不能跟风，要根据中国市场实际来看，比如说，在小型设备中使用R32就比较有优势，而在大型设备中就可以使用NH3/CO2复叠制冷系统”。
于总工也相信，一旦“NH3/CO2复叠制冷系统”真正在市场中推广开来，中国制冷行业在全球地位将有很大变化，中国负责任大国的形象也可以提升，也能引领整个行业技术的进步。
据了解，目前，也有来自全国各地的客户前来考察冰轮的这项技术，并形成了一些合作意向。同时，冰轮这项技术的全国市场推广和路演计划也开始提上日程，下半年有望在全国范围内掀起一场CO2制冷风暴。
