CN104501485B - 一种回收冰箱中氟利昂的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回收氟利昂的设备及方法，包括冷凝分离器，冷凝分离器的侧面开设有气态氟利昂进口和液氮进口；冷凝分离器的顶部开设有氮气出口，底部开设有用于回收液态氟利昂的液态氟利昂出口；冷凝分离器内设置有换热盘管，换热盘管的入口通过液氮进口与外界液氮源相连通，出口通过一路保冷管道与冰箱的换热管的一端相连，换热管的另一端与气态氟利昂进口相连通；氮气由连接在氮气出口的另一路保冷管道外排。本发明运用物理冷却方法，采用无污染的液氮做冷却剂，便捷高效地实施了氟利昂的回收。优点是投资小，工艺简单，回收率高，可以批量制作定型设备，大量高效回收资源并减少氟利昂排放，环境社会效益优良。

Description

一种回收冰箱中氟利昂的设备及方法

技术领域

本发明属于回收氟利昂技术领域，具体涉及一种回收冰箱中氟利昂的设备和方法。

背景技术

氟利昂广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域，特别是作为制冷剂在空调、冰箱里大量使用。目前，全国在用空调约计上亿台，电冰箱也有几千万台。据有关部门统计，每年仅空调、冰箱的维修保养数量在上千万台，同时报废的也有近千万台左右。这些报废的冰箱、空调类产品每年排放的氟利昂上万吨，其危害不可估量。

解决氟利昂排放问题主要有两种方式：一是大力发展无氟替代产品；二是加强氟利昂的回收再利用。无氟替代技术，目前刚应用于新研发的冰箱，而对大量的、已在用的老款冰箱、空调等，加强氟利昂的回收再利用就显得非常重要。

国内外目前的回收方法基本分为压缩回收法、吸附再分离法、冷却凝缩回收等，普遍因为技术成熟度不高、工艺流程复杂、回收成本高等因素的制约，空调、冰箱的安装维修企业及汽车维修站使用回收设备的极少，再加上受短期经济利益的趋动、维修企业环保意识淡薄等因素的影响，氟利昂制冷剂任意排放的现象非常严重。

众所周知，氟利昂是臭氧层破坏的元凶，一千克氟利昂可以捕捉消灭约七万千克臭氧，臭氧层被大量损耗后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到 达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。1999年初，我国就曾出台一项旨在保护臭氧层的计划，按照这个计划，我国应到2010年1月1日禁止使用氟利昂。2010年9月27日，环境保护部、发展改革委、工业和信息化部等三部门联合发布《中国受控消耗臭氧层物质清单》的公告，对CFC、HCFC等物质做出停止或限制生产的规定。但使用氟利昂的旧家电等产品，只能随着其更新换代逐步淘汰，且由于新型制冷剂价格高昂，需重新设计系统等等因素使得氟利昂被新型制冷剂替代还需很长时间。据有关人员调查：至2013年8月1日，中国仍然大量使用氟利昂，未来数年甚至数十年内，中国氟利昂的使用量仍然会居高不下，这就为氟利昂的回收循环利用提出了紧迫的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种回收冰箱中氟利昂的设备和方法，该设备用液氮做外加冷源，在密闭系统内，依靠换热汽化后的氮气压力做动力吹除管道中的氟利昂，通过冷凝分离器5用液氮低温冷却液化氟利昂并进行收集；把冷凝分离器5放置于一个低温保温箱中，用换热后的低温氮气对低温保温箱进行降温保冷，换热后的氮气经活性炭吸附净化后排入大气。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种回收冰箱中氟利昂的设备，包括冷凝分离器，冷凝分离器的侧面开设有气态氟利昂进口和液氮进口；冷凝分离器的顶部开设有氮气出口，底部开设有用于回收液态氟利昂的液态氟利昂出口；冷凝分离器内设置有换热盘管，换热盘管的入口通过液氮进口与外界液氮源相连通，出口通过一路保冷管道与冰箱的换热管的一端相连，换热管的另一端与气态氟利昂进口相连通；氮气由连 接在氮气出口的另一路保冷管道外排。

所述氮气出口的保冷管道还连接有用于对外排的氮气进行过滤的活性炭吸附装置。

所述冷凝分离器设置在保温箱内，活性炭吸附装置安装于保温箱的顶部；保冷管道设置于保温箱内，并环绕冷凝分离器的壳体四周，与氮气出口相连的保冷管道由开设在保温箱顶部的通孔与活性炭吸附装置的进气口相连通。

