由制冷剂替代历程探究产业新时期发展之路_张朝晖.pdf
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1、第2 3卷 第1期2023年1月R E F R I G E R A T I ONAN DA I R-C ON D I T I ON I N G1-1 0行业技术视点本栏目投稿邮箱:z l d t c h i n a c r a a.o r g收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 0,修回日期:2 0 2 3-0 1-1 2作者简介:张朝晖,合肥通用机械研究院有限公司教授级高级工程师,中国制冷空调工业协会副理事长兼秘书长,主要从事行业技术研究、标准制定、产品研发与检测、行业管理与规划、国际交流与合作等方面的工作。由制冷剂替代历程探究产业新时期发展之路张朝晖1),2)王若楠2)高钰2)刘璐璐2)陈
2、敬良2)1)(合肥通用机械研究院有限公司)2)(中国制冷空调工业协会)摘 要 自1 9 9 1年中国加入 蒙特利尔议定书 以来,中国制冷空调行业在政府主管部门的领导支持下,以负责任的态度积极履行国际公约,全面完成了议定书规定的阶段性淘汰任务目标。同时在行业履约工作中充分考虑我国国情和产业发展实际状况,有目的、有计划地支持相关企业完善装备条件,增强研发实力,形成自主核心竞争力,有效地推动了企业的技术进步和产业的壮大发展。展望未来,行业各界应积极关注国际公约履约进程和技术发展动态,坚持走自主发展的道路,选择适合中国国情的替代技术路线,并持续加大技术创新投入力度;利用实施制冷剂替代和国家大力推进低碳
3、战略的发展机遇期,有的放矢实施补短板、强基础、上水平,推动产业的绿色转型升级,打造出一批具有世界级水准的行业龙头和骨干企业,形成集群优势,以此为制冷空调行业实现由大到强的转变做出切实的努力和贡献。关键词 制冷剂替代;蒙特利尔议定书;基加利修正案;低碳E x p l o r e t h e i n d u s t r yd e v e l o p m e n tp a t ho f t h en e we r a t h r o u g ht h e r e f r i g e r a n t s u b s t i t u t i o nc o u r s eZ h a n gZ h a o
4、h u i1),2)W a n gR u o n a n2)G a oY u2)L i uL u l u2)C h e nJ i n g l i a n g2)1)(H e f e iG e n e r a lM a c h i n e r yR e s e a r c hI n s t i t u t eC o.,L t d.)2)(C h i n aR e f r i g e r a t i o na n dA i r-C o n d i t i o n i n gI n d u s t r yA s s o c i a t i o n)A B S T R A C T S i n c eC
5、 h i n a a c c e d e d t o t h eM o n t r e a lP r o t o c o l(MP)i n1 9 9 1,C h i n as r e f r i g-e r a t i o na n da i rc o n d i t i o n i n gi n d u s t r y,w i t ht h e l e a d e r s h i pa n ds u p p o r to f t h eg o v e r n m e n td e p a r t m e n t s,h a sa c t i v e l y i m p l e m e n t
6、 e d t h e i n t e r n a t i o n a l c o n v e n t i o nw i t ha r e s p o n s i b l ea t-t i t u d ea n df u l f i l l e d t h ep h a s e-o u t t a r g e t s i ns t a g e s s t i p u l a t e d i n t h eMP.A t t h e s a m e t i m e,w i t hf u l lc o n s i d e r a t i o no ft h en a t i o n a lc o n
