CN1614342A - 余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机 - Google Patents

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Abstract

一种用于船用吸附制冰领域的余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，包括：海水冷凝器，冷却和加热阀门，吸附床，壳体，阀门，液位控制器，烟气加热器，连接法兰，氨冷凝器，回质管，满液式蒸发器，回质阀。烟气加热器位于壳体的底部，海水冷凝器设在壳体的顶部，加热阀门设在吸附床与烟气加热器之间，冷却阀门设在吸附床与海水冷凝器之间，吸附剂设在吸附床内，氨冷凝器与吸附床通过连接法兰相连，满液式蒸发器和氨冷凝器相连，回质管连接左右两个满液式蒸发器，液位控制器设置在壳体内部。本发明解决了烟气腐蚀问题，减少阀门数量提高了系统运行可靠性。

Description

余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机
技术领域
本发明涉及的是一种用于船舶辅机技术领域的制冰机，具体是一种余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机。
背景技术
目前，我国沿海中小型渔船大都以冰藏保鲜为主，机械制冷保鲜为辅。因此，渔船制冷机是当前中、小型渔船迫切需要装备的设备，开发研制还是集中在蒸气压缩式制冷方式。与此同时，渔船上的柴油机约有30％的热量从尾气排入大气而浪费。若能利用这部分余热来驱动吸附式制冷系统，即可不增加柴油机任何油耗，仅回收其尾气余热实现制冰，满足渔民的需求。船用吸附制冷设备主要采用水、氨以及甲醇为制冷剂，其中采用水、甲醇为制冷剂的系统一般采用物理吸附剂，相对与采用化学吸附剂—氨为工质对的系统而言，制冷量偏小。而对于氨系统，由于氨与铜材料，海水与钢材料之间具有不相容性，所以目前采用氨为制冷剂的系统一般不能采用海水直接冷却，否则会存在严重的腐蚀问题。
经对现有技术的公开文献检索发现，专利申请号：200310108923.0，名称为：复合交变热管吸附床，该专利采用氨为制冷剂，氯化钙为吸附剂。改吸附床的加热与冷却形式采用复合交变热管，但由于其吸附床的加热部分采用烟气直接对热管进行加热，在吸附床冷却时，烟气阀门关闭，吸附床的热管加热段是处于冷热交变状态，这样烟气会在吸附床的热管加热段管路上凝结，形成酸蚀。另一方面该系统在冷却状态下，控制热管加热段的阀门关闭，这样由于吸附床部分的热管与热管加热段的热管分别属于两个不同的密闭空间，同时两部分的温度也存在一定的差异，所以热管加热段的压力要高于吸附床内热管内部的压力，这样不利于系统的安全运行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，使加热通道和冷却通道相分离从而解决现有复合交变热管吸附床中热管由于冷热交变而导致的烟气腐蚀问题，同时减少阀门的数量以提高系统运行的可靠性。为了使发生器具有一定的抗摇摆性能，吸附床与水平方向夹角为15°。
本发明是以下技术方案实现的，本发明包括：海水冷凝器，冷却和加热阀门，吸附床，壳体，阀门，液位控制器，烟气加热器，连接法兰，氨冷凝器，回质管，满液式蒸发器，回质阀。其连接方式为：烟气加热器位于壳体的底部，海水冷凝器设在壳体的顶部，加热阀门设在吸附床与烟气加热器之间，冷却阀门设在吸附床与海水冷凝器之间，吸附剂设在吸附床内，氨冷凝器与吸附床通过连接法兰相连，满液式蒸发器和氨冷凝器相连，回质管连接左右两个满液式蒸发器，液位控制器设置在壳体内部。海水冷凝器管内部通海水，管路外部空间与壳体构成甲醇冷凝腔，通过冷却和加热阀门的开关来切换对吸附床的冷却和加热，吸附剂放在吸附床内。液位控制器控制水的液位高低，烟气加热器通过烟气来加热水，使水受热蒸发。
海水冷凝器管内为海水，管外为热管的工作介质，即甲醇蒸气。甲醇蒸汽在吸附床的外壁蒸发，带走吸附热，然后在海水冷凝器的表面冷凝。海水冷凝器由于与吸附床内部的氨气空间为两个不同的空间，所以可以采用铜材，这样即可以防止海水腐蚀，也不会存在氨气对铜材料的腐蚀问题。由于采用了这种新型的冷却方式，海水冷凝器在吸附床加热过程中，海水可以不切换，只需关闭或开启甲醇蒸汽管路的阀门即可控制对吸附床的冷却过程。吸附床的加热采用烟气加热器所产生的水蒸汽来加热，这样可以避免烟气对水直接加热过程中所产生的腐蚀问题。由于采用了这种新型的加热方式，烟气加热器在吸附床冷却过程中，烟气可以不切换，只需关闭或开启阀门即可控制对吸附床的加热过程。本发明与其他发生器相比，所采用的阀门数量大大减少，这有利于系统工作的可靠性，同时可以降低产品的成本，有利于市场推广。
本发明工作主要包括两个过程，一为加热解吸过程。在加热解吸过程中，在烟气加热器的烟气加热作用下，水受热蒸发，此时吸附床的冷却阀门关闭，加热阀门开启，从烟气发生器中出来的水蒸汽进入吸附床中央的加热通道，为吸附床提供热量并使吸附床的温度上升，当单元管中吸附剂的温度上升到可以解吸的温度后，吸附剂所吸附的氨制冷剂从吸附剂中解吸出来，在冷凝器中冷凝成液体然后进入到满液式蒸发器中。吸附床的另一个工作过程为冷却吸附过程。在冷却吸附过程中，加热阀门关闭，冷却阀门开启，甲醇介质在吸附床的外壁蒸发，带走吸附床内部吸附剂的吸附热，海水冷凝器在海水的冷却作用下对甲醇蒸汽进行冷却，甲醇蒸汽凝结成液体甲醇后重新流回，重复以上过程对吸附床内部的吸附剂进行冷却，当吸附剂的温度降到吸附温度后，氨制冷剂从满液式蒸发器中被吸附到吸附剂中同时对外界制冷，完成吸附过程。
本发明的特点还在于可以利用一个蒸汽发生器完成多床系统的设计，此时可以将两床或三床均安装在同一个烟气加热器的上部空间，根据不同的工作过程来切换加热阀门与冷却阀门，实现加热解吸与冷却吸附过程。
对于两床双热管化学吸附制冰机，包括零部件为两个吸附床，一个海水冷凝器，两个加热阀门，两个冷却阀门，一个回质阀门，一个烟气加热器，两个氨冷凝器，两个氨满液式蒸发器，一个液位控制器。烟气加热器位于壳体的底部，海水冷凝器安装在壳体的顶部，加热阀门安装在吸附床与烟气加热器之间，冷却阀门安装在吸附床与海水冷凝器之间，吸附床在安装时与水平方向夹角为15°，氨冷凝器与吸附床相连，满液式蒸发器和氨冷凝器相连。
两个吸附床系统可以实现连续制冷。在一个吸附床加热解吸时，其加热阀门打开，冷却阀门关闭，吸附床在水蒸汽的加热作用下完成加热解吸；此时另外一个吸附床的加热阀门关闭，冷却阀门开启，吸附床在海水冷凝器的冷却作用下完成冷却吸附过程。
本发明回收余热、吸附床冷却均采用热管，相对于以往的传统型吸附床所采用的换热器，简化了结构，同时由于采用相变传热，所以也强化了传热性能。这种结构的吸附床由于可以采用海水直接冷却，所以相对于传统型的以氨为制冷剂的吸附床，省去了淡水中间换热器以及中间换热器中所采用的冷媒泵，一方面简化了系统结构，另一方面也节省了电量的消耗。相对于已有的复合交变热管吸附床，这种发生器采用了水蒸汽发生器来对吸附床进行加热，避免了烟气直接加热过程中的腐蚀问题；采用了甲醇对吸附床进行冷却，避免了海水直接冷凝过程中的腐蚀问题。同时对吸附床加热和冷却无需切换，避免了复合交变换热对热管的低温腐蚀问题，有利于系统工作的可靠性。相对于已有的复合交变热管吸附床，这种设计方式的优点还在于可以利用一个烟气加热器和一个海水冷凝器对多个吸附床进行加热和冷却，完成多床发生器的加热解吸和冷却吸附过程。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：海水冷凝器1，冷却阀门2，吸附床3，壳体4，加热阀门5，液位控制器6，烟气加热器7，连接法兰8，氨冷凝器9，回质管10，满液式蒸发器11，回质阀12，吸附剂16。其连接方式为：烟气加热器7位于壳体4的底部，海水冷凝器1安装在壳体4的顶部，加热阀门5安装在吸附床3与烟气加热器7之间，冷却阀门2安装在吸附床3与海水冷凝器1之间，吸附床3在安装时与水平方向夹角为15°，吸附剂16安装在吸附床3内，氨冷凝器9与吸附床3通过连接法兰8相连，满液式蒸发器11和氨冷凝器9相连，回质管10连接左右两个满液式蒸发器11，液位控制器6设置在壳体4内部。
气加热器7采用水14为介质，海水冷凝器1采用甲醇15为介质，氨13为制冷剂。
烟气加热器7设置在吸附床3的下部，海水冷凝器1设置在吸附床3的上部，液位控制器6、吸附床3设置在壳体4内部。
采用一个烟气加热器7和一个海水冷凝器1完成多床系统的设计，将两个吸附床或多个吸附床均设置在同一个烟气加热器7和海水冷凝器1之间。

