CN1288399C - 利用工业余热制冷的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用工业余热制冷的空调系统，该空调系统包括四个氢气压力不同的第一至第四平衡压贮氢反应器(1、2；3、4)，由风机(25)作为空调风动力的空调第十一管路(26)，由风机(28)作为工业加热设备助燃风动力的助燃第十二管路(27)，工业加热设备的废气出口(12)和工业加热设备助燃空气入口(13)，四个氢气压力不同的第一至第四平衡贮氢反应器(1、2；3、4)中的第一和第二贮氢反应器(1、2)之间设有第一氢气互流管(8)，第三和第四贮氢反应器(3、4)之间设有第二氢气互流管(10)，系统中设有切换废气流径、空调风流径以及助燃空气流径的转换电磁阀，通过上述转换电磁阀的控制。本发明的空调系统利用工业余热，不需要高耗电的压缩机等设备，具有节能的作用。

Description

利用工业余热制冷的空调系统

技术领域

本发明涉及一种利用工业余热制冷的空调系统，尤其涉及一种利用工业余热来实现空调制冷的空调器。

背景技术

随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，用于夏季制冷的空调器在城市得到了普及，空调器的使用大大改善了人们的生活，提高了工作效率，但同时存在着以下缺点：空调器的使用离不开电，在夏季用电高峰期电网不能提供足够的电力，实行拉闸限电的情况下，空调器的使用就受到了限制。

我国的工业生产过程中具有大量的余热资源，如在《热管技术研究进展及其在冶金工业中的应用》(《工业加热》2001年第3期)中提到的在冶金企业中，各种燃料炉所排出的废气温度多在200～1300℃，废气带走的余热损失占供热量的30％～50％，70％以上的加热炉采用换热器后，废气排出温度仍在360～560℃以上。在夏季，一方面这些低温废气的热量白白排放到大气中，造成热污染；另一方面，夏季冶金厂矿以及其它生产工业用于空调制冷的电力消耗又很大，很容易引起企业用电的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用工业余热实现空调制冷功能的空调器，以部分缓解企业夏季用电的矛盾以及减少对环境的热污染，同时提高工业加热设备用助燃空气的温度。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种利用工业余热制冷的空调系统，该空调系统包括四个氢气压力不同的第一至第四平衡压贮氢反应器1、2；3、4，由风机25作为空调风动力的空调第十一管路26，由风机28作为工业加热设备助燃风动力的助燃第十二管路27，工业加热设备的废气出口12和工业加热设备助燃空气入口13，四个氢气压力不同的第一至第四平衡贮氢反应器1、2；3、4中的第一和第二贮氢反应器1、2之间设有第一氢气互流管8，第三和第四贮氢反应器3、4之间设有第二氢气互流管10，系统中设有切换废气流径、空调风流径以及助燃空气流径的转换电磁阀，通过上述转换电磁阀的控制，本空调系统在以下两种连接结构下周而复始地进行切换工作：

(一)工业加热设备的废气由废气出口12经第一管道14、第一氢气平衡压贮氢反应器1、第九管道22依次连接构成加热管路；风机25、空调第十一管路26、第四氢气平衡压贮氢反应器4经过房间24依次连接构成室内空气换热循环；风机28，助燃第十二管路27，第二贮氢反应器2，第五和第四管路18、17，第三贮氢反应器3、工业加热设备助燃空气入口13依次连接构成散热管路；

(二)工业加热设备的废气由废气出口12经第二管道15、第三贮氢反应器3、第九管道22依次连接构成加热管路；风机25、空调第十一管路26、第二贮氢反应器2经过房间24依次连接构成室内空气换热循环；风机28，助燃第十二管路27，第四贮氢反应器4，第六和第三管路19、16，第一贮氢反应器1、工业加热设备助燃空气入口13依次连接构成散热管路。

第二和第四贮氢反应器2、4的平衡压力大于第一和第三贮氢反应器1、3的氢气平衡压力。

第一和第二氢气互流管8、10上分别串装有第一和第二电磁阀9、11。

所述的贮氢反应器外设有换热翅片。

本发明是利用贮氢合金具有吸氢放热和吸热放氢特性，采用由具有不同氢气平衡压力的贮氢合金对组成的四个两两相同的贮氢合金反应器，在反应器外设置的强化换热翅片，以强化空气与反应器的换热；采用工业加热设备的废气余热作为低氢气平衡压力的贮氢合金反应器的驱动热源；利用助燃空气来冷却反应器，空调房间的回风来提供反应器的热量并降低空气的温度，实现空调功能，本发明的空调系统利用工业余热，不需要高耗电的压缩机等设备，具有节能的作用。

