CN115077114A - Co2跨临界船用碳捕集制冷机组 - Google Patents

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Abstract

本发明CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，涉及制冷设备技术领域，具体而言为船用碳捕集制冷机组，尤其涉及一种应用于船舶CO2尾气回收的CO2跨临界引射制冷系统。本发明的高压级压缩机和中压级压缩机的输出端与高压级油分离器相连接；高压级油分离器与气冷器相连接；气冷器与平行换热器相连接；平行换热器与闪蒸罐相连接；闪蒸罐一路通过平行换热器回到中压级压缩机，另一路回到高压级压缩机；闪蒸罐分别与中温膨胀阀和回热器相连接相连接；中温膨胀阀通过中温蒸发器与高压级压缩机相连接；回热器与低压级压缩机相连接；低压级压缩机通过去过热器与高压级压缩机相连接。本发明的技术方案解决了现有技术中的CFCs对于臭氧层的破坏以及对环境变暖造成的不利影响等问题。

Description

CO2跨临界船用碳捕集制冷机组
技术领域
本发明CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，涉及制冷设备技术领域，具体而言为船用碳捕集制冷机组，尤其涉及一种应用于船舶CO2尾气回收的CO2 跨临界引射制冷系统。
背景技术
进入20世纪80年代，由于CFCs对于臭氧层和环境变暖的不利影响，基于环境保护的立场世界范围内提出对CFCs类制冷剂的替代要求。而普遍存在的一种观点就是使用天然制冷剂作为替代产品，从而CO2的使用又成为热点。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
根据上述现有技术提出的CFCs对于臭氧层的破坏以及对环境变暖造成的不利影响等技术问题，而提供一种CO2跨临界船用碳捕集制冷机组。本发明主要使用环保冷媒CO2，通过逐级冷凝，获得CO2液体，完成对船舶尾气中CO2的回收目的，为市场提供一种更加节能且环保的制冷装置。
本发明采用的技术手段如下：
一种CO2跨临界船用碳捕集制冷机组包括：高压级压缩机、中压级压缩机、低压级压缩机、高压级油分离器、气冷器、过热器、平行换热器、闪蒸罐、中温膨胀阀、中温蒸发器和回热器；
进一步地，高压级压缩机和中压级压缩机的输出端与高压级油分离器相连接；
进一步地，高压级油分离器的出气端与气冷器相连接；
进一步地，气冷器的出口端与平行换热器相连接；
进一步地，平行换热器的出液端与闪蒸罐相连接；
进一步地，平行换热器与闪蒸罐之间设置有背压阀；
进一步地，背压阀节流后形成气液两相态进入闪蒸罐；
进一步地，闪蒸罐的出气端一路通过平行换热器回到中压级压缩机，另一路回到高压级压缩机；
进一步地，闪蒸阀与高压级压缩机之间设置有高压阀；
进一步地，闪蒸罐的出液端分别与中温膨胀阀和回热器相连接相连接；
进一步地，中温膨胀阀通过中温蒸发器与高压级压缩机输入端相连接；
进一步地，回热器与低压级压缩机相连接；
进一步地，低压级压缩机的输出端通过去过热器与高压级压缩机的输入端相连接。
进一步地，高压级压缩机的输入端前设置有气分；
进一步地，气分分别与高压阀、中温蒸发器及去过热器相连接。
进一步地，回热器上设置有由低温膨胀阀和低温蒸发器组组成的回路；
进一步地，回热器依次与低温膨胀阀和低温蒸发器组相连接，低温蒸发器组的输出端再与会任期相连接。
进一步地，低温蒸发器组是由低温蒸发器一号和低温蒸发器二号串联而成的。
本发明的工作过程为：
首先由高压级压缩机与中压级压缩机将CO2冷媒压缩至高温高压状态进入高压级油分离器，高压级油分离器将制冷剂中的冷冻油进行分离，分离出来的油进入油罐回到压缩机，分离出来的高温高压制冷剂气体进入到气冷器降温，然后进入平行换热器，目的是使得从闪蒸罐回中压级压缩机的气体回热，防止有液滴回到压缩机，从而发生液击，损坏压缩机；平行换热器出来后进入背压阀，经过背压阀节流后形成气液两相态进入闪蒸罐，闪蒸罐内气体一部分从过平行换热器回到中压级压缩机，一部分经过高压阀进入高压级回气，进入气分，回到高压级压缩机，液态CO2分别进入中温膨胀阀和回热器相连接相连接，进入中温膨胀阀节流后进入中温蒸发器，中温蒸发器蒸发温度-10℃，CO2尾气在中温蒸发器中主要进行显热换热，没有发生状态变化，冷媒侧回到高压级回气，进入气分，回到高压级压缩机；进入18回热器(使得低温蒸发器回来的冷媒进入低压级压缩机回热，防止有液滴回到压缩机，从而发生液击，损坏压缩机)，降温后进入低温膨胀阀节流，然后依次进入低温蒸发器二号，低温蒸发器一号，低温蒸发器蒸发温度-40℃，尾气CO2在低温蒸发器中完成潜热交换，即气态冷凝为液态，完成换热的冷媒CO2经过回热器回到低压级压缩机，以上就完成一次完整的制冷循环。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，采用跨临界制冷技术，提高系统COP，高效节能；
2、本发明提供的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，采用CO2制冷剂，绿色环保符合行业发展理念；
3、本发明提供的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，机组应用于船舶尾气吸收，拓宽制冷行业领域，产品符合碳中和大背景。
