制冷劑回收技術研究進展與回收體系設計

孔　明，余曉明，邵乃宇

（1-上海理工大學，上海 200093；2-上海冷凍空調行業協會，上海 200070）

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制冷劑回收技術研究進展與回收體系設計

孔明*1，余曉明1，邵乃宇2

（1-上海理工大學，上海 200093；2-上海冷凍空調行業協會，上海 200070）

[摘 要]目前國內尚無一套完整的制冷劑回收體系，而根據《蒙特利爾議定書》的規定，中國的HCFCs物質淘汰階段目標已接近。本文主要介紹了上海地區制冷空調行業2012年至2013年的行業發展，制冷劑的使用和回收情況；在研究國外完善的制冷劑回收體系基礎上，對上海地區建立氟利昂類制冷劑回收體系進行整體的框架設計。

[關鍵詞]制冷劑回收；HCFCs淘汰；回收體系

*孔明（1991-），男，碩士。研究方向：制冷劑回收體系。聯系地址：上海市軍工路516號，郵編：200093。聯系電話：15216772101。E-mail：kmanycall@163.com。

0 引言

地球目前的生態環境正日益惡化，臭氧層空洞的不斷擴大，使得紫外線尤其是UV-B對人類健康、生態環境、材料等產生日益嚴重的影響，溫室效應導致的南北極冰蓋融化、氣候反常、海平面上升等也逐年加劇，而加劇這些現象的氟利昂制冷劑卻仍被大量使用而且隨意排放[1]。中國作為制造業大國，其制冷設備的生產量和消費量均已在全球領先，同時是保護臭氧層的《蒙特利爾議定書》[2]和限定溫室氣體排放的《京都議定書》[2]的簽約國，中國有責任和義務促進ODS物質的淘汰和替代以及限制溫室氣體的排放。

按照《蒙特利爾議定書》相關規定，中國需在2015年將HCFCs生產量和消費量削減10％，2020年削減35％[2]。而目前國內并無成型的制冷劑回收體系，即使有環保意識和責任心的制冷廠商，在生產、維修等操作時回收了廢棄的制冷劑，也無合適機構管理，難以處理，回收體系的缺失將間接導致無回收意識的廠商的增加，制冷空調行業中普遍出現的環保意識薄弱的現象，導致每年制冷空調行業向大氣中排放大量的氟利昂等制冷劑，其過高的ODP和GWP加劇了溫室效應和臭氧層空洞。因此制冷劑回收體系的建立，以及配套政策的輔佐則會對上海地區制冷空調行業節能減排和行業發展的促進、對上海日益惡劣的環境的改善以及響應國家環保政策、履行國際公約等起到重要作用。

1 上海制冷空調行業調研

為了解2012年至2013年上海制冷空調企業的發展以及使用制冷劑和回收制冷劑等情況，并為制冷劑回收體系的建立提供數據支持，對上海市200余家制冷工程商和制冷設備制造商進行調研。

1.1 企業概況

在調查的201家公司中，國有性質8家，占4.0％；外商獨資合資性質22家，占10.9％；民營性質171家，占85.1％。201家公司2012年總的銷售額為299.8億元，2013年銷售額為296.5億元。

1.2 制冷劑購買情況

2012年制冷劑的購買總量為5,795.2噸。其中HCFC制冷劑1,185.9噸，占總量的20.5％；HFC制冷劑4,595.4噸，占總量的79.3％；其他制冷劑為13.9噸，占總量的0.2％。

2013年制冷劑的購買總量為5,651.9噸。其中HCFC制冷劑1,182.1噸，占總量的20.9％；HFC制冷劑4,460.9噸，占總量的78.9％；其他制冷劑為8.8噸，占總量的0.2％。

2012年購買的制冷劑HCFCs中，R22制冷劑為1,184.8噸，其他為1.1噸；HFCs中，R134a為1,483.2噸，R410A為2,988.5噸，R407C為92.5噸，R404a為30噸，其他為1.2噸（見圖1）。

