CN110411067B - 一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，包括发生器本体，发生器本体包括从上到下依次设置的发生器上壳体、降膜管、发生器下壳体，发生器上壳体上设有溶液入口以及蒸气出口，发生器下壳体上设有溶液出口，发生器上壳体、降膜管、发生器下壳体之间相连通，降膜管外侧设有降膜管外翅片；降膜管顶端设有预留管，预留管内设有引流管，引流管顶端与预留管中部相连，预留管下部设有均匀分布的溢流切口；本发明能够尽可能的避免降膜管垂直方向烟气流量不等造成的发生面积的浪费，且采用圆筒式设计，四周进风中间排风的方式，在有限的占地面积下增大了发生器与高温段烟气的换热面积，提高了发生器的发生效率。

Description

一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器

技术领域

本发明涉及一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，属于工业烟气中余热的高效回收技术领域。

背景技术

随着工业的发展，能源消耗量在不断地增加，因此减少能源的消耗，以及对现有能源的二次回收利用非常重要。烟气余热是在二次能源，煤炭、石油等不可再生的资源经过冶炼、加热过程所产生的，而且其热量很大，但是由于烟气的比热小，因此其显热的回收利用具有一定的难度。对于一些陶瓷厂、玻璃厂等工厂烟气温度往往只有100℃左右，如何使用此温度等级的烟气进行制冷是目前研究的重点。

采用热驱动的吸收式制冷系统在工业厂房中具有广泛的应用，其相比传统的电制冷空调系统，最大的优点就是能够减少高品位电力资源的消耗。根据热源温度的不同，可以选择采用单效、双效甚至多效吸收式制冷机，但对100℃以内的热源一般只能选择单效吸收式制冷机。传统的吸收式制冷机多采用沉浸式发生器，考虑到静液柱压力对发生效果的影响，其并不适宜于热源温度较低的吸收式制冷系统。降膜技术具有换热效率高、传热温差损失小及无静压头引起的沸点升等优点，因此在近年来的吸收式制冷机组中的应用较为普遍。降膜发生器主要有水平管外降膜及垂直管内（外）降膜两种，垂直管降膜相比水平管更节约空间，且布液更均匀，表面润湿率更高，能充分利用换热面积。

由于烟气的比热小，其驱动溶液降膜吸收过程温降较大。温度一旦降低，其发生过程将会比较难以进行，因此需要有效的利用降膜发生面积以及高温段烟气的热品质。

发明内容

为了克服工业烟气温降大的缺点，并且在有限的设备占地面积情况下，尽可能的增大与高温段烟气的接触面积，本发明提供了一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，通过回风壁孔隙结构的设计保证排风壁垂直方向等流量排风，且采用引流管等方式保证布液的均匀，提高了高温段烟气的利用率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，包括发生器本体，所述发生器本体包括从上到下依次设置的发生器上壳体、降膜管、发生器下壳体，所述发生器上壳体上设有溶液入口以及蒸气出口，所述发生器下壳体上设有溶液出口，所述发生器上壳体、降膜管、发生器下壳体之间相连通，所述降膜管外侧设有降膜管外翅片；所述降膜管顶端设有预留管，所述预留管内设有引流管，所述引流管与预留管之间设有间隔，所述引流管顶端与预留管中部相连，所述预留管下部设有均匀分布的溢流切口。

作为本发明的一种改进，所述发生器上壳体下端设有与预留管相对应的凹槽。

作为本发明的一种改进，所述发生器本体中间设有排风壁，所述发生器上壳体上设有与排风壁相对应的通孔，所述排风壁底端与发生器下壳体相连，所述排风壁内侧设有排风管，所述排风管下端与排风壁中部相连。

作为本发明的一种改进，所述排风管的直径小于排风壁的直径。

作为本发明的一种改进，所述排风壁内设有第一风机以及第二风机，所述第一风机设置在排风管上方，所述第二风机设置在排风管内侧底端。

作为本发明的一种改进，所述排风壁上设有排风孔，排风孔的数量为至少2个，排风孔的孔隙大小从上到下逐渐增大。

作为本发明的一种改进，所述降膜管的数量为至少2个。

作为本发明的一种改进，所述降膜管外翅片的数量为至少2个。

作为本发明的一种改进，所述溢流切口的数量为至少2个。

作为本发明的一种改进，所述引流管的直径小于降膜管的直径。

所述降膜管与上下壳体相连，采用无缝焊接技术以保证壳体内一定的低压条件，管外翅片焊接在降膜管上，以强化烟气侧的换热。管内为了使溶液能均匀分布在管壁面，降膜管入口采用特殊的布液方式，即入口段采用溢流切口的方式保证溶液的流入，管内使用引流管保证流入降膜管的溶液能够沿管内壁面向下流动。降膜管上部设有一定高度的预留管，是为了对发生器上壳体内的溶液形成一定的压力，当流量加大时，底部溶液的压力越大，因此降膜的流速会增加。

