CN1271414A - 吸收水加热器/冷却器及其高温再生器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了使用溴化锂作为一吸收剂和水作为一致冷剂的一吸收水加热器/冷却器及其一高温再生器。该高温再生器设有一燃烧腔,该煅烧腔由在一燃烧器(4B)的一吹出口侧的一内筒(2)限定,其中一燃烧气体从燃烧器的吹出口吹出。一溶液被容纳在一液体腔室内,该液体腔室在燃烧腔的上侧和下侧延伸并且由一外筒(1)限定。一致冷剂蒸汽流出通道(8)被形成在外筒的一上部,并且气体排出通道(13,14)被形成在相对于燃烧器的燃烧腔的一端部。在燃烧腔的上侧和下侧的液体腔室之间提供连通的多个溶液导管(3)延伸穿过燃烧腔。这多个溶液导管大致分为设置在燃烧器的火焰内的一组(3A)、和设置成远离燃烧器的火焰的一组(3B)。这两组彼此隔开10～100mm。这样可获得对NOx的降低(还原)和抑制CO的产生。

Description

吸收水加热器/冷却器及其高温再生器
技术领域
本发明涉及一吸收水冷却和加热装置及其高温再生器(交流换热器)，尤其是涉及一吸收水冷却和加热装置，其中用溴化锂作为一吸收剂和用水作为致冷剂，还涉及用于该吸收水冷却和加热装置的一高温再生器。
背景技术
对于例如未审查的日本专利公开第8-193767中所示的一传统的吸收水加热器/冷却器，用作存储一吸收溶液的液体贮存器的一液体腔被形成在一燃烧腔的上部和下部，其中在一高温再生器的一燃烧器内产生的一燃烧气体经液体腔流动，并且设有用于连通上液体腔与下液体腔的多个溶液导管，这些导管延伸通过燃烧腔。这些溶液导管大体上可分为两组。
一组导管设置在燃烧器附近并且火焰能碰到该组导管上，另一组导管设置在离开燃烧器处。在两组导管之间限定了溶液导管不靠近在一起的一空间。因此，可以使从燃烧器冒出的火焰碰到位于燃烧器附近的液体导管组上，以降低其温度。因此，在高温再生器中产生的氧化氮(NOx)得到还原。
因此，对于未审的日本专利公开第8-193767中所述的吸收水加热器/冷却器的高温再生器，溶液导管的横截面形状为圆形，从而液体和蒸汽仅沿一个方向从下侧流向上侧。即，仅产生一维流动，其中一沸腾上升的流动流经整个导管。
当在溶液导管组附近的燃烧器的火焰产生燃烧时，其中溶液导管组靠近燃烧腔，则燃烧气体在溶液导管的与火焰接触的区域温度高，以提供一高热流(热通量)。在一圆形导管用作溶液导管的情况下，热流的增大导致在导管内所产生的蒸汽量的增大，从而造成流动阻力增大。结果，在溶液导管内循环的溶液的量减小了，并且溶液的浓度会局部变高。本申请的发明人所进行的一试验研究已揭示在溶液导管内的溶液浓度局部变高的那些部分会产生腐蚀性损坏。因此，不可能使用一廉价的材料，并且使用一极其昂贵的高温再生器将不可避免。
此外，在未审查的日本专利公开第9-42800号中披露了一吸收水加热器/冷却器，其中通过通入一稀释溶液来产生强制性对流，所通入的稀释溶液从一溶液泵输送，流经一组传热管，这组传热管具有一高的热流并且设置在燃烧器附近。但是，当部分加载时，吸收水加热器/冷却器是以在高温再生器内被节流的循环溶液的量来操作，因此产生在上述公开的申请所述的结构中不能进行部分负荷的操作这一缺点，其中给高温再生器施加了强制性对流。
此外，未审查的日本专利公开第8-49802号公开了用于一吸收水冷却和加热装置的一高温再生器，其中以P≥2D的一关系产生Karman漩涡，式中P表示一组液体导管在燃料或空气流动方向的节距，D表示液体导管的直径，并且由Karman漩涡促进火焰的混合。采用上述公开中所述的结构，产生Karman漩涡，以促使未燃烧的气体混合，从而使燃烧气体的温度更均匀。但是，由于燃烧气体的温度均匀地降低，就以氧化反应的一速率降低CO。因此，为了通过氧化来消除CO，需要在液体导管组的一下游侧提供对于CO的氧化是有用的而对于传热是无用的一空间。
本发明是鉴于上述现有技术的缺点而作出的，并且本发明的一目的是在一吸收水加热器/冷却器内同时获得对热的NOx的降低(还原)和对CO产生的限制。本发明的另一目的是制造一吸收水加热器/冷却器及其一小巧的高温再生器。本发明的再一目的是实现一廉价和长寿的吸收水加热器/冷却器及其一高温再生器。本发明的还一目的是实现即使在一部分负荷的条件下也能稳定地操作的一吸收水加热器/冷却器及其一高温再生器。
发明的公开
本发明提供一吸收水加热器/冷却器，包括：一高温再生器和一低温再生器，用于加热一吸收溶液和用于蒸发致冷剂以浓缩吸收溶液，其中吸收溶液是由一吸收剂来吸收致冷剂所产生的；一冷凝器，用于在冷却时冷凝在低温再生器内所产生的致冷剂蒸汽；一蒸发器，在该蒸发器内安装有一传热管，用于循环一加热介质和用于在所述冷凝器内所产生的一液体致冷剂或在所述高温再生器内所产生的一蒸汽致冷剂与所述传热管内的加热介质之间进行热交换；和与蒸发器相连的一吸收器，用于使吸收溶液吸收从所述蒸发器引入的致冷剂蒸汽，其中该吸收溶液在所述高温再生器与所述低温再生器内已经被浓缩，和