2013年購買的制冷劑HCFCs中，R22制冷劑為1,181.5噸，其他為0.6噸；HFCs中，R134a為1,502.4噸，R410A為2,838.2噸，R407C為87.5噸、R404a為32.7噸，其他為0.1噸（見圖1）。

圖1　2012和2013年制冷劑消費詳情

1.3 制冷劑使用與回收

在對201家制冷廠商的調研中，有138家對操作工有過針對制冷劑的專門培訓，占68.7％；對使用制冷劑有相關規定的有122家，占60.7％。

在生產和使用過程中有對制冷劑進行回收的僅有91家，占45.3％；對回收制冷劑有相關規定的有70家，占34.8％；對回收制冷劑后有進行登記的有48家，僅占23.9％。回收的制冷劑重新使用在產品中的有54家，在維修中使用的有41家，交由制冷劑處理公司處理的僅9家。使用的制冷劑回收裝置中，有7家使用飛躍牌冷媒回收機，4家使用美德瑞回收機，4家使用南京春木，6家使用自制的回收裝置，其他還有青島綠環、上海振圣、鴻森、溫特爾、ROBINAIR、日本東洋、RECOMAX（伽利略）、德國ASC2000和溫特爾等13個品牌的制冷劑回收機。

2012年和2013年201家企業有記錄的制冷劑回收量分別為87,446 kg和83,856 kg。

從調查數據可以看出，2013年上海地區制冷空調行業銷售額略有降低，購買的制冷劑總量也在減少，但其中HCFCs和HFCs所占比重改變并不大，原因也是在CFCs替代完成后，HCFCs的削減、替代、回收、處理等相關工作尚未提上日程，HCFCs價格雖逐年上漲但也比HFCs要便宜許多，在沒有政府的要求下，企業很難自發的進一步對HCFCs進行削減。且大多數制冷中小企業，在制冷劑回收意識、制冷劑回收量、管理方面較大型制冷工程商和制冷設備制造商有很大差距。

2 國內外現狀以及制冷劑回收、處理技術研究

2.1 國外回收體系研究

主要對日本的制冷劑回收體系進行介紹，同樣作為《關于保護臭氧層蒙特利爾議定書》的締約國，于1988年頒布《臭氧層保護法》，日本在1996年便開始限制R22等HCFCs物質，于2004年開始削減HCFCs使用量并計劃在2020年停止生產R22。歐盟于2006年通過了溫室氣體排放法案，規定自2011年后新開發平臺的汽車空調內不得使用GWP值高于159的制冷劑[3]。

日本在進行氟利昂類制冷劑回收時，首先政府制定頒布了《臭氧層保護法》、《氟利昂回收銷毀法》、《家電再循環使用法》[3]等一系列相關法律，按法律規定：任何人不得隨意排放氟利昂類物質，否則將會被罰款甚至追求刑事責任，而廢棄制冷設備、汽車等的個人或單位，需交由回收者從中回收制冷劑并集中向氟利昂處理銷毀者處，整個過程需遵循相關物質回收、運送以及銷毀處理基準，并每年匯報氟利昂類的回收量和銷毀量；國家要推動氟利昂的回收和銷毀技術的開發；環境大臣、經濟產業省和縣長要監督檢查各相關業者氟利昂回收和銷毀情況。同時，由日本冷凍空調工業會、日本冷凍空調設備工業聯合會、日本氟碳化合物協會組成的日本制冷劑回收中心，在制冷劑回收的宣傳工作、人員培訓包括培訓教材編制、制冷劑再生技術研究、標準制定上也起到了非常重要的作用[4]。表1為日本工商用制冷空調設備氟利昂回收情況[5]。圖2為日本制冷劑回收實施體系。

表1　日本工商用制冷空調設備氟利昂回收情況[5]