7、d i t i o n sa n da c t u a l i n d u s t r i a ld e v e l o p m e n t,w eh a v ep r o m o t e dt h e t e c h n o l o g i c a lp r o g r e s sa n d i n d u s t r i a ld e v e l o p m e n tb yp u r p o s e f u l l ya n ds y s t e m a t i c a l l ys u p p o r t i n gr e l e v a n tm a n u f a c t u r
8、e r st ob eb e t t e re q u i p p e d,s t r e n g t h e nr e-s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tc a p a b i l i t ya n df o r mi n d e p e n d e n tc o r ec o m p e t i t i v e n e s s.L o o k i n gi n t ot h e f u t u r e,t h e i n d u s t r ys h o u l dp a yc l o s ea t t e n t i o nt ot h e i m
9、 p l e m e n t a t i o np r o c e s so fi n t e r n a t i o n a l c o n v e n t i o n s a n d t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p m e n t s,a d h e r e t o t h ep a t ho f i n d e p e n d-e n td e v e l o p m e n t,c h o o s e a l t e r n a t i v e t e c h n o l o g i c a l r o u t e s s u i t a
10、 b l e f o rC h i n asn a t i o n a l c o n-d i t i o n s,a n dc o n t i n u et oi n c r e a s ei n v e s t m e n ti nt e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o n.T h ei n d u s t r ys h o u l ds e i z eo p p o r t u n i t i e sb r o u g h tb yr e f r i g e r a n t r e p l a c e m e n t a n dt h en
11、a t i o n a l l o wc a r b o ns t r a t e g y,t o r e m e d y t h ew e a k n e s s e s,e n h a n c e t h e f o u n d a t i o na n d l e v e l u p,i no r d e r t op r o-m o t et h eg r e e n t r a n s f o r m a t i o na n du p g r a d i n go f t h e i n d u s t r ya n db u i l dw o r l d-c l a s s l
12、e a d i n ge n t e r p r i s e sa n da c h i e v e t h ec l u s t e ra d v a n t a g e s.T h a tw i l lm a k ec o n t r i b u t i o n s t ot h et r a n s-f o r m a t i o nf r o mb i gt os t r o n go fC h i n ar e f r i g e r a t i o na n da i rc o n d i t i o n i n g i n d u s t r y.2 第2 3卷 K E YWO