其中所述高温再生器包括一内筒；覆盖所述内筒的一外筒；和安装到所述外筒上并且用于燃烧所述内筒内的一燃烧气体的燃烧装置；并且其中沿一燃烧气体的一流动方向是长的多个第一扁平导管设置在燃烧装置的附近，和沿燃烧气体的流动方向是长的多个第二扁平导管设置在沿燃烧气体的流动方向在第一扁平导管的一下游侧，翼片形成在所述第二扁平导管的外表面上。
更希望的是，翼片部分地形成在第二扁平导管的扁平部分上；用于燃烧气体的一燃烧空间被限定在第一扁平导管与第二扁平导管之间；燃烧装置与多个第一扁平导管之间的一距离为10～100mm；用于容纳吸收溶液的部分形成在内筒与外筒之间在内筒的上部和下部，并且第一扁平导管和第二扁平导管与容纳部分相连；和多个第一扁平导管沿燃烧气体的流动方向布置成两列。
根据本发明，用于吸收水加热器/冷却器的一高温再生器包括：一内筒；覆盖内筒的一外筒；液体腔室，其形成在外筒与内筒之间在内筒的上部和下部，并且用于保持一溶液；一燃烧器，其安装到所述外筒，用于燃烧所述内筒内的一燃烧气体；和多个第一溶液导管，其布置在所述内筒内，以与所述上液体腔室相连；并且其中燃烧器具有面向内筒表面的一火焰孔板，并且火焰孔板与第一溶液导管之间的一距离被设定为10～100mm。
更希望的是，多个第二溶液导管布置在第一溶液导管的下游，以与上液体腔室相连，并且第一溶液导管是扁平导管，其沿着燃烧器的火焰方向是扁平的；第一溶液导管如此地构造，以至于形成温度边界层，这些温度边界层沿着燃烧气体的流动方向从上游侧向下游侧延伸；第一溶液导管与所述下液体腔室相连；第二溶液导管与下液体腔室相连；多个翼片形成在第二溶液导管的外表面上；和第二溶液导管是一扁平导管，其扁平的长度沿着燃烧气体的流动方向。
附图的简要说明
图1是一局部剖视透视图，表示根据本发明的一高温再生器的一第一实施例；
图2是表示图1的高温再生器的一垂直剖视图；
图3是表示图1的高温再生器的一水平剖视图；
图4是一局部剖视透视图，表示根据本发明一第二实施例的一高温再生器；
图5～8是分别表示图4的第二实施例的各种修改的透视图；
图9是表示溶液在高温再生器的一导管内流动的一视图，该导管具有一圆形横截面；
图10是表示溶液在具有一扁平横截面的一导管内流动的一视图；
图11是表示溶液在一组扁平导管内流动的一视图；
图12是表示绕具有一圆形横截面的一导管的燃烧的一视图；
图13是表示绕具有一扁平横截面的一导管的燃烧的一视图；
图14是表示燃烧试验结果的一视图；和
图15是一吸收型水加热器/冷却器的一示意图。
完成发明的最佳方式
首先，参照附图9～14描述本发明的原理。图9是表示溶液在高温再生器的具有一圆形横截面的一溶液导管内流动的一视图，图10是表示溶液在高温再生器的具有一扁平横截面的一溶液导管内流动的一视图，和图11是表示溶液在一组扁平导管内在一直观试验的基础上流动的一视图。在图9和10中，水平方向的一粗箭头表示一热流，而阴影线箭头表示溶液液流。
图9表示一溶液导管为圆形横截面的情况下的一沸腾状态。当一燃烧器加热溶液导管时所产生的热流造成溶液导管内的溶液产生气泡而开始沸腾，如图9(a)所示。在溶液导管是圆形横截面的情况中，仅在一垂直方向形成一溶液液流，从而形成一维流动。当施加给具有圆形横截面的溶液导管的热增大并且所产生的热流变得太高时，在所产生的蒸汽量增大并且溶液的浓度变高，如图9(b)所示。最后，如图9(c)所示，溶液造成结晶化，导致一空的燃烧状态和一传热表面的腐蚀。
图10是相应于图9的一视图，并且表示溶液导管为扁平横截面的情形。由一气体燃烧器所施加的热造成溶液导管内的溶液开始沸腾，如图10(a)所示。在图10中，扁平横截面的溶液导管造成在上、下、左和右部分形成溶液流动，从而形成二维流动。当施加给溶液导管的热增大并且所获得的热流变得太高时，所产生的蒸汽量增大并且溶液的浓度变高，如图10(b)所示。在图10中，溶液导管为一扁平的导管，从左、右部分沿一方向产生溶液流动，如图10(c)所示，该方向是在即使溶液进入空燃烧状态时溶液浓度降低的方向。因此，可以防止溶液结晶和传热表面被腐蚀。此外，由于是二维的，因此液流的流动性更好。
图11表示一试验的观察结果，其中模拟了在扁平导管组内溶液的流动。一玻璃板37被安装到一传热管36的一表面上，并且一燃烧气体加热一传热表面38。溶液的流动由实线箭头所示。由于加热表面上的热流被调节成在燃烧气体的流入侧31高和在燃烧气体的流出侧32低，因此在燃烧气体的流入侧所产生的蒸汽量大于在流出侧所产生的。结果，被填充到扁平导管组内的溶液在燃烧气体的流入侧形成一沸腾的上升液流43，在燃烧气体的流出侧形成一下降液流44，从而形成如图中所示的一螺旋形的流动35。因此，可以防止溶液滞塞，增大上升液流在高热流区域的速度，并且改善沸腾热在燃烧气体的流入部分的传输速度，从而在整组扁平导管内形成一改善的液体循环。通常地，溶液导管为圆形横截面，以产生图9中所示的溶液流动。相反，本发明的溶液导管为扁平横截面，从而产生图10和11中所示的溶液流动。
