CN201438055U - 一种氨制冷机节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氨制冷机的热能回收系统，通过显热和潜热的方式回收氨制冷机余热，降低制冷机运行负荷和减少冷凝器的运行负荷，达到节能和减少运行费用的目的。一种氨制冷机节能系统，包括由压缩机、油分离器、冷凝器、液氨贮罐、蒸发器、气液分离器依次管路连接构成的氨循环回路，特别地，在油分离器和冷凝器之间管路连接有热回收系统。该氨制冷机节能系统，能有效地以显热回收或显热和潜热共同回收的方式，实现氨的热能回收，能使氨的冷凝效率大大提高，既节省了冷凝器运行所需的巨大电能，又能将回收的热能利用到热水生产中，起到节约能源的效果。

Description

一种氨制冷机节能系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用氨制冷机余热产生热水的节能系统，通过板式换热器、热管换热器、管壳式换热器、水源热泵对氨制冷机进入冷凝器的高温氨气显热和潜热进行热能回收，得到热水供生产或生活用，同时减少氨制冷机和冷凝器运行负荷，起到节约能源的效果，属于节能环保技术领域。

背景技术

氨是一种常见的廉价无机化合物，同时也是一种天然制冷剂(R717)。由于其具有良好的热力学性能和对大气层无任何不良效应，在制冷技术的发展过程中一直起到重要的作用。

氨压缩制冷机大量应用于饮料生产、食品冷冻加工贮藏、大型制冰、化工领域、建筑领域、水利建设、远洋捕捞及特种实验场所，如化工厂原料生产用冷、空调系统、建筑物空调、大坝混凝土浇筑前的冷却水或制冰用冷、船用制冷、啤酒饮料生产、制药等，这些生产或生活过程中通常伴随大量用热。制冷和加热分别耗能。

在氨压缩式制冷机工作循环过程中，从压缩机排出的高温高压氨气需要通过水冷式冷却塔或蒸发式冷凝器进行冷凝，这部分热能被散发到环境中，如果采用氨制冷机节能系统可以减少能源损失，提供大量的生产或生活用热水，同时减少制冷机和冷凝器的运行负荷。但目前市面上未出现这类节能系统。

发明内容

本实用新型涉及一种氨制冷机的热能回收系统，通过显热和潜热的方式回收氨制冷机余热，降低制冷机运行负荷和减少冷凝器的运行负荷，达到节能和减少运行费用的目的。

为达到上述目的，本实用新型采取了以下的技术方案：

一种氨制冷机节能系统，包括由压缩机、油分离器、冷凝器、液氨贮罐、蒸发器、气液分离器依次管路连接构成的氨循环回路，特别地，在油分离器和冷凝器之间管路连接有热回收系统。

所述热回收系统由：换热装置、第一氨阀门、第二氨阀门、水泵、第一水阀门、第二水阀门、水箱、第一感温探头、第二感温探头和控制装置构成显热回收系统。

换热装置上设有氨管路和水管路。通过控制装置打开第一氨阀门、关闭第二案阀门，从而将换热装置上的氨管路引入氨循环回路中，高温高压的氨气在氨管路中与水管路中的水发生换热，从而实现氨的显热回收的功能。水管路是与水泵、水箱管路连接在一起的，水泵使得水在三者之间循环流动，因而水在换热装置处能被循环加热后被利用。

第一感温探头设在氨管路的出口，第二温度探头设在水箱的循环水出口。该两感温探头将对应位置的温度值反馈至控制装置。如果水箱中水的温度达到设定值，则控制装置将关闭水泵；如果氨管路中的氨气达到完全冷凝的温度，则控制装置将关闭冷凝器，让液态氨直接流经冷凝器并进入液氨贮罐。控制装置还控制第一氨阀门、第二氨阀门、第一水阀门、第二水阀门的启闭状态，这样，热回收系统的运作可完全处在自动控制的状态，减少人工的干预。

在显热回收系统的基础上，还可以作进一步的改进，令其变成显热和潜热回收系统：把原来的换热装置作为第一换热装置，再增加一个第二换热装置，将第二换热装置的其中一个管路与第一换热装置接驳在一起，通过水泵构成第一水循环；第二换热装置的另一个管路与热泵的输入管路、第二水泵构成第二水循环；热泵的输出管路与第三水泵、水箱构成第三水循环；通过设在氨管路的出口和水箱的循环水出口等感温探头向控制装置反馈的温度值，控制装置将根据水箱的水温、氨管路中氨的温度自动控制热泵、冷凝器以及各个水泵和阀门，实现自动控制以及提高氨气的冷凝效率的目的。