13、R D S r e f r i g e r a n t s u b s t i t u t i o n;M o n t r e a l P r o t o c o l;K i g a l iAm e n d m e n t;l o wc a r b o n1 蒙特利尔议定书 与臭氧层保护1 9 7 4年,美 国 加 利 福 尼 亚 大 学 教 授 罗 兰(F.S.R o w l a n d)和莫利纳(M.J.M o l i n a)1通过观测研究首先提出,世界上大量生产和使用的全氯氟烃类物质(C F C s),排放到大气中后会消耗大气平流层中的臭氧。随着排放到大气中的消耗臭氧层物质不断增多,大
14、气层中臭氧数量急剧减少,进而形成巨大的“臭氧空洞”。由此对地球生态和人类健康带来巨大危害。这一发现引起国际社会的广泛关注,经过一系列的科学研究与评估,国际社会于1 9 8 5年缔结了 保护臭氧层维也纳公约,在1 9 8 7年进一步签署了 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书(以下简称 议定书),旨在通过控制对臭氧层有破坏作用物质的生产、消费,来保护关系到全人类未来生存与发展的大气臭氧层。议定书 规定了受控物质的种类,同时规定了各缔约方的控制限额和限控时间表,并制订了相应的监督和履约机制。其后议定书又进行了多次修订,先后有9类1 1 4种物质被纳入议定书的管控范围,其中主要包括有C F C s、哈
15、龙、四氯化碳、甲基氯仿、甲基溴、HC F C s、H F C s等。议定书 规定了各类受控物质的限控时间表。1 9 8 7年 议定书 最初达成时,规定发达国家自1 9 9 3年7月1日起,C F C s物质的消费量每年不得超过基准线的8 0%;自1 9 9 8年7月1日起,每年的消费量不得超过基准线的5 0%。发展中国家的淘汰时间表比发达国家相应延迟1 0年。之后经过多次修订与调整,在议定书中不仅增加了受控物质的种类,对限控时间也予以提前,最终对C F C s淘汰时间的规定是发达国家提前到1 9 9 6年实现完全淘汰,发展中国家于2 0 1 0年实现完全淘汰2。进入2 1世纪后,由于全球变暖问
16、题的日益突出,经过议定书各缔约方的反复研讨和谈判,于2 0 1 6年进一步达成了关于H F C s管控的 蒙特利尔议定书 (以下简称 基加利修正案),将1 8种H F C s物质纳入了议定书的管控范围。需要注意的是,H F C s原本是在消耗臭氧层物质淘汰过程中用来替代C F C s和HC F C s的新一代替代品,鉴于H F C s的O D P值均为零,其本身并不破坏臭氧层,因此对于H F C s管控属于议定书对消耗臭氧层物质管控的特别延伸,其目的是在实施消耗臭氧层物质淘汰的同时协同关注强温室气体的减排问题。截止到2 0 2 3年1月1日,全球共有1 9 8个国家签署了 蒙特利尔议定书,有1
17、 4 6个国家签署了加入了 基加利修正案3。中国政府于2 0 2 1年6月1 7日正式交存了 基加利修正案 接受文书4,基加利修正案 已于2 0 2 1年9月1 5日正式对我国生效。蒙特利尔议定书 在全球范围内被广泛遵守,履约行动取得巨大成效,对臭氧层的保护和恢复起到了至关重要的作用,因而被称为是全球范围内 最 成 功 的 国 际 协 定。根 据 世 界 气 象 组 织(WMO)、联合国环境署(UN E P)等机构联合发布的2 0 2 2臭氧消耗科学评估5(S c i e n t i f i cA s s e s s-m e n to fO z o n eD e p l e t i o n:2
18、 0 2 2),经过 蒙特利尔议定书 的实施,与极端情形下O D S物质不受控情形下每年增加3%3.5%排放的极端情况相比,遵守 蒙特利尔议定书 而减少O D S排放后,到本世纪中叶可以避免0.51的全球升温;另外据监测,尽管臭氧层空洞的大小、强度和寿命每年都有变化,由于议定书履约行动的推进,近些年来南极 上 空 的 臭 氧 总 量 一 直 在 恢 复 中,预 计 到2 0 6 6年,南极上空可以恢复到1 9 8 0年时的臭氧水平,到2 0 4 5年,北极上空可以恢复到1 9 8 0年时的水平,到2 0 4 0年,全 球 平 均 水 平(北 纬6 0 南 纬6 0)可以恢复到1 9 8 0年时
19、的状态。而根据2 0 1 6年达成的 基加利修正案,如果国际社会能够如期完成对H F C s的生产和消费的管控,预计到2 1 0 0年,将可以避免0.3 0.5的地球温升。这是 蒙特利尔议定书 在实现臭氧层保护的同时,对减缓全球变暖做出的又一重大贡献。在各种消耗臭氧层物质中,对于C F C s(已在全球被完全淘汰)和HC F C s,制冷空调行业是其主要的消费行业之一;用作制冷剂的H F C s使用量约占全球H F C s消费总量的8 0%(以C O2当量计算,如图1所示)6。所以制冷空调行业含氟制冷剂的淘汰和替代转换行动,对全球的臭氧层保护和温室气体减排具有举足轻重的关键性作用,也是国际履约