上面已经描述了在由燃烧气体加热的溶液导管内的流动。燃烧气体在燃烧状态下不同于传统的方式，因为溶液导管组布置在由气体燃烧器所产生的火焰内。下面将参照图12～14描述这一原理。图12是表示通过产生Karman漩涡来降低(还原)CO的一方法的一视图，图13是表示当扁平导管布置在燃烧腔内时燃烧气体的性状的一视图，而图14则是表示当使用图13中所示的扁平导管时的试验结果。
当具有一圆形横截面的一传统的导管用作溶液导管时，产生Karman漩涡，如图12所示，以造成未燃烧的气体混合，这使得燃烧气体的温度均匀。但是，由于燃烧气体的温度均匀地降低，因此CO的氧化反应速度就降低了，以抑制CO的产生，这需要在下游侧一很大的燃烧空间，正如上面所提到的。用图13中所示的扁平导管来解决该缺点。
在图13中，燃烧腔由扁平导管3A分隔以形成多个小的燃烧腔室。在小的燃烧腔室内的扁平导管3A的一侧壁表面15D上形成一温度边界层15C。从燃烧器15辐射的火焰被温度边界层15C冷却并且降低了热NO的产生。同时，温度边界层外侧15B的火焰难以被冷却。因此，CO被促进了氧化反应并且促进了CO的去除。
如果形成在扁平导管3A之间的小燃烧腔室被制造成沿一个方向的宽度大，其中在该方向扁平导管对齐，则高温再生器的容积就变大并且抑制NOx产生的效果就变小了。相反，如果小燃烧腔室在沿扁平导管对齐的方向的宽度小，则在空间内可布置众多的传热表面，以使得高温再生器紧凑。但是，如果小燃烧腔室的宽度被制造得太小，则火焰温度降低，从而在抑制NOx的同时产生CO或未燃烧的气体。
于是，通过试验来确定一燃烧范围，其中NOx的浓度范围为300ppm或更小并且CO的浓度范围为100ppm或更小。图14表示燃烧范围的测量结果，其满足上述条件。在该图中，横坐标表示燃烧量，纵坐标表示排出的二氧化气体的浓度。在图14的图解中，使用与图13中所用的相同的参考标记。
在试验中，燃烧器与燃烧腔之间的一距离a被设定为a＝40mm，燃烧腔的长度b被设定为b＝16mm，燃烧腔的宽度c被设定为c＝200mm和燃烧腔的高度h(沿垂直于图13的一表面的一方向的一高度)被设定为h＝560mm。具有多个大致圆形孔的一陶瓷板用作燃烧器15的火焰口，其中每一圆形孔的直径为1mm。燃烧气体为城市煤气13A。
在图13中，阴影线部分范围满足NOx＜30ppm和CO＜100ppm的一关系(此处，NOx和CO都是根据O2＝0％的关系来转化的)。在燃烧量在130kw～250kw的一范围内，排出的气体O2(exhaust gas O2)的浓度可以为大约5～7.5％。在该方式中，通过形成多个燃烧腔室或建立温度边界层，可获得对NOx的还原(降低)和CO的氧化。
另外，从图14在关于燃烧器15的火焰口与燃烧腔之间的距离a方面已获得下列知识。对于吸收加热器/冷却器的高温再生器，排出的气体O2的浓度通常被设定在大约5％。当在排出的气体O2的浓度为5％的情况下进行130kw的热输入时，从图14可看出NOx的量变为30ppm。当热输入为130kw或更小时，NOx的量超过30ppm，而当热输入等于或大于130kw时，则NOx的量就小于30ppm。
因此，当火焰的长度比在距离a如图14的试验所示被设定为a＝40mm的情况下热输入为130kw的火焰更短时，火焰不能被充分地冷却。然后，以130kw的燃烧量进行了一大气燃烧试验。此时火焰的长度大约为120mm。距离a＝40mm，为大气燃烧中火焰长度120mm的三分之一。
然后，以250kw的燃烧量进行大气燃烧试验。此时火焰的长度为300mm。参照图14的结果，可推断出近似等于100mm的距离a实质上是对NOx＝30ppm的一限制，此时排出的气体O2的浓度为5％。
距离a越短，则燃烧器表面的火焰保持特性以及用于火焰棒、接地棒、点火棒及所需的类似装置的一空间就越好。因此，考虑到这些操作和用于安装的一空间，希望将距离a设定为10mm或更大一点。
由于在一高温再生器中所使用的一燃烧器的燃烧量具有大约250kw的一上限，在上述结果的基础上，当距离a在10mm～100mm之间时，则在大气燃烧时火焰的长度在120mm～300mm的一范围内。
下面参照图15描述根据本发明的一吸收水加热器/冷却器的一实施例。图15是表示吸收水加热器/冷却器的一结构的一示意图。如图所示，吸收水加热器/冷却器包括作为主要构成元件的一高温再生器201，一低温再生器202，一冷凝器203，一蒸发器204，一吸收器205，一低温热交换器206，一高温热交换器207，一溶液循环泵208，一致冷剂泵209和一热燃烧器。