降膜管采用侧向多排溢流切口及内设引流管的方式以引导溶液沿内壁面均匀下流，同时降膜管在发生器上壳体通过预留管的高度能给底部溶液产生一定的压力，使溶液克服切口及引流管阻力流进降膜管。溢流切口与溢流切口间的铜管壁起到支撑上部预留管及引流管的作用。溢流切口为对称结构分布在预留管四周。

所述溶液管为垂直的不锈钢管。管外翅片，发生器壳体均为不锈钢材质。

发生器本体采用中心排风，四周进风的设计方式，根据烟气品质的不同及发生量来决定管排数量，因为烟气一旦衰减到一定温度，管内溶液将不再发生，设置多余的管排只能是浪费传热面积，而四周进风的方式正是为了增加降膜管与高温段的烟气接触面积。

回风壁由上往下设置的孔隙大小不同，且在降膜管较长时，设置了第一风机、第二风机等多级风机，以保证发生器垂直方向的烟气流量相同，从而更有效的利用高温段的烟气，保证沿降膜管方向降膜的持续进行。

本发明同时提出上述发生器的工作方法，溶液从溶液管入口进入发生器壳体，溶液因为重力以及溶液压力作用流入降膜管，降膜管内的引流管对溶液有效的引流作用以保证溶液沿管内壁面均匀向下流动，溶液在管壁面由于烟气的加热使溶液中的水达到沸点，释放出水蒸气，浓缩后的溶液流到发生器下壳体，随后通过溶液出口排出，释放的水蒸气在降膜管内向上流动，从发生器蒸气出口流出。烟气在降膜管外叉流流过降膜管，由于烟气与管壁的对流换热系数较小，因此降膜管外设有翅片以强化换热。冷却后的烟气通过回风壁，在风机的抽吸作用下排出。

本发明为一种用于烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其能够尽可能的避免降膜管垂直方向烟气流量不等造成的发生面积的浪费，且采用圆筒式设计，四周进风中间排风的方式，在有限的占地面积下增大了发生器与高温段烟气的换热面积，提高了发生器的发生效率。

由于采用了以上技术，本发明较现有技术相比，具有的有益效果如下：

1、本发明可实现垂直方向各点的烟气等流量流进发生器，通过控制回风壁面的孔隙大小以及采用多级风机，以实现各点烟气等流量流动，能够增加底部烟气的流速，增大烟气与降膜管间的换热系数，以充分利用高温段烟气的余热。

2、本发明采用引流管及预留管设置溢流切口的方法进行布液，降膜管管口与溢流切口高度产生的压力，可以使溶液更有效的往管内流动。本发明采用的布液方法能够有效引流溶液，使溶液贴近管内壁面均匀流动。

3、本发明采用中间排风的方式，在有限占地面积下，可以增大与高温段烟气的接触面积。由于烟气的比热较小，在加热管内溶液时其温度衰减较快，因此采用中间排风，四周进风的方式可以有效增大与高温段烟气的接触面积。

附图说明

图1是一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器的结构示意图；

图2是一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器的俯视图；

图3为降膜管管口的结构图；

图4为图3的A-A切面图；

图中：1、溶液入口，2、第一风机，3、蒸气出口，4、发生器上壳体，5、降膜管，6、降膜管外翅片，7、发生器下壳体，8、溶液出口，9、第二风机，10、排风壁，11、引流管，12、溢流切口，13、排风管，14、凹槽，15、通孔，16、排风孔，17、预留管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

结合附图可见，一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，包括发生器本体，所述发生器本体包括从上到下依次设置的发生器上壳体4、降膜管5、发生器下壳体7，所述发生器上壳体4上设有溶液入口1以及蒸气出口3，所述发生器下壳体7上设有溶液出口8，所述发生器上壳体4、降膜管5、发生器下壳体7之间相连通，所述降膜管5外侧设有降膜管外翅片6；所述降膜管5顶端设有预留管17，所述预留管17内设有引流管11，所述引流管11与预留管17之间设有间隔，所述引流管11顶端与预留管17中部相连，所述预留管17下部设有均匀分布的溢流切口12。

所述发生器上壳体4下端设有与预留管17相对应的凹槽14。

所述发生器本体中间设有排风壁10，所述发生器上壳体4上设有与排风壁10相对应的通孔15，所述排风壁10底端与发生器下壳体7相连，所述排风壁10内侧设有排风管13，所述排风管13下端与排风壁10中部相连。

