[发明专利]一种用于热泵锅炉的节能环保型工质

说明书

本发明属于制冷剂技术领域，公开了一种用于热泵锅炉的节能环保型工质，该该混合工质是由丁烷(R600)、戊烷(R601)和异戊烷(R601a)这三种组分组成的三元混合工质；并且，该混合工质中各组分的质量百分比浓度如下：丁烷(R600)的质量百分比为37％～63％，戊烷(R601)的质量百分比为0.5％～62.5％，异戊烷(R601a)的质量百分比为0.5％～62.5％。本发明通过对构成工质的细节组分及各组分的质量占比等进行控制，得到的三元混合工质，尤其能够制取150℃及以上温度的制热温度，可作为高温(温度150℃及以上)热泵工质应用。

技术领域

本发明属于制冷剂技术领域，更具体地，涉及一种用于热泵锅炉的节能环保型工质，该工质能够用于热泵锅炉替代燃烧化石能源的工业锅炉，可应用于热泵、制冷领域，尤其是高温热泵中。

背景技术

工业供热占工业总能耗的50％以上，而工业锅炉是工业供热的主要来源，据统计，我国工业锅炉每年耗用原煤约占年总产量的1/3，是我国二氧化碳和二氧化硫排放的主要来源之一，各大中城市对燃煤锅炉在市区采用了严格限制使用的措施，一些城区内的工业锅炉转向燃烧天然气和汽柴油。然而随着气候变化对人类生存产生的威胁日益严重，全球达成了温室气体减排的巴黎协定。“碳达峰，碳中和”越来越受到关注。产生二氧化碳的燃烧化石能源的工业锅炉即将面临着升级或淘汰。热泵锅炉尤其是空气源热泵锅炉是燃烧化石能源的工业锅炉的首选替代方案。

工业锅炉按照用途分为热水锅炉和蒸汽锅炉。对于温度在100℃以下的热水锅炉，在目前常用的热泵工质中，有采用R134a作为工质的热泵可以制取70℃左右温度的热水。而采用R515B作为工质的热泵可以制取90℃左右的温度。而在超过100℃蒸汽锅炉领域，虽然采用R142b作为工质的热泵最高可以制取110℃左右的蒸汽，但是，R142b的消耗臭氧潜能值ODP＝0.057，具有破坏臭氧层的能力，而且全球变暖潜能值GWP＝1980，具有很强的全球变暖潜力，在安全性上也有一定的可燃性，属于A2类物质，已经被列入《蒙特利尔议定书》及其修正案需要在2030年淘汰的物质。采用HFC245fa作为工质的热泵可以制取130℃左右的蒸汽，但HFC245fa的全球变暖潜能值GWP＝962，虽然不至于在2030年前淘汰，但也被列入了2016年通过的《蒙特利尔议定书》基加利修正案需要削减的名单。而到150℃左右的蒸汽，还没有合适的热泵工质。但在实际工业生产中，需要大量的150℃左右的蒸汽。比如在卷烟生产中，烟丝干燥的最佳温度在150℃左右，目前都是采用燃气、燃油等燃烧化石能源的方式实现，造成了大量二氧化碳温室气体的排放。因此，能够获得150℃及以上温度的热泵工质是热泵锅炉替代工业锅炉的关键。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于热泵锅炉的节能环保型工质，其中通过对构成工质的细节组分及各组分的质量占比等进行控制，得到的三元混合工质，尤其能够制取150℃及以上温度的制热温度，可作为高温(温度150℃及以上)热泵工质应用；使用该三元混合工质作为工质的热泵锅炉可以替代燃烧化石能源的工业锅炉以大幅度减少二氧化碳的排放。并且，相较于燃烧化石能源的工业锅炉，热泵本身的效率就是大于1的，因此具有节能的特点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种节能环保型混合工质，其特征在于，该混合工质是由丁烷(R600)、戊烷(R601)和异戊烷(R601a)这三种组分组成的三元混合工质；并且，该混合工质中各组分的质量百分比浓度如下：丁烷(R600)的质量百分比为37％～63％，戊烷(R601)的质量百分比为0.5％～62.5％，异戊烷(R601a)的质量百分比为0.5％～62.5％。

作为本发明的进一步优选，所述混合工质中各组分的质量百分比浓度如下：丁烷(R600)的质量百分比为45％～55％，戊烷(R601)的质量百分比为15％～40％，异戊烷(R601a)的质量百分比为15％～40％。

作为本发明的进一步优选，所述混合工质中各组分的质量百分比浓度如下：丁烷(R600)的质量百分比为50％，戊烷(R601)的质量百分比为25％，异戊烷(R601a)的质量百分比为25％。