高温再生器201产生一致冷剂蒸汽，其中所产生的致冷剂蒸汽通过在低温热交换器206的一传热管211，以与溶液热交换，然后冷凝并且向下流到导管外侧。在一导管的中途设有一节流阀212，其将传热管211连接到冷凝器203。一致冷剂箱213设在冷凝器203的一底部。
一U形密封件和一节流阀215设置在一致冷剂液体导管214的中途，其将液体致冷剂从冷凝器203导入蒸发器204内。冷凝器203的一气态部分经一阀217通过一致冷剂蒸汽导管216而与蒸发器204相连，并且一U形密封部分形成在致冷剂蒸汽导管216的中途。一致冷剂导管218经一浮动阀219将致冷剂泵209的一排出侧连接到一致冷剂喷散装置220上。
一致冷剂箱221设置在蒸发器204的一下部。一致冷剂吹管223经一致冷剂吹阀222将蒸发器204连接到形成在吸收器205的一上部的一致冷剂接收器224。一致冷剂导管225将在致冷剂蒸汽导管216内的U形密封件的一底部连接到一气泡泵的一气泡吹出部分226。
用于气泡泵的一液体上升导管227从气泡泵的气泡吹出部分226的一上部延伸并且向设置在吸收器的一上部内的致冷剂接收器224开口。连接到气泡泵的气泡吹出部分226上的一致冷剂导管228在致冷剂导管218的中途分支，其中致冷剂导管218被连接到蒸发器内的致冷剂喷散装置220上。
低温热交换器206与一排出泵230通过一溶液返回导管229相互连接。一溶液经其输入到排出泵230的一溶液导管231在中途分支出一导管，其中溶液经该分支出的导管从溶液循环泵208输送到低温热交换器206。溶液通过一溶液导管232从排出泵230被导入一溶液喷散装置233内。一溶液托盘234被设置在吸收器205的一下部，并且溶液托盘234和设置在吸收器下的一溶液箱235通过一溶液导管236相互连接。
一致冷剂喷散导管237将致冷剂从致冷剂接收器224喷散到溶液托盘234上。一蒸发传热管251安装在蒸发器204内。一冷热水管254连接在蒸发传热管251与一室内机252之间，并且一冷热水泵253使一冷热水循环。一吸收传热管255布置在吸收器205内，以被连接到布置在冷凝器203内的一冷凝传热管256上。然后，一冷却水管259将这些传热管连接到一冷却水塔257。一冷却水泵258使这些导管内的冷却水循环。
当以该方式构成的吸收水加热器/冷却器在致冷模式下工作时，其工作如下。在冷却操作时，阀217和222被关闭。在设置于吸收器205的下部内的溶液箱235内的溶液通过溶液循环泵208被输送到低温热交换器206后，一部分溶液就经高温热交换器207被输送给高温再生器201，并且余下的部分被输送给低温再生器202，以由喷散装置210喷散。
被输送给高温再生器1的溶液由燃烧器加热沸腾，以产生一致冷剂蒸汽。在所产生的致冷剂蒸汽被输送给低温再生器202并且在传热管211内冷凝后，其经节流阀212被输送给冷凝器203。此时冷凝的热加热溶液，溶液从喷散装置210喷散，向下流到传热管211外，并且再次产生致冷剂蒸汽。所产生的致冷剂蒸汽被输送给冷凝器203，被冷却水冷却，该致冷剂蒸汽流经冷凝传热管256而被冷凝，并且与来自高温再生器1A的致冷剂汇合，贮存到致冷剂箱213内。
在高温再生器201内已经产生致冷剂蒸汽的被浓缩的一浓溶液从高温再生器201溢出，流入浮动箱310，并且然后被输送给高温热交换器7。在浓的溶液与来自于被降低温度的高温热交换器7内的吸收器的稀的溶液进行热交换后，其与来自于低温再生器202的浓溶液汇合。汇合的浓溶液与来自于进一步降低温度的低温热交换器206内的吸收器205的稀溶液进行热交换，经溶液返回导管229和溶液导管232通过排出泵230而被输送到溶液喷散装置233，以在吸收器205内被喷散。浓的溶液在喷散时吸收来自蒸发器204的致冷剂蒸汽，同时被流经吸收传热管255的冷却水冷却，从而产生具有一低浓度的一稀溶液。稀溶液被收集在溶液托盘234内并且经溶液导管236返回到溶液箱235。
贮存在设置于冷凝器203下的致冷剂箱213内的液体致冷剂溢出致冷剂箱213，经致冷剂液体导管214和节流阀215流入蒸发器204内。在设置于蒸发器204下的致冷剂箱221内的液体致冷剂经致冷剂导管218和浮动阀219通过致冷剂泵209而被输送给致冷剂喷散装置220。喷散到设置于蒸发器4内的蒸发传热管251上的液体致冷剂与冷却水热交换而蒸发，其中冷却水流经导管组。此时，液体致冷剂从冷却水取走蒸发潜热，以提供一致冷作用。被蒸发的致冷剂流出而进入吸收器205，以被吸收到浓的溶液内，其中浓的溶液在吸收器5内向下流。