所述排风管13的直径小于排风壁10的直径。

所述排风壁10内设有第一风机2以及第二风机9，所述第一风机2设置在排风管13上方，所述第二风机9设置在排风管13内侧底端。

所述排风壁10上设有排风孔16，所述排风孔16的数量为至少2个，排风孔16的孔隙大小从上到下逐渐增大。

所述降膜管5的数量为至少2个。

所述降膜管外翅片6的数量为至少2个。

所述溢流切口12的数量为至少2个。

所述引流管11的直径小于降膜管5的直径。

降膜管5垂直焊接在发生器上下壳体之间，管外翅片焊接于降膜管5外。管排量及管根数以发生器实际发生量大小决定。

本发明的核心部件包括降膜管5及等流量排风壁10，在发生器上壳体4内有降膜管5的预留管17，在预留管17下部设置溶液溢流切口12，溢流切口12对称设置在管壁的周向，且垂直方向设置多排切口，以保证某方向上的切口堵塞时，溶液依然能够流进降膜管5内。在管内设置了引流管11，高度与切口平齐，其作用是使流入降膜管5的溶液能够沿管内壁面均匀流下，润湿整个管内壁面且形成一层薄薄的液膜，从而更利于溶液的发生过程。预留管17上部分的作用是给底部溶液产生一定的压力，使其能够克服溢流切口12及引流管11的阻力流进降膜管5。为了支撑上部预留管17及引流管11，溢流切口12与溢流切口12之间间隔设置。为了使发生器内部能维持较长时间的负压，因此降膜管5与发生器上、下壳体均需进行无缝焊接，防止内部溶液的泄露及不凝性气体的渗入。

为了减少溶液的腐蚀作用，与溶液直接接触的部分均采用不锈钢材质，包括蒸气出口3、发生器上壳体4、降膜管5、发生器下壳体7、溶液出口8、引流管11。

本发明的等流量排风壁10的结构比较特殊，一般的回风扇只能保证上部管段的空气流速，而下部管段的流速较小，因此不能充分利用高温段烟气的余热，自然也不利于溶液的发生过程。本发明的排风壁10上部与通孔15相连，排风壁10上设有排风孔16，排风孔16孔隙结构大小不同使烟气在发生器上下均能够等流量流入，保证了下部管段的发生过程。且在降膜管5高度较大时，采用双级甚至多级风机来调节空气流量，充分保证下部管段也有较大的空气流量。下部管段排风采用第二风机9控制，排风通道直接送到发生器总排风口，由第一风机2统一排出。

工作时，高温段烟气从发生器周围进入发生器，通过肋片强化换热的作用，使溶液中的水在管内发生产生蒸气，降温后的烟气汇聚到发生器中心，再通过排风机排出。溶液先进入发生器上壳体4，因为重力的作用通过管壁溢流切口12经引流管11流进降膜管5，沿管内壁面均匀下流。在管内由于烟气的加热作用，溶液内的水沸腾析出水蒸气，浓缩后的溶液流进发生器下壳体7，后经溶液出口8流出发生器。从溶液中析出的水蒸气，由于压力差的作用往上流动，经蒸气出口3流出，进入冷凝器冷凝。

本发明的等流量排风壁10能够增加发生器对高温段烟气的利用率，充分利用发生器与烟气的换热面积。同时引流管11及溢流切口12的巧妙设置能够提高管内壁面溶液的润湿率，提高发生面积，增大发生器的发生量。同时采用四周进风中间排风的设计，也能够在有限的占地面积下，尽量的提高降膜管5与高温段烟气的接触面积。

上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：包括发生器本体，所述发生器本体包括从上到下依次设置的发生器上壳体、降膜管、发生器下壳体，所述发生器上壳体上设有溶液入口以及蒸气出口，所述发生器下壳体上设有溶液出口，所述发生器上壳体、降膜管、发生器下壳体之间相连通，所述降膜管外侧设有降膜管外翅片；所述降膜管顶端设有预留管，所述预留管内设有引流管，所述引流管与预留管之间设有间隔，所述引流管顶端与预留管中部相连，所述预留管下部设有均匀分布的溢流切口；

所述发生器本体中间设有排风壁，所述发生器上壳体上设有与排风壁相对应的通孔，所述排风壁底端与发生器下壳体相连，所述排风壁内侧设有排风管，所述排风管下端与排风壁中部相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述发生器上壳体下端设有与预留管相对应的凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述排风管的直径小于排风壁的直径。

4.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述排风壁内设有第一风机以及第二风机，所述第一风机设置在排风管上方，所述第二风机设置在排风管内侧底端。

5.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述排风壁上设有排风孔，排风孔的数量为至少2个，排风孔的孔隙大小从上到下逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述降膜管的数量为至少2个。

7.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述降膜管外翅片的数量为至少2个。

8.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述溢流切口的数量为至少2个。

9.根据权利要求1所述的一种用于低温烟气驱动吸收式制冷系统的降膜发生器，其特征在于：所述引流管的直径小于降膜管的直径。

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