20、目标达成所不可或缺的重要组成部分。2 中国制冷空调行业制冷剂替代行动中国政府高度重视环境保护问题,于1 9 9 1年正式批准加入了 蒙特利尔议定书 及其 伦敦修 第1期张朝晖 等:由制冷剂替代历程探究产业新时期发展之路3 图1 全球2 0 2 0年各行业H F C s排放比例正案,随后国务院授权由原国家环保局牵头,联合1 6部委共同组建了国家保护臭氧层领导小组,负责推进 蒙特利尔议定书 的履约行动和相关的监督监管工作。在领导小组的统筹协调下,国家生态环境部牵头组织制定相关政策法规和标准,建立了国家层面的履约体系和机制体制,全面推进我国议定书履约行动并取得了巨大的成功。中国于2 0 0 7年7月
21、1日提前完成了C F C s的全面淘汰,比议定书规定的期限提前了两年半的时间7,为全球范围内C F C s淘汰目标的达成做出了重大贡献,也得到了国际社会的广泛认可和高度赞赏。随着C F C s淘汰行动进入尾声,2 0 0 7年9月国际社会又进一步达成加速淘汰HC F C s的调整案并随即投入全面实施阶段。作为全球最大的发展中国家和最 大 的 制 冷 剂 消 费 国,中 国 通 过 在C F C s淘汰过程中建立起来的成熟机制体系,克服诸多困难,也成功完成了HC F C s加速淘汰的各个阶段性履约任务目标。这些工作彰显了中国政府履约机制体制的执行力和高效性,展现了中国在全球环境保护事业中勇于承担
22、责任和切实履行义务的负责任大国形象,赢得了国际社会的一致好评。2.1 C F C s淘汰全球的C F C s淘汰行动始于2 0世纪8 0年代末,而当时中国的制冷空调行业还处在由计划经济向市场经济转变的过渡期,产业规模只有数十亿元的水平,制冷空调制造业主要集中归口于原机械工业部管辖,当时行业内主导产品主要是用于食品加工储存方面的一些冷冻冷藏设备,如土建库、组合库、厨房冰箱、速冻和制冰设备及相应的压缩冷凝机组等,其他产品还包括有少量的单元式空调机和空调末端等。在这个时期,国内企业基础条件薄弱,生产水平很低,制造设备方面主要是采用一些老旧的车铣刨磨等通用机床进行生产,加工精度低,产品性能落后且质量稳
23、定性差,在用设备故障率较高,很难得到用户的认可。与此同时,行业企业的技术开发能力普遍也非常薄弱,产品开发主要是靠经验设计和对国外产品的测绘仿制。总体上看,产业的发展水平远不能满足经济建设和国计民生发展的需要。许多产品要依赖进口来填补市场空缺。这一时期行业内使用的制冷剂主要是R 1 2,有少量的R 1 1、R 5 0 2和R 1 3等。1 9 9 1年中国加入 蒙特利尔议定书 后,在原国家环保局总牵头组织领导下,国内开始全面启动C F C s淘汰行动。原机械工业部按归口职能组织领导了制冷设备生产行业的C F C s淘汰行动,并委托所属的行业技术归口单位 原机械工业部合肥通用机械研究所牵头组建了行
24、业履约工作组,全面推进行业内的C F C s淘汰转换行动。工作组组织开展了大量的行业C F C s制冷剂消费情况调查,启动了行业C F C s淘汰战略和实施计划的编制工作。经过大量的走访调研和分析讨论,最终形成了制冷设备行业实施C F C s淘汰的总体思路和战略方案,即在确保完成履约淘汰任务目标的同时,积极推动行业的制造能力和技术水平上台阶,以此推动产业的壮大发展。工作组在原国家环保局及原机械工业部的领导下,通过组织开展C F C s淘汰战略研究,编制了行业淘汰转换行动计划,明确了在实施淘汰转换过程中支持和推动行业重点骨干企业借助 蒙特利尔议定书 多边基金资助的便利条件,在开展C F C s淘
25、汰的同时实施装备升级改造,为行业和企业的未来长期发展创造有利条件。经过与议定书执行机构艰苦的谈判,最终这一方案被全面纳入到行业C F C s淘汰战略研究报告和具体的实施计划中。当时具体的做法就是在旧的生产线改造过程中,以先进的数控加工中心替换企业原有的老式车、铣、刨、磨等通用机床设备,用三坐标测量仪取代原来的普通量规量具,同时组织企业与国外先进企业开展对口交流,积极引导和帮助企业从国外引进全套的新型替代产品设计开发技术,再通过深入的消化吸收,促进国内企业在技术开发和产品的设计能力建设方面也取得切实的进步和提升。在这一阶段,一批企业利用 蒙特利尔议定书 多边基金的支持有效完成了对生产设备和基 4
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