在冷却水塔257内已被冷却过的冷却水通过冷却水泵258而被输送给吸收器205，以取走在吸收传热管255内的吸收热，从而升高温度。然后，冷却水被输送给冷凝器3，以取走在冷却传热管256内的冷凝热，从而进一步升高温度。然后，冷却水返回到冷却水塔257，以被冷却。流经布置在蒸发器204内的蒸发传热管251的冷却水具有由致冷剂的蒸发而带走的蒸发潜热。然后，冷却水经冷热水泵253被输送给室内装置252，以冷却一房间。已冷却房间的冷却水温度升高，返回到蒸发器，由于致冷剂的蒸发而再次被冷却。
当在致冷过程中一致冷负荷消失时，在吸收水加热器/冷却器内产生一停止信号。然后，冷热水泵253、冷水泵258、冷却水塔257和燃烧器304就立即停止，并且致冷剂泵209也同时停止。但是，仅仅是溶液泵208继续工作一预定的时间周期，以冲淡循环中的浓的溶液。此时，为防止致冷剂冻结，就打开致冷剂吹阀222，以允许致冷剂箱213内的致冷剂经致冷剂吹管223、致冷剂接收器224和致冷剂喷散导管237而被导入溶液托盘234。致冷剂箱内的溶液与贮存在溶液托盘上的溶液混合，从而冲淡溶液。由于当溶液浓度降低时其致冷剂蒸汽吸收能力下降，因此可以防止致冷剂和冷热水冻结。
图15所示的吸收水加热器/冷却器在加热模式下以下列方式工作。当选择一加热操作时，阀217和22就打开。冷却水泵258停止，以使冷却水暂时停止流入吸收器201内的吸收传热管255和冷凝器201内的冷凝传热管256。致冷剂泵209也停止。
设置在吸收器201的下部内的溶液箱235内的溶液通过溶液循环泵208被输送给低温热交换器206。此后，一部分溶液经高温热交换器207被输送给高温再生器201，并且余下的部分由低温再生器202的喷散装置210喷散到低温再生器202内。被输入高温再生器201内的溶液由燃烧器而加热和沸腾，以产生致冷剂蒸汽。
在所产生的致冷剂蒸汽被输送给低温再生器202并且在设置于低温再生器202内的传热管211内冷凝后，其经节流阀212被输送给冷凝器203。此时产生的冷凝热就加热溶液，该溶液由喷散装置210喷散，以向下流到传热管211外。加热的溶液再次产生一致冷剂蒸汽。所产生的致冷剂蒸汽被输送给冷凝器203。由于冷却水不在设置于冷凝器203内的导管组内流动，因此致冷剂蒸汽就经阀217和未被冷凝和液化的致冷剂蒸汽导管216被输送给蒸发器205。
一部分致冷剂蒸汽从致冷剂蒸汽导管216的U形密封部分经致冷剂导管225、气泡泵的气泡吹出部分226和液体上升导管227而被引入致冷剂接收器224内。此后，该部分致冷剂蒸汽被溶液吸收，其由致冷剂喷散导管237喷散在吸收器205内，并且被贮存在溶液托盘234内。冷凝器203内的液体致冷剂经致冷剂吹管223和致冷剂吹阀222被引入蒸发器204内。
在蒸发器204内，从冷凝器引入的致冷剂蒸汽与一热水进行热交换，以被冷凝和液化，其中该热水流经蒸发传热管251。此时产生的冷凝潜热加热热水，以产生一热能。被冷凝和液化的液体致冷剂贮存在致冷剂箱221内并且经从致冷剂导管218分支的致冷剂导管228而被输送给气泡泵的气泡吹出部分226。气泡泵的作用造成液体致冷剂经液体上升导管227上升，以流入致冷剂接收器224内，并且从溶液喷散导管237被输送给吸收器205分溶液托盘234。
在高温再生器内经致冷剂蒸汽的分离而被浓缩的一浓的溶液从高温再生器1A经浮动箱310被引入高温热交换器207内。已流入高温热交换器207内的浓的溶液与从高温热交换器207内的吸收器引入的一稀的溶液进行热交换，以降低温度，并且此后，与从低温再生器203引入的浓的溶液汇合。
这样汇合的浓溶液就与从低温热交换器206内的从吸收器205引入的稀溶液进行热交换，以进一步降低温度，并且然后被输送给溶液返回导管229与溶液导管232。此后，浓的溶液被输送给溶液喷散装置233，以在吸收器205内被喷散。由于冷却水不流经吸收传热管255，因此被喷散的浓溶液就向下流经吸收传热管255，同时不进行热交换。然后，使浓的溶液与贮存在溶液托盘234内的液体致冷剂混合并且经溶液导管236返回到溶液箱235。
由蒸发器205内的蒸发传热管251已经加热的热水通过冷热水泵253被输送给室内机，以加热被降低了温度的房间，并且然后再次返回到蒸发器。
接着，用于吸收水加热器/冷却器的一高温再生器的一实施例及其几个修改将结合图1～8进行描述。图1～3所包含的是表示本发明一第一实施例的视图。图1是表示一高温再生器的一局部剖开的一透视图，图2是图1的一垂直剖视图，而图3是图1的一水平剖视图。
在这些图中，参考标记1表示一外筒，2表示一内筒，3F是设置在内筒2内的一溶液导管，其位于一烟道箱一侧并且具有一扁平形横截面，15表示一燃烧器。燃烧器15是例如由陶瓷制造的，并且产生许多火焰，这些火焰大致均匀地形成燃烧器的一表面，如图2中的虚线所示。参考标记6表示一溶液流入导管，其允许稀的溶液流入液体腔上的一空间，7表示一溶液流出导管，其允许浓的溶液流出，8表示设置在外筒1的一上部的一致冷剂蒸汽流出口，9表示一溶液，10表示一烟道箱，11表示一烟道，11A表示设置在内筒2内的一燃烧腔，和12表示由外筒1和内筒2限定的一液体腔。