附图说明

图1为本发明的连接关系示意图；

图2为阀组5和阀组7的结构示意图；

图3为的阀组5和阀组7的另一种结构示意图；

图4为阀组6的结构示意图；

图5为阀组6的另一种结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图4所示，本发明的利用工业余热制冷的空调系统，包括四个氢气压力不同的第一至第四平衡压贮氢反应器1、2；3、4，由风机25作为空调风动力的空调第十一管路26，由风机28作为工业加热设备助燃风动力的助燃第十二管路27，工业加热设备的废气出口12和工业加热设备助燃空气入口13，四个氢气压力不同的第一至第四平衡贮氢反应器1、2；3、4中的第一和第二贮氢反应器1、2之间设有第一氢气互流管8，第三和第四贮氢反应器3、4之间设有第二氢气互流管10，系统中设有切换废气流径、空调风流径以及助燃空气流径的转换电磁阀，通过上述转换电磁阀的控制，本空调系统在以下两种连接结构下周而复始地进行切换工作：(一)工业加热设备的废气由废气出口12经第一管道14、第一氢气平衡压贮氢反应器1、第九管道22依次连接构成加热管路；风机25、空调第十一管路26、第四氢气平衡压贮氢反应器4经过房间24依次连接构成室内空气换热循环；风机28，助燃第十二管路27，第二贮氢反应器2，第五和第四管路18、17，第三贮氢反应器3、工业加热设备助燃空气入口13依次连接构成散热管路；(二)工业加热设备的废气由废气出口12经管道15、贮氢反应器3、第九管道22依次连接构成加热管路；风机25、空调第十一管路26、第二贮氢反应器2经过房间24依次连接构成室内空气换热循环；风机28，助燃第十二管路27，第四贮氢反应器4，第六和第三管路19、16，第一贮氢反应器1、工业加热设备助燃空气入口13依次连接构成散热管路。第二贮氢反应器2、第四贮氢反应器4的平衡压力大于第一贮氢反应器1、第三贮氢反应器3的氢气平衡压力，第一氢气互流管8、第二氢气互流管10上分别串装有第一电磁阀9、第二电磁阀11，贮氢反应器外设有换热翅片。

工业加热设备29的废气通过废气出口12进入到阀组5，通过控制阀组5可以确定该废气往低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3内流动，经过第一贮氢合金反应器1或第一贮氢合金反应器3的废气从第三连接管16或第四连接管17进入阀组6，从阀组6的一个出口22排放烟道30并最后排放到大气中。在该流路内，工业加热设备提供的废气作为驱动低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3内的氢气流向高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4的动力。其中阀组6有六个与外界的连接口，分别与第三连接管16、第四连接管17、第五连接管18、第六连接管19、第九连接管22、第十连接管23连接。在阀组内部有六个电磁阀61，通过控制这六个电磁阀的开关可以控制第三连接管16与第九连接管22或第六连接管19连通，第四连接管17与第九连接管22或第五连接管18连通，第五连接管18与第四连接管17或第十23连通，第六连接管19与第三连接管16或第十23连通，从而控制空气的流向。在该流路内，废气的热量被低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3中发生的吸热放氢所吸收，降低了废气的温度，利用了废气的余热，另一方面氢气从低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3中释放出来，并通过第一氢气互连管8或第二氢气互连管10进入到第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4中。

空调房间24的回风通过风机25输送到阀组7，通过控制阀组7可以确定空气通过第七连接管20或第八连接管21向高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4流动，然后通过第一连接管18或第六连接管19进入到阀组6，并从阀组6的一个出口23回到空调房间24。在该循环内，风机25输送的房间回风的热量被高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4中发生的吸热放氢反应所吸收，空气被降温冷却。同时，氢气从高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4中释放出来，并通过第一氢气互连管8或第二氢气互连管10进入到低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3中。

鼓风机28输送的助燃空气从第十二连接管27进入阀组7，通过控制阀组7可以确定助燃空气经过第七连接管20或第八连接管21进入高氢气平衡压第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4，并通过第五连接管18或第六连接管19进入阀组6，通过控制阀组6可以确定助燃空气经过第三连接管16或第四连接管17进入低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3，然后从第一连接管14或第二连接管15进入阀组5，并从连接管13流出阀组5进入工业加热设备29，作为工业加热设备29的助燃空气。在该助燃空气流路内，助燃空气吸收高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4，以及低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3中吸氢放热反应释放的热量，一方面冷却反应器，另一方面助燃空气温度升高。同时，氢气从高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4中释放出来，并通过第一氢气互连管8或第二氢气互连管10进入到低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3中。本实施例中的连接管即为管道可管路。