圖2　日本制冷劑回收實施體系

2.2 國內制冷劑回收現狀

我國制冷空調行業在履約第一階段淘汰工作中，已有了階段性的成就：

1991年，國家保護臭氧層領導小組成立；

1993年，國務院批準實施《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質國家方案》；

1997年，多邊基金批準中國消防行業哈龍淘汰計劃，后又先后批準18個行業ODS淘汰計劃；

1999年，《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質國家方案》（修訂稿）完成并批準實施；

2000年，國家消耗臭氧層物質進出口管理辦公室成立；

2008年，環境保護部開展了“加強地方消耗臭氧層物質淘汰能力建設”項目；

2007年7月1日，全面停止全氯氟烴和哈龍兩類物質的生產和進口；

2010年1月1日，全面淘汰四氯化碳和甲基氯仿，圓滿完成議定書目標[6]。

中國是HCFC類物質的生產及消費大國，其生產總量已在2010年占全球的78.5％，使用總量占全球的48.4％[7]，CFCs的淘汰已結束，但HCFCs的回收、淘汰卻由于無配套的鼓勵政策、回收體系輔助等原因，仍處于起步階段。因此，建立一套完整的制冷劑回收體系就顯得尤為重要。

2.3 制冷劑回收、處理技術

鄒慧明等[8]在《CFCs制冷劑回收處置技術》中對制冷劑的回收技術、凈化技術、再生技術、銷毀技術的種類及原理過程有詳細全面的介紹。制冷劑回收技術包括液體加壓回收法、液泵回收法、氣體冷卻回收法、氣體壓縮回收法、制冷劑復合回收方法等。

制冷劑的處理方法有制冷劑凈化技術、制冷劑再生技術包括蒸餾再生法和分餾再生法、制冷劑銷毀技術包括等離子法、水泥窯法、燃燒法、高溫水蒸氣熱分解法、過熱蒸汽反應法及液體中燃燒法[9]。

3 制冷劑回收體系設想

目前回收的制冷劑主要分為兩大類：一類是回收后可以再利用的制冷劑，不管是用于實驗還是產品，這一類回收經濟價值較高，企業接受度高，可以節約成本。比如單一工質的制冷劑，在用制冷劑回收機回收后經過潤滑油分離和過濾器處理后，可以再利用；另一類是回收后無法直接再利用的制冷劑，比如非共沸混合制冷劑，如R407C，這一類回收是回收體系建立的重點，由于這一類制冷劑不可直接用于企業生產實驗等，導致企業主動回收的積極性低[10]。

3.1 制冷劑的回收、運輸和儲存

調查結果顯示，大型制冷設備制造商和大型制冷工程商有固定的制冷劑供應商渠道，多為送貨上門，這些送貨上門的制冷劑廠商也有一定的回收制冷劑的能力；前者有成熟的制冷劑運輸體系，兩者均有較大的制冷劑存儲庫房。

小型制冷廠商目前大多未對制冷劑進行回收或者回收量非常小。在與小型廠商會談交流后發現，不同于大型制冷廠商，小企業的制冷劑回收以及保護環境的意識或者來自輿論等的制約均較低，其主要目的在于控制成本和維持企業運營上。

為應對此類情況以及確保體系的順利建立，有必要對回收的制冷劑進行補貼，尤其是在初期意識薄弱的情況下，可參考目前的地溝油回收。有以下兩個方案。

1）由制冷劑回收點車輛上門按需求回收，如目前的醫療廢棄物回收體系。小型制冷企業地點過于分散且量較少，回收周期應較長。

2）動員制冷企業自行送至固定的制冷劑回收點。可大幅度降低回收體系運輸、人員成本，需要政府政策支持和更高的補貼。

3.2 制冷劑回收點的建立

制冷劑回收點的建立在考慮到運輸、儲存的安全及規范的同時，需對相關運輸、回收、管理、處理人員進行相關培訓，且要遠離人口密集區，可考慮以下幾類回收點：

1）制冷劑銷售商，如上所述，且已經通過調查統計得到給較多廠商供應制冷劑的銷售商，如杜邦、上海立新、大金阿科瑪等，且制冷劑銷售商已有完善的存儲、運輸、管理相關的能力和人員配備。

2）選取大型制冷制造商和工程商設立回收點。大型制冷企業有制冷劑生產商上門供貨服務而且也有一定的制冷劑存儲能力。盡量選取周邊適當距離內有其他較多中小制冷企業的大型企業，可以控制運輸成本，在從小制冷企業回收到制冷劑后，定期向總站運輸。