高温再生器1A，其外观和内部情况表示在图1中，设有外筒1、内筒2、多个溶液导管3A和3F、燃烧器15、溶液流入导管6等。内筒2布置在外筒1内，溶液9被保持在这两者之间，并且内筒2被浸入溶液9内。燃烧器15穿过内筒2，以被安装到外筒1的一外侧表面上，并且内筒2的一内部限定燃烧腔11A。外筒1和内筒2限定液体腔12。多个第一溶液导管3A与第二溶液导管3F，它们分别连接在内筒2的上、下液体腔12之间，分别形成在燃烧腔11A的上游和下游。这些溶液导管3A和3F的内部充满有溶液9。
在燃烧器15一侧上的第一溶液导管组3A和在烟道箱10的一侧上的第二溶液导管组3F都具有沿燃烧气体流动通道的一扁平横截面形状。这些导管在几排上与彼此平行的扁平形状的笔直部分对齐。燃烧气体通道、即小的燃烧腔室被限定在多个溶液导管3A的各相邻导管之间和限定在多个溶液导管3F的各相邻导管之间。
在设置于燃烧气体上游的溶液导管3A的外表面上未形成传热翼片。但是，在设置于燃烧气体下游的溶液导管3F的外表面上、在下游形成有翼片16。并且溶液导管3F上的翼片16的数目在燃烧气体的一上游侧(燃烧器的一侧)比在燃烧气体的一下游侧(烟道箱10的一侧)要多。
溶液流入导管6和溶液流出导管7分别设置在外筒内的溶液9上并且在外筒1的一侧面上，并且致冷剂蒸汽流出口8形成在外筒的一上表面上。
当通过由扁平板表面而设置的上游小燃烧腔室时，其中扁平板表面由多个相邻的溶液导管3A的扁平形状的笔直部分限定，从燃烧器15产生的火焰慢慢地燃烧同时被冷却，并且通过辐射和对流传热来加热在上游溶液导管组3A内的溶液9。已经加热上游溶液导管组的燃烧气体通过当流经设置于扁平板表面之间的下游小燃烧腔室时的对流传热来加热在下游溶液导管组3F内的溶液9，其中扁平的板表面由多个相邻的溶液导管3F的扁平形状的笔直部分限定。已经加热下游溶液导管组的燃烧气体流入烟道箱10内，以经连接到烟道箱10上部的烟道11而被排出到外侧。
使加热的溶液9沸腾而产生一致冷剂蒸汽，并且所产生的致冷剂蒸汽使得一上升的汽流在溶液导管3A和溶液导管3F内上升，并且经过外筒1与内筒2之间的流动通道。然后，致冷剂蒸汽出现在液体表面上并且从致冷剂蒸汽流出口8经烟雾分离器14而流入一致冷剂导管(未示出)内。
从吸收器(未示出)引入的稀的溶液流经溶液流入导管6而被引入高温再生器1A内。已经在高温再生器1A内加热和沸腾的溶液就从稀溶液变为具有一高浓度的一浓溶液，该浓溶液从溶液流出导管7被输送给一溶液导管(未示出)。
根据该实施例，在设置于燃烧气体上游的溶液导管3A内，气体温度超过1000℃，热流在燃烧器15的一侧变高，并且热流在溶液导管3A的烟道一侧变低。相反，在设置于燃烧气体下游的溶液导管3F内，气体温度大约在1000℃。由于众多的翼片16设置在燃烧器侧的燃烧气体表面上，以增大在燃烧气体侧的传热表面的面积，因此在燃烧器侧的溶液导管3F的热流变高。相反，在朝向烟道的溶液导管3F的燃烧气体表面上几乎没有设置翼片16或者只设置有少量的翼片16。因此，气体侧的传热面积减小，并且气体温度降低，它们相配合而产生一放大器的效果，使得在烟道侧的溶液导管3F内的热流降低。
因此，在燃烧腔内布置溶液导管组造成溶液导管3A和3F内的溶液向上流到燃烧器15侧和向下流到烟道14侧，从而形成一螺旋形液体流动。该螺旋形液体流动能防止溶液停滞并增大在一高热流区域的一向上的流动速度。因此，可以加强在燃烧气体流入的那部分内的一沸腾传热率，并且防止溶液导管的局部腐蚀和损坏。另外，上述溶液导管通过从横向冲压一圆形导管而容易制造扁平导管。
接着，参照图4描述本发明的一第二实施例。该实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于一组扁平导管在一个方向形成3排，其中在该方向燃烧气体喷流。更具体地说，扁平导管组3A、3B和3C具有一矩形形状的一水平横截面，其中矩形形状具有圆角。扁平导管以一较小的间隙布置，从而矩形形状的笔直部分彼此平行。燃烧气体通道限定在各导管之间，这些导管构成扁平导管组3A、3B和3C。虽然在燃烧腔侧的扁平导管组3A的表面上未形成(散热)翼片，但在燃烧腔侧的扁平导管组3B和3C的表面上设置了翼片4A和4B。
当通过设置于相邻扁平导管3A的扁平表面之间的流动通道时，从燃烧器5喷出的火焰就慢慢地燃烧同时被冷却，并且由于辐射和对流传热而加热扁平导管组3A内的溶液。此后，当通过设置于相邻扁平导管3B的扁平板表面之间的流动通道时，火焰由于对流传热而加热扁平导管组3B内的溶液。此外，当通过设置于相邻扁平导管3C的扁平表面之间的流动通道时，火焰由于对流传热而加热扁平导管3C内的溶液。火焰进入烟道箱10内，经连接到烟道箱10上部的烟道11而排出到高温再生器外侧。