在显热回收系统或显热和潜热回收系统中，可在第一换热装置的氨管路的出口处设置一个U型液氨收集器，以便于利用重力将冷凝的液氨回流到液氨贮罐。另外，所述的第一换热装置可以是：板式换热器、热管换热器或管壳式换热器；所述的第二换热装置可以是板式换热器、热管换热器或管壳式换热器。

另外，可考虑为该节能系统增加一个氨报警系统：

氨报警系统依据电化学原理-电解质溶液导电的性质而设计的，包括依次连接的探头、发送器、转换器和报警器，一般安装在热回收系统的水循环管路上。当循环水中的氨浓度为零时，检测仪器指示为零，当出现氨泄露，探头检测出循环水中氨浓度发生变化，通过发送器输出信号，经转换器进入报警器，并显示氨的浓度。其功能在于当一级换热系统出现故障泄露氨时，可以检查出泄露的氨，从而报警并给出信号控制系统停止运行。

该氨制冷机节能系统，能有效地以显热回收或显热和潜热共同回收的方式，实现氨的热能回收，能使氨的冷凝效率大大提高，既节省了冷凝器运行所需的巨大电能，又能将回收的热能利用到热水生产中，起到节约能源的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构原理图；

图2是本实用新型实施例2的结构原理图；

图3是本实用新型实施例1、实施例2中U型液氨收集器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例3的结构原理图。

附图标记说明：1-压缩机；2-油分离器；3-冷凝器；4-液氨贮罐；5-蒸发器；6-气液分离器；7-板式换热器；8-第一氨阀门；9-第二氨阀门；10-水泵；11-第一水阀门；12-第二水阀门；13-水箱；14-第一感温探头；15-第二感温探头；16-控制装置；101-压缩机；102-油分离器；103-冷凝器；104-液氨贮罐；105-蒸发器；106-气液分离器；107-第一板式换热器；108-第一氨阀门；109-第二氨阀门；110-第一水泵；111-第一水阀门；112-第二水阀门；113-水箱；114-第一感温探头；115-第二感温探头；116-控制装置；117-第二板式换热器；118-第二水泵；119-热泵；120-第三水阀门；121-第四水阀门；122-第三感温探头；123-第三水泵；124-第五水阀门；125-第六水阀门；126-第四感温探头；127-探头；128-发送器；129-转换器；130报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步说明。

实施例1

本实施例中，在现有技术的基础上加入了显热回收系统。如图1所示，压缩机1、油分离器2、冷凝器3、液氨贮罐4、蒸发器5、气液分离器6依次管路连接构成现有技术中的氨循环回路。

热回收系统连接在油分离器氨出口A和冷凝器氨入口B之间的管路上。本实施例中，热回收系统包括作为换热装置的板式换热器7、第一氨阀门8、第二氨阀门9、水泵10、第一水阀门11、第二水阀门12、水箱13、第一感温探头14、第二感温探头15和控制装置16。

如图1所示，第一氨阀门8的a端与第二氨阀门9的a端并联连接在一起后，连接在油分离器氨出口A上；第一氨阀门8的b端连接在板式换热器7的a端；第二氨阀门9的b端与板式换热器7的b端并联连接后，连接在冷凝器氨入口B上。板式换热器7的a端至板式换热器7的b端管路相通，作为氨管路。

板式换热器7的c端与水箱13的a端连接；板式换热器7的d端与第一水阀门11的a端连接；第一水阀门11的b端与水泵10的a端连接；水泵10的b端与第二水阀门12的a端连接；第二水阀门12的b端与水箱13的b端连接。板式换热器7的c端至板式换热器7的d端管路相通，作为水管路。

以上所述的连接均为管路连接；以上所述的第一氨阀门8、第二氨阀门9、第一水阀门11、第二水阀门12均为电磁阀。

在冷凝器氨入口B的管路上设置第一感温探头14；在水箱13的b端的管路上设置第二感温探头15；将第一感温探头14、第二感温探头15、第一氨阀门8、第二氨阀门9、第一水阀门11、第二水阀门12、水泵10分别电连接到控制装置16上，构成显热回收系统的电控部分。

启用显热回收系统时，在控制装置的控制下第二氨阀门9关闭，第一氨阀门8打开；气态氨进入板式换热器7的a端至板式换热器7的b端的氨管路中与板式换热器7的c端至板式换热器7的d端的水管路中的流水进行换热，这样，高温高压的气态氨的热量在换热装置处转移到了水中，在水泵10的作用下，水箱13中的水也被渐渐加热至设定的温度。通过第一感温探头14的测定，如果气态氨未被冷凝至液态，则在流经冷凝器3的时候，被冷凝器3冷凝成液态后，进入液氨贮罐4；如果气态氨在板式换热器7处即被冷凝成液态，则液态氨仍然经冷凝器3进入液氨贮罐4，但控制装置16此时将停止冷凝器3的运转，以节省电能。通过第二感温探头15的测定，如果水箱13中的水达到了设定温度，则控制装置16将停止水泵10的运转。