所述液氮进口处以及液态氟利昂出口处分别设置有用于控制各管路通断的截止阀。

所述换热管的两端分别通过连接接头连接有氮气吹扫管道，且两氮气吹扫管道分别通过截止阀与保冷管道以及连接在气态氟利昂进口上的管道相连。

所述气态氟利昂进口上的管道由气态氟利昂进口伸入冷凝分离器内。

所述保冷管道与连接氮气吹扫管道的截止阀之间引出一路放空管道，放空管道上设置有能够在管路中氮气压力超过安全值时自动开启的安全阀。

所述安全阀或截止阀为机械式阀门或电子阀门。

本发明还公开了一种回收冰箱中氟利昂的方法，包括以下步骤：

1)将冰箱换热管的两端通过连接接头与氮气吹扫管道相连；打开连接在氮气吹扫管道上的两个截止阀以及液态氟利昂出口处的截止阀；

2)打开液氮进口与外界液氮源相连的截止阀，使液氮由液氮进口进入换热盘管，液氮在换热盘管中换热后变为氮气，再由换热盘管的出口经一路保冷管道后进入冰箱的换热管；在氮气的吹扫下，使换热管中的气态氟利昂与氮气的混合气体由气态氟利昂进口进入冷凝分离器中；

3)进入冷凝分离器中的混合气体与换热盘管进行热交换，使气态氟利昂液 化由冷凝分离器底部的液态氟利昂出口排出并收集；氮气由冷凝分离器顶部的氮气出口，经另一路保冷管道进入活性炭吸附装置中，再由连接在活性炭吸附装置上的放空管道外排。

所述安全阀和截止阀采用机械式阀门或电子阀门，在管路中氮气压力超过安全气压范围时，通过手动或自动方式打开安全阀，将管路中的氮气经放空管道外排，以减小管路中氮气压力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明无需任何动力设备，依靠液氮汽化后压力做动力，保证工艺过程的持续运行且操作方便；依靠外加无污染的液态氮做冷却剂，用物理冷凝的办法液化回收氟利昂，回收率高；整个流程在闭合环境下运行，无二次污染，并且可以回收到高纯度的氟利昂；本发明运用物理冷却方法，采用无污染的液氮做冷却剂，便捷高效地实施了氟利昂的回收。优点是投资小，工艺简单，回收率高，可以批量制作定型设备，大量高效回收资源并减少氟利昂排放，环境社会效益优良。

进一步的，本发明述保温箱包覆换热盘管以及保冷管路，以防止液氮吸热转化为氮气而造成冷量损失。

进一步的，本发明氮气在外排前，先经过活性炭吸附装置将氮气中的有害物质过滤，保证了外排氮气的质量。

进一步的，本发明在管路上连接一路放空管道，并在放空管道上设置安全阀，安全阀在管路中氮气压力超过安全值时自动开启，将管路中的氮气外排，以减小氮气压力，保证了整个设备的安全。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

其中，1为冰箱；2为换热管；3为保冷管道；4为换热盘管；5为冷凝分离器；6为保温箱；7为活性炭吸附装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明：

参见图1，本发明回收冰箱中氟利昂的设备，包括冷凝分离器5，冷凝分离器5的侧面开设有气态氟利昂进口和液氮进口；冷凝分离器5的顶部开设有氮气出口，底部开设有用于回收液态氟利昂的液态氟利昂出口；冷凝分离器5内设置有换热盘管4，换热盘管4的入口通过液氮进口与外界液氮源相连通，出口通过一路保冷管道3与冰箱1的换热管2的一端相连，换热管2的另一端与气态氟利昂进口相连通；氮气由连接在氮气出口的另一路保冷管道3外排。氮气出口的保冷管道3还连接有用于对外排的氮气进行过滤的活性炭吸附装置7。冷凝分离器5设置在保温箱6内，活性炭吸附装置7安装于保温箱6的顶部；保冷管道3设置于保温箱6内，并环绕冷凝分离器5的壳体四周，与氮气出口相连的保冷管道3由开设在保温箱6顶部的通孔与活性炭吸附装置7的进气口相连通。

液氮进口处以及液态氟利昂出口处分别设置有用于控制各管路通断的截止阀。换热管2的两端分别通过连接接头连接有氮气吹扫管道，且两氮气吹扫管道分别通过截止阀与保冷管道以及连接在气态氟利昂进口上的管道相连。气态氟利昂进口上的管道由气态氟利昂进口伸入冷凝分离器5内。保冷管道与连接氮气吹扫管道的截止阀之间引出一路放空管道，放空管道上设置有能够在管路中氮气压力超过安全值时自动开启的安全阀。安全阀或截止阀为机械式阀门或 电子阀门。

本发明还公开了一种回收冰箱中氟利昂的方法，包括以下步骤：

1)将冰箱换热管2的两端通过连接接头与氮气吹扫管道相连；打开连接在氮气吹扫管道上的两个截止阀以及液态氟利昂出口处的截止阀；

2)打开液氮进口与外界液氮源相连的截止阀，使液氮由液氮进口进入换热盘管4，液氮在换热盘管4中换热后变为氮气，再由换热盘管4的出口经一路保冷管道3后进入冰箱1的换热管2；在氮气的吹扫下，使换热管2中的气态氟利昂与氮气的混合气体由气态氟利昂进口进入冷凝分离器5中；