如上所述，根据该实施例，上述原理这样作用：当通过第一扁平导管组3A时，燃烧气体由扁平导管内的溶液冷却，从而抑制热的NOx的产生，使得NOx的量变小。此外，在各导管的表面上设置温度边界层，这些导管构成扁平的导管组3A、3B和3C，并且在温度边界层外部的流动通道内的燃烧气体可保持高温，从而可以使燃烧气体完全燃烧。因此，可以抑制CO的产生而不需实质上设置一空间，该空间无助于传热。因此，高温再生器以及吸收水加热器/冷却器可以制成小尺寸，这有助于节约资源。
图5表示根据本发明的高温再生器的第二实施例的一修改。该修改与图4中所示的第二实施例的不同之处在于在各溶液导管的外表面上没有设置任何传热翼片，这些溶液导管构成三组扁平导管中的中央扁平导管组，其中这三组扁平导管构成高温再生器1B。更具体地说，在构成高温再生器1B的这三组扁平导管中，在气体燃烧器5侧的两组扁平导管是由具有同样形状的扁平导管组成，而具有翼片的扁平导管组3B则布置在这两组扁平导管3A和3A的下游侧。对于设有翼片的扁平导管组3B，翼片4A形成在燃烧腔侧的表面上。
当燃烧气体流速高时，该修改尤为有效。更具体地说，当燃烧气体流速高时，燃烧气体通过扁平导管的持续时间就变短，并且燃烧气体的温度不会降低很多。因此，为了延长燃烧气体的通过时间，考虑将扁平导管在燃烧气体的流动方向延长长度。但是，在吸收水加热器/冷却器的高温再生器内的压力为真空，从而如果扁平导管沿燃烧气体的流动方向延长长度的话，则限定流动通道的那些壁表面就会向液体侧变形。在此情形中，液体侧的流动通道降低横截面面积，以阻止溶液的流动性。于是，为了减小每一扁平导管沿流动方向流动的长度，这些扁平导管最好在前后被分开。
因此，如上所述，当燃烧气体流速高时，燃烧气体非常难以降低温度，即使是扁平导管内的溶液。因此，如果在靠近气体燃烧器的一侧没有设置适于促进热交换的散热翼片，从而扁平导管的温度不增大，并且散热翼片仅仅设置在下游侧，则可以防止扁平导管由于局部加热而腐蚀。在该修改中，由于上述原因，没有散热翼片的扁平导管组沿燃烧气体的流动方向布置成两列，从而满足上述需要。因此，扁平导管组的变形尽可能地降低了，并且防止扁平导管组腐蚀和损坏。
下面结合图6描述根据本发明第二实施例的另一修改(变型)。该修改与第二实施例和上述修改的不同之处在于：设有翼片的两组扁平导管3B和3C是设置在未设有翼片并且构成高温再生器1C的两组扁平导管3A和3A后。在上述修改中，设有翼片4B的扁平导管组是设置在设有翼片4A的扁平导管组3B与烟道箱10之间。在此情形中，可进一步回收燃烧气体的热能，从而增强高温再生器的效率。另外，当构成扁平导管组的各扁平导管变形增大并且长度减小时，上述布置特别有效。
根据本发明第二实施例的再一修改将参照图7来描述。该修改与图6中所示修改的不同之处在于：第二组扁平导管或者设有翼片或者未设翼片。更具体地说，对于该修改，由不设置第二组不带翼片的扁平导管来限定一空间，其可促进燃烧气体的完全燃烧。
更具体地说，当通过设置于相邻扁平导管组3A的扁平表面之间的流动通道时，从燃烧器15喷出的火焰慢慢地燃烧同时被冷却，并且由于以与上述各修改中同样的方式辐射和对流传热而加热扁平导管组3A内的溶液。当通过扁平导管组3A与3A之间的空间13时，火焰促进在扁平导管组3A与3B之间建立的温度边界层与燃烧气体的主汽流(mainflow)之间的混合，从而使得气体的温度分布均匀。
在该修改中，空间13布置在扁平导管组3A与扁平导管组3B之间，从而促进了在构成扁平导管组3A的各扁平导管之间建立的温度边界层与主汽流之间的混合，使得气体的温度分布均匀，由此能增强当燃烧气体通过构成扁平导管组3B的各扁平导管之间时的热交换效率。
下面参照图8描述本发明的一第三实施例。对于图8中所示的一高温再生器1F，邻近于气体燃烧器15的扁平导管组3A以与上述各实施例和修改中同样的方式布置和构造，但是在燃烧气体流动方向布置在扁平导管组3A下游侧的溶液导管组则不同于上述各实施例和修改中的。
更具体地说，连接在内筒2的上液体腔与下液体腔之间并且具有一圆形横截面形状的多个溶液导管3D和3E布置在燃烧腔内扁平导管组3A的下游。该扁平导管组和具有一圆形横截面形状的多个溶液导管充满有溶液。在具有一圆形横截面形状的多个溶液导管3D的外表面上没有形成任何翼片。相反，在具有一圆形横截面形状的多个溶液导管3E的外表面上，则形成有翼片4C。该第三实施例中的其它部件与上述各实施例中的相同。
当通过设置于相邻的扁平导管组3A的扁平表面之间的流动通道时，从燃烧器5喷出的火焰慢慢燃烧同时被冷却，并且由于辐射和对流传热而加热扁平导管组3A内的溶液，此后，当通过具有一圆形横截面形状的多个溶液导管3D和3E外侧时，火焰由于对流传热就加热在具有一圆形横截面形状的多个溶液导管3D和3E内的溶液。另外，不用说传统使用的传热管也可用于具有一圆形横截面形状的溶液导管。