综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的CFCs对于臭氧层的破坏以及对环境变暖造成的不利影响等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统结构图。
图中：1、高压级压缩机 2、中压级压缩机 3、低压级压缩机 4、气分 5、高压级油分离器 6、气冷器 7、去过热器 8、平行换热器 9、背压阀 10、闪蒸罐 11、高压阀 12、储液罐13、中温膨胀阀 14、中温蒸发器 15、低温蒸发器一号 16、低温蒸发器二号 17、低温膨胀阀18、回热器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图所示，本发明提供了一种CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，首先制冷机组应用环保冷媒CO2；其次制冷机组应用CO2跨临界状态，提升机组 COP；在跨临界状态下，通过末端蒸发器多级冷凝，分为中温蒸发及低温蒸发两种，中温蒸发温度-10℃，进行显热交换，低温蒸发温度-40℃，进行潜热交换，使得气态CO2逐级冷凝，从而获得液态CO2。
CO2跨临界船用碳捕集制冷机组包括：高压级压缩机1、中压级压缩机2、低压级压缩机3、高压级油分离器5、气冷器6、过热器7、平行换热器8、闪蒸罐10、中温膨胀阀13、中温蒸发器14和回热器18；高压级压缩机1和中压级压缩机2的输出端与高压级油分离器5相连接；高压级油分离器5的出气端与气冷器6相连接；气冷器6的出口端与平行换热器8相连接；平行换热器8的出液端与闪蒸罐10相连接；闪蒸罐10的出气端一路通过平行换热器8回到中压级压缩机2，另一路回到高压级压缩机1；闪蒸罐10的出液端分别与中温膨胀阀13和回热器18相连接；中温膨胀阀13通过中温蒸发器 14与高压级压缩机1输入端相连接；回热器18与低压级压缩机3相连接；低压级压缩机3的输出端通过去过热器7与高压级压缩机1的输入端相连接。
平行换热器8与闪蒸罐10之间设置有背压阀9；所述的背压阀9节流后形成气液两相态进入闪蒸罐10。
闪蒸阀10与高压级压缩机1之间设置有高压阀11。
高压级压缩机1的输入端前设置有气分4；气分4分别与高压阀11、中温蒸发器14及去过热器7相连接。
回热器18上设置有由低温膨胀阀17和低温蒸发器组组成的回路；回热器18依次与低温膨胀阀17和低温蒸发器组相连接，低温蒸发器组的输出端再与会任期18相连接。
低温蒸发器组是由低温蒸发器一号15和低温蒸发器二号16串联而成的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，其特征在于：
所述的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组包括：高压级压缩机(1)、中压级压缩机(2)、低压级压缩机(3)、高压级油分离器(5)、气冷器(6)、过热器(7)、平行换热器(8)、闪蒸罐(10)、中温膨胀阀(13)、中温蒸发器(14)和回热器(18)；
所述的高压级压缩机(1)和中压级压缩机(2)的输出端与高压级油分离器(5)相连接；
所述的高压级油分离器(5)的出气端与气冷器(6)相连接；
所述的气冷器(6)的出口端与平行换热器(8)相连接；
所述的平行换热器(8)的出液端与闪蒸罐(10)相连接；
所述的闪蒸罐(10)的出气端一路通过平行换热器(8)回到中压级压缩机(2)，另一路回到高压级压缩机(1)；
所述的闪蒸罐(10)的出液端分别与中温膨胀阀(13)和回热器(18)相连接；
所述的中温膨胀阀(13)通过中温蒸发器(14)与高压级压缩机(1)输入端相连接；
所述的回热器(18)与低压级压缩机(3)相连接；
所述的低压级压缩机(3)的输出端通过去过热器(7)与高压级压缩机(1)的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，其特征在于：
所述的所述的平行换热器(8)与闪蒸罐(10)之间设置有背压阀(9)；
所述的背压阀(9)节流后形成气液两相态进入闪蒸罐(10)。
3.根据权利要求2所述的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，其特征在于：
所述的闪蒸阀(10)与高压级压缩机(1)之间设置有高压阀(11)。
4.根据权利要求3所述的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，其特征在于：
所述的高压级压缩机(1)的输入端前设置有气分(4)；
所述的气分(4)分别与高压阀(11)、中温蒸发器(14)及去过热器(7)相连接。
5.根据权利要求1所述的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，其特征在于：
所述的回热器(18)上设置有由低温膨胀阀(17)和低温蒸发器组组成的回路；
所述的回热器(18)依次与低温膨胀阀(17)和低温蒸发器组相连接，低温蒸发器组的输出端再与会任期(18)相连接。
6.根据权利要求5所述的CO2跨临界船用碳捕集制冷机组，其特征在于：
所述的低温蒸发器组是由低温蒸发器一号(15)和低温蒸发器二号(16)串联而成的。
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