3)进入冷凝分离器5中的混合气体与换热盘管4进行热交换，使气态氟利昂液化由冷凝分离器5底部的液态氟利昂出口排出并收集；氮气由冷凝分离器5顶部的氮气出口，经另一路保冷管道进入活性炭吸附装置7中，再由连接在活性炭吸附装置7上的放空管道外排。

同时，安全阀和截止阀采用机械式阀门或电子阀门，在管路中氮气压力超过安全气压范围时，通过手动或自动方式打开安全阀，将管路中的氮气经放空管道外排，以减小管路中氮气压力。

本发明的原理：

先将气态氟利昂用液氮冷凝至－60～－80℃后形成液态氟利昂和氮气；再将所述液态氟利昂进行回收，氮气直接排空。气态氟利昂源自冰箱换热管中，并用液氮将所述气态氟利昂冷凝后自身吸热形成的氮气进行吹扫，液氮的表压为0.1MPa，将液态氟利昂进行回收，气相经活性炭吸附后排空。液氮的温度为约－196℃。

以冰箱空调中应用最多的制冷剂为R－22为例，室温按20℃计算，换热效 率为70％，若将R－22冷却至－60℃，回收1kgR－22需要用1.12Kg液氮，1kg氟利昂可以破坏70000kg臭氧，造成的温室效应是二氧化碳的2000倍。

以家用电冰箱为例：家用电冰箱平均一个装有2kgR－22，全国每年报废冰箱大约400万台，全部回收可回收氟利昂约8000吨，相当于每年减排二氧化碳1600万吨。

市场上液氮价格为0.6元/kg，R－22价格为18元/kg，全国仅冰箱回收氟利昂可产生约1.36亿元的经济收入，经济效益可观。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：包括冷凝分离器(5)，冷凝分离器(5)的侧面开设有气态氟利昂进口和液氮进口；冷凝分离器(5)的顶部开设有氮气出口，底部开设有用于回收液态氟利昂的液态氟利昂出口；冷凝分离器(5)内设置有换热盘管(4)，换热盘管(4)的入口通过液氮进口与外界液氮源相连通，出口通过一路保冷管道(3)与冰箱(1)的换热管(2)的一端相连，换热管(2)的另一端与气态氟利昂进口相连通；氮气由连接在氮气出口的另一路保冷管道(3)外排。

2.根据权利要求1所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述氮气出口的保冷管道(3)还连接有用于对外排的氮气进行过滤的活性炭吸附装置(7)。

3.根据权利要求2所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述冷凝分离器(5)设置在保温箱(6)内，活性炭吸附装置(7)安装于保温箱(6)的顶部；保冷管道(3)设置于保温箱(6)内，并环绕冷凝分离器(5)的壳体四周，与氮气出口相连的保冷管道(3)由开设在保温箱(6)顶部的通孔与活性炭吸附装置(7)的进气口相连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述液氮进口处以及液态氟利昂出口处分别设置有用于控制各管路通断的截止阀。

5.根据权利要求4所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述换热管(2)的两端分别通过连接接头连接有氮气吹扫管道，且两氮气吹扫管道分别通过截止阀与保冷管道以及连接在气态氟利昂进口上的管道相连。

6.根据权利要求5所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述气态氟利昂进口上的管道由气态氟利昂进口伸入冷凝分离器(5)内。

7.根据权利要求6所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述保冷管道与连接氮气吹扫管道的截止阀之间引出一路放空管道，放空管道上设置有能够在管路中氮气压力超过安全值时自动开启的安全阀。

8.根据权利要求7所述的回收冰箱中氟利昂的设备，其特征在于：所述安全阀或截止阀为机械式阀门或电子阀门。

9.一种如权利要求7所述设备的回收冰箱中氟利昂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将冰箱换热管(2)的两端通过连接接头与氮气吹扫管道相连；打开连接在氮气吹扫管道上的两个截止阀以及液态氟利昂出口处的截止阀；

2)打开液氮进口与外界液氮源相连的截止阀，使液氮由液氮进口进入换热盘管(4)，液氮在换热盘管(4)中换热后变为氮气，再由换热盘管(4)的出口经一路保冷管道(3)后进入冰箱(1)的换热管(2)；在氮气的吹扫下，使换热管(2)中的气态氟利昂与氮气的混合气体由气态氟利昂进口进入冷凝分离器(5)中；

3)进入冷凝分离器(5)中的混合气体与换热盘管(4)进行热交换，使气态氟利昂液化由冷凝分离器(5)底部的液态氟利昂出口排出并收集；氮气由冷凝分离器(5)顶部的氮气出口，经另一路保冷管道进入活性炭吸附装置(7)中，再由连接在活性炭吸附装置(7)上的放空管道外排。

10.根据权利要求9所述的回收冰箱中氟利昂的方法，其特征在于：所述安全阀和截止阀采用机械式阀门或电子阀门，在管路中氮气压力超过安全气压范围时，通过手动或自动方式打开安全阀，将管路中的氮气经放空管道外排，以减小管路中氮气压力。