根据该实施例，扁平导管组布置在气体燃烧器附近，从而抑制了热的NOx的产生，使得NOx的量变小。同时，在构成溶液导管组的各溶液导管之间获得了对由燃烧气体所产生的CO的完全燃烧，从而可以抑制CO的产生而不用提供一空间，该空间无助于传热。因此，可以使得高温再生器和进而使得吸收水加热器/冷却器紧凑。
在各实施例和修改中，在燃烧腔内促进了温度边界层的建立，因此燃烧器可以是一喷枪型。更好的是，燃烧器是这种类型的，其中许多火焰可以从燃烧器表面均匀地喷出。这种类型包括陶瓷燃烧器，其中通过一陶瓷烧结剂规则地形成有许多小圆孔。
此外，在上述描述中，液体腔也设置在与扁平导管相连的燃烧腔的下部。但是，这种液体腔也可不形成在燃烧腔的下部。或者，液体腔可设置在燃烧腔的下部，但扁平导管与这样的液体腔不相连。其原因是由于利用了扁平导管，因此燃烧气体的加热会造成吸收溶液在溶液导管内建立对流。采用这样的布置，可以使高温再生器的尺寸更小。
另外，根据本发明的高温再生器是作为用于吸收水加热器/冷却器的一高温再生器来描述的，但其也可类似地应用于在JIS(日本工业标准)B8622-1994中所指出的吸收型致冷器的一高温再生器。
根据本发明，多个扁平导管以10mm～100mm的间距布置在燃烧器的火焰口板内，从而可以使得吸收水加热器/冷却器及其所用的高温再生器紧凑。此外，温度边界层形成在扁平导管的壁表面上，从而温度边界层内的火焰被冷却并且降低热的NOx。同时，在温度边界层外侧的火焰难以被冷却，从而可以促进CO的去除。

Claims (14)

1.一吸收水加热器/冷却器，包括：
一高温再生器和一低温再生器，用于加热一吸收溶液和用于蒸发致冷剂以浓缩吸收溶液，其中吸收溶液是由一吸收剂来吸收一致冷剂所产生的；
一冷凝器，用于在冷却时冷凝在低温再生器内所产生的一致冷剂蒸汽；
一蒸发器，在该蒸发器内安装有一传热管，用于循环一加热介质和用于在所述冷凝器内所产生的一液体致冷剂或在所述高温再生器内所产生的一蒸汽致冷剂与所述传热管内的加热介质之间进行热交换；和
与蒸发器相连的一吸收器，用于使吸收溶液吸收从所述蒸发器引入的致冷剂蒸汽，其中该吸收溶液在所述高温再生器与所述低温再生器内已经被浓缩，和
其中所述高温再生器包括一内筒；覆盖所述内筒的一外筒；和安装到所述外筒上并且用于燃烧所述内筒内的一燃烧气体的燃烧装置；并且其中其沿一燃烧气体的一流动方向是长的多个第一扁平导管设置在燃烧装置的附近，和其沿燃烧气体的流动方向是长的的多个第二扁平导管设置在沿燃烧气体的流动方向在第一扁平导管的一下游侧，翼片形成在所述第二扁平导管的外表面上。
2.如权利要求1所述的一吸收水加热器/冷却器，其特征是：所述翼片部分地形成在所述第二扁平导管的扁平部分上。
3.如权利要求1所述的一吸收水加热器/冷却器，其特征是：用于燃烧气体的一燃烧空间被限定在所述第一扁平导管与所述第二扁平导管之间。
4.如权利要求1所述的一吸收水加热器/冷却器，其特征是：所述燃烧装置与所述多个第一扁平导管之间的一距离是10～100mm。
5.如权利要求1所述的一吸收水加热器/冷却器，其特征是：用于容纳吸收溶液的部分形成在所述内筒与所述外筒之间在所述内筒的上部和下部，并且所述第一扁平导管和所述第二扁平导管与该容纳部分相连。
6.如权利要求1所述的一吸收水加热器/冷却器，其特征是：多个第一扁平导管沿燃烧气体的流动方向布置成两列。
7.用于吸收水加热器/冷却器的一高温再生器，包括：
一内筒；
覆盖内筒的一外筒；
液体腔室，用于保持一溶液，并且形成在外筒与内筒之间，在所述内筒的上部和下部；和
一燃烧器，安装到所述外筒，用于燃烧所述内筒内的一燃烧气体；和
多个第一溶液导管，布置在所述内筒内，以与所述上液体腔室相连；
其中所述燃烧器具有面向内筒表面的一火焰孔板，并且火焰孔板与所述第一溶液导管之间的一距离被设定为10～100mm。
8.如权利要求7所述的一高温再生器，其特征是：多个第二溶液导管布置在第一溶液导管的下游，以与所述上液体腔室相连。
9.如权利要求7所述的一高温再生器，其特征是：所述第一溶液导管是一扁平导管，其沿着燃烧气体的流动方向是长的。
10.如权利要求7所述的一高温再生器，其特征是：所述第一溶液导管与所述下液体腔室相连。
11.如权利要求7所述的一高温再生器，其特征是：所述第一溶液导管如此地构造，以至于形成温度边界层，这些温度边界层沿着燃烧气体的流动方向从上游侧向下游侧延伸。
12.如权利要求8所述的一高温再生器，其特征是：所述第二溶液导管与所述下液体腔室相连。
13.如权利要求8所述的一高温再生器，其特征是：多个翼片形成在所述第二溶液导管的外表面上。
14.如权利要求13所述的一高温再生器，其特征是：所述第二溶液导管是一扁平导管，其沿着燃烧气体的流动方向是长的。
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