Claims (5)

1、一种余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，包括：吸附床(3)、壳体(4)、连接法兰(8)、吸附剂(16)，其特征在于，还包括：海水冷凝器(1)、冷却阀门(2)、加热阀门(5)、液位控制器(6)、烟气加热器(7)、氨冷凝器(9)、回质管(10)、满液式蒸发器(11)、回质阀(12)，烟气加热器(7)位于壳体(4)的底部，海水冷凝器(1)设在壳体(4)的顶部，加热阀门(5)设在吸附床(3)与烟气加热器(7)之间，冷却阀门(2)设在吸附床(3)与海水冷凝器(1)之间，吸附剂(16)设在吸附床(3)内，氨冷凝器(9)与吸附床(3)通过连接法兰(8)相连，满液式蒸发器(11)和氨冷凝器(9)相连，回质管(10)连接左右两个满液式蒸发器(11)，液位控制器(6)设置在壳体(4)内部。
2、根据权利要求1所述的余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，其特征是，烟气加热器(7)采用水(14)为介质，海水冷凝器(1)采用甲醇(15)为介质，氨(13)为制冷剂。
3、根据权利要求1所述的余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，其特征是，烟气加热器(7)设置在吸附床(3)的下部，海水冷凝器(1)设置在吸附床(3)的上部，液位控制器(6)、吸附床(3)设置在壳体(4)内部。
4、根据权利要求1所述的余热驱动的双热管化学吸附制冰机，其特征是，采用一个烟气加热器(7)和一个海水冷凝器(1)完成多床系统的设计，将两个吸附床或多个吸附床均设置在同一个烟气加热器(7)和海水冷凝器(1)之间。
5、根据权利要求1或4所述的余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，其特征是，吸附床(3)与水平方向夹角为15°。
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