其中，阀组5和阀组7均有四个与外界的连接口，分别与连接管12(27)、13(26)、14(20)、15(21)连接，阀组5和阀组7由五个出口52(72)、阀杆51(71)和阀体53(73)组成，其中有两个出口用连接管进行连接后接到阀体与外界的连接管13(26)上。通过控制阀杆51(71)的上下运动可以控制连接管12(27)与连接管14(20)或15(21)连通，以及连接管13(26)与连接管14(20)或连接管15(21)连通，从而控制空气的流向。

综上所述，通过工业加热设备29的废气进入低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3中，驱动这两个反应器发生吸热放氢反应，并把氢气从低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器1或第三贮氢合金反应器3输送到高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4中；通过高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器2或第四贮氢合金反应器4反复进行放氢吸热反应，提供冷量给室内循环空气，实现空调功能；同时，通过第一反应器1和第二反应器2循环发生吸氢放热反应，加热助燃空气。本发明不需要高耗电的空调压缩机，仅仅风机和电磁阀需要消耗部分电力，起到的节能的作用，由于没有转动部件，系统运行可靠。

实施例2

如图3、图5所示，本实施方式与实施例1的区别在于：阀组5和阀组7均有四个与外界的连接口，分别与连接管12(27)、13(26)、14(20)、15(21)连接，阀组5和阀组7均有四个电磁阀54(74)以及连接管组成，通过控制电磁阀的开关可以控制连接管12(27)与连接管14(20)或15(21)连通，以及连接管13(26)与连接管14(20)或15(21)连通，从而控制空气的流向。

阀组6有六个与外界的连接口，分别与第三连接管16、第四连接管17、第五连接管18、第六连接管19、第九连接管22、第十连接管23连接。在阀组内部有两个电磁阀62和两个三通电磁阀63，通过控制这四个电磁阀的开关可以控制第三连接管16与第九连接管22或第六连接管19连通，第四连接管17与第九连接管22或第五连接管18连通，第五连接管18与第四连接管17或第十连接管23连通，第六连接管19与第三连接管16或第十连接管23连通，从而控制空气的流向。

Claims (4)

1、一种利用工业余热制冷的空调系统，其特征在于：该空调系统包括四个氢气压力不同的第一至第四平衡压贮氢反应器(1、2；3、4)，由风机(25)作为空调风动力的空调管路(26)，由风机(28)作为工业加热设备助燃风动力的助燃管路(27)，工业加热设备的废气出口(12)和工业加热设备助燃空气入口(13)，四个氢气压力不同的第一至第四平衡贮氢反应器(1、2；3、4)中的第一和第二贮氢反应器(1、2)之间设有第一氢气互流管(8)，第三和第四贮氢反应器(3、4)之间设有第二氢气互流管(10)，系统中设有切换废气流径、空调风流径以及助燃空气流径的转换电磁阀，通过上述转换电磁阀的控制，本空调系统在以下两种连接结构下周而复始地进行切换工作：

(一)工业加热设备的废气由废气出口(12)经第一管道(14)、第一氢气平衡压贮氢反应器(1)、第九管道(22)依次连接构成加热管路；风机(25)、空调第十一管路(26)、第四氢气平衡压贮氢反应器(4)经过房间(24)依次连接构成室内空气换热循环；风机(28)，助燃第十二管路(27)，第二贮氢反应器(2)，第五和第四管路(18、17)，第三贮氢反应器(3)、工业加热设备助燃空气入口(13)依次连接构成散热管路；

(二)工业加热设备的废气由废气出口(12)经第二管道(15)、第三贮氢反应器(3)、第九管道(22)依次连接构成加热管路；风机(25)、空调第十一管路(26)、第二贮氢反应器(2)经过房间(24)依次连接构成室内空气换热循环；风机(28)，助燃第十二管路(27)，第四贮氢反应器(4)，第六和第三管路(19、16)，第一贮氢反应器(1)、工业加热设备助燃空气入口(13)依次连接构成散热管路。

2、根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：第二和第四贮氢反应器(2、4)的平衡压力大于第一和第三贮氢反应器(1、3)的氢气平衡压力。

3、根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于：第一和第二氢气互流管(8、10)上分别串装有第一和第二电磁阀(9、11)。

4、根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于：所述的贮氢反应器外设有换热翅片。

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