3）現有的環保回收企業和廢棄物處理企業，比如白色家電回收企業、汽車報廢回收企業以及焚燒廢棄物企業。但據調查得知，目前由上海市環保局官方認證的五家白色制冷家電回收企業很少能收到足量廢舊冰箱、空調等。

4）在離較繁華的商業區和工業園區等制冷企業集中地比較近的地方可設立類似于垃圾站一樣的站點。比如金山、松江、青浦等郊區的工業園區。繁華商業區中空調設備維修頻率和密集度較高，維修后的制冷劑量也較多，而工業園區這種制冷企業聚集地也有較大的制冷劑回收總量，這一類站點基本不配備車輛運輸，基本由企業在商業區維修后或者回收的制冷劑返廠后自行運輸到站點。

3.3 體系資金來源和支出

資金來源優先考慮稅收的形式，方便管理和征收。有兩種稅收形式考慮：其一是對整個制冷行業征收環境保護稅，缺點是征收的企業數量太多，不方便征收且偷漏情況可能會較嚴重，而且在稅率制定比例上比較繁瑣；其二是對制冷劑售價征稅，因為制冷劑生產廠商相對較少較集中，作為制冷劑的生產源頭，比較好控制，便于協商和管理，在這些廠商建立制冷劑回收點時可以一并合作。更何況只要廠商使用了制冷劑，就產生后續制冷劑回收處理的費用或者是因為排放導致的污染，制冷劑回收體系正是為了處理制冷劑的下放流路，其產生的費用由使用制冷劑的每一個廠商分攤合情合理。同時，根據制冷劑對環境的影響程度，即不同的ODP和GWP值，對其征收的稅率也應不同，例如，對R22 等HCFCs制冷劑征收5％，而對R134a等HFCs僅征收2％，已被淘汰的CFCs征收10％，這樣更利于環保制冷工質的替代和HCFCs的淘汰。這樣，不環保的制冷劑假設按照此比例征收，那么由2013年調查的201家制冷企業使用制冷劑的情況，HCFCs可收取約80萬的稅收，HFCs可收取約170萬的稅收。

資金支出主要分為三個部分：

1）根據回收的制冷劑量給予制冷廠商的補貼；

2）制冷劑回收體系的建立、運營成本，包括運輸、人員培訓及人工費、存儲以及處理費用；

3）稅收的一部分可用來作為科研基金，用于研究降低制冷劑回收和處理的成本、優化制冷劑回收機效率、以及如何利用廢棄制冷劑以便創造經濟價值等。其中廢棄制冷劑再利用主要有三個研究方向，即能量能源方面、作為生產其他化工用品的原材料方面以及制冷劑的干燥分離提純方面。

以上三個部分的科研工作尤為重要，就像電子產品、塑料、易拉罐等垃圾的回收再利用一樣，一旦能創造出經濟價值后，回收制冷劑就不再僅僅是需要耗費人力財力的環保工程，而是在保護環境的同時也能帶動經濟的發展，至少要做到在資金上自給自足，類似于由最初垃圾的掩埋焚燒變為現在的垃圾分類循環再利用，更利于整個體系的長久運轉。

3.4 回收制冷劑的處理

對于可再利用的氟利昂制冷劑，可用制冷劑回收處理機對回收的制冷劑進行干燥過濾再充灌回特制制冷劑回收罐再利用，可用類似日本ASADA制制冷劑回收車，制冷劑回收、再生處理裝置均安置在汽車上，可方便迅速的移動到任何儲存點或上門回收處理。

目前階段國內回收的不可再利用的制冷劑的處理的主要為熱力焚毀方法，隨著科技的進步，新的方法也可能得以發明。比如，等離子法、高溫水蒸氣熱分解法、過熱蒸汽反應法等，但是，目前大多數方法還不能使用于規模。制冷劑處理廠若建廠在周邊省市，回收后的制冷劑往制冷劑處理廠運輸的長期成本存在。

3.5 政府相關部門可給予的支持

除了征收稅收以及回收網點的建立外，還有以下幾點可以考慮。

1）廣告宣傳以便將回收制冷劑保護環境的概念植入民心。類似于目前的“廢棄垃圾分類利國利民”、“沒有買賣就沒有殺害”等公益宣傳廣告。回收制冷劑以及減少制冷劑的亂排放，在目前臭氧層被嚴重破壞的前提下，對環境保護意義重大。進行公眾公益廣告宣傳，初期可先在權威制冷、科技雜志等上面進行制冷劑回收必要性的宣傳，一旦回收制冷劑的意識深入到整個行業，這將大大推動回收體系的運營以及成本的節約，尤其是能讓制冷企業的員工在操作時有回收制冷劑保護環境的意識是非常重要的。

例如，每年的9月16日是國際臭氧層保護日，聯合國大會要求所有締約國按照《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》及其修正案的目標，采取具體行動紀念這個日子。上海可以在這一環境保護的重要日子里，在上海地區的各類媒體、地鐵公交等對保護臭氧層、回收制冷劑和節能減排加強宣傳，同時可以由協會組織聯絡起政府、企業、高校等開展一系列的宣傳活動，在提升全民回收制冷劑、保護臭氧層等意識上有著事半功倍的效果。

2）對回收制冷劑貢獻突出的單位或者企業，可由政府頒發環保、綠色類榮譽證書以及在制冷雜志上宣傳，成本較低，對于企業也可以提高知名度和企業形象。

3）對制冷行業稅收等情況監督和懲罰制度。

4）目前私自排放污水、廢棄或工廠垃圾、建造垃圾等的懲罰制度和監督機構已經很完善，工廠生產時產生的危險廢棄物經由分類和第三方的回收處理體系以及醫院的醫療廢棄物的回收處理體系、地溝油回收處理體系都已成功建立和實行，政府部門可出臺相關政策，對私自排放制冷劑等行為設立舉報、監督、管理機構，對這種破壞臭氧層的行為進行處罰，在相應的保護環境不亂排放制冷劑的宣傳深入人心后，大眾的監督和社會輿論的壓力以及政策的輔佐可以非常有效的督促制冷企業或者個人在作業時對制冷劑少排放多回收。

5）與國外歐美等先進的制冷劑回收、處理技術進行交流引進，包括先進的制冷劑回收處理裝置等。

6）幫助體系尋求國際環境保護多邊基金的援助。

4 結論

面對日益惡劣的生態環境以及全球變暖的趨勢，國內外對制冷劑的節能環保要求日益增加。為響應國家出臺的一系列相關政策以及應對HCFCs的縮減目標，一個完整的制冷劑回收處理體系是必不可少的。本文在研究上海制冷空調行業和國外成熟體系的基礎上，提出了一些設想。政策的制定和體系的建立或許較易，但政策的實施和體系的穩定運轉是最困難和關鍵的，需要政府部門、制冷企業、行業協會以及民眾的相互配合和輔佐。

參考文獻：

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[10]吳澤球.全封閉制冷設備制冷劑回收研究[J].環境科學動態,2005(4):57-58.

Research Progress on Refrigerant Recovery Technology and Design of Refrigerant Recovery Systems

KONG Ming*1,YU Xiao-ming1,SHAO Nai-yu2
(1-University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China; 2-Shanghai Air-conditioning and Refrigeration Institute,Shanghai 200070,China)

[Abstract]No complete refrigerant recovery and handling system has been established in China at the present,and as the rules of the Montreal Protocol,the stage objective of the HCFCs elimination for China approaches.In the present study,the survey and investigation on the development progress for the refrigeration industry in Shanghai from 2012 to 2013 and the using and recovery conditions of refrigerant were performed.Based on the research of the advanced refrigerant recovery system at abroad,the general frame of the Freon refrigerant recovery and handling systems in Shanghai was designed.

[Keywords]Refrigerant recovery; HCFCs elimination; Recovery system

doi：10.3969/j.issn.2095-4468.2016.01.202