本实施例中的板式换热器，其底部带有U型液氨收集器，直接焊接在换热器氨通道的下侧，如图3所示，图中Y1、Y2与氨管路连接；Y3、Y4与水管路连接，利用重力将冷凝的液氨回流到液氨贮罐。

实施例2

本实施例为显热和潜热回收系统。如图2所示，压缩机101、油分离器102、冷凝器103、液氨贮罐104、蒸发器105、气液分离器106依次管路连接构成现有技术中的氨循环回路，显热和潜热回收系统也设在油分离器氨出口A’和冷凝器氨入口B’之间的管路上，包括作为换热装置的第一板式换热器107、第一氨阀门108、第二氨阀门109、第一水泵110、第一水阀门111、第二水阀门112、水箱113、第一感温探头114、第二感温探头115和控制装置116，另外还包括第二板式换热器117、第二水泵118、热泵119、第三水阀门120、第四水阀门121、第三感温探头122、第三水泵123、第五水阀门124、第六水阀门125、第四感温探头126。

如图2所示，第一氨阀门108的a端与第二氨阀门109的a端并联连接在一起后，连接在油分离器氨出口A’上；第一氨阀门108的b端连接在第一板式换热器107的a端；第二氨阀门109的b端与第一板式换热器107的b端并联连接后，连接在冷凝器氨入口B’上。第一板式换热器107的a端至第一板式换热器107的b端管路相通，作为氨管路。

第一板式换热器107的c端与第二板式换热器117的a端连接；第一板式换热器107的d端与第一水阀门111的a端连接；第一水阀门111的b端与第一水泵110的a端连接；第一水泵110的b端与第二水阀门112的a端连接；第二水阀门112的b端与第二板式换热器117的b端连接。第二板式换热器117的b端至第一板式换热器107的d端，第一板式换热器107的c端至第二板式换热器117的a端构成第一水循环。

第二板式换热器117的c端与热泵119的a端连接；第二板式换热器117的d端与第三水阀门120的a端连接；第三水阀门120的b端与第二水泵118的a端连接；第二水泵118的b端与第四水阀门121的a端连接；第四水阀门121的b端与热泵119的b端连接。热泵119的b端至第二板式换热器117的d端，第二板式换热器117的c端至热泵119的a端构成第二水循环。

热泵119的c端与水箱113的a端连接；热泵119的d端与第五水阀门124的a端连接；第五水阀门124的b端与第三水泵123的a端连接；第三水泵123的b端与第六水阀门125的a端连接；第六水阀门125的b端与水箱113的b端连接。水箱113的b端至热泵119的d端，热泵119的c端至水箱113的a端构成第三水循环。

以上所述的连接均为管路连接；以上所述的第一氨阀门108、第二氨阀门109、第一水阀门111、第二水阀门112、第三水阀门120、第四水阀门121、第五水阀门124、第六水阀门125均为电磁阀。

在冷凝器氨入口B’的管路上设置第一感温探头114；在第二板式换热器117的b端的管路上设置第二感温探头115；在热泵119的b端的管路上设置第三感温探头122；在水箱113的b端的管路上设置第四感温探头126。将第一感温探头114、第二感温探头115、第三感温探头122、第四感温探头126、第一氨阀门108、第二氨阀门109、第一水阀门111、第二水阀门112、第三水阀门120、第四水阀门121、第五水阀门124、第六水阀门125、第一水泵110、第二水泵118、第三水泵123分别电连接到控制装置116上，构成显热和潜热回收系统的电控部分。

启用显热和潜热回收系统时，在控制装置116的控制下第二氨阀门109关闭，第一氨阀门108打开；气态氨进入第一板式换热器107的a端至第一板式换热器107的b端的氨管路中与第一水循环的流水进行显热换热；第一水循环的水在第二板式换热器117处与第二水循环的水进行潜热交换；第二水循环的水在热泵119处与第三水循环的水进行显热交换。这样，高温高压的气态氨的热量在经过显热和潜热交换后，绝大部分的热量都转移到了水箱113的水中，水箱113中的水被渐渐加热至设定的温度。通过第一感温探头114的测定，如果气态氨未被冷凝至液态，则在流经冷凝器103的时候，被冷凝器103冷凝成液态后，进入液氨贮罐104；如果气态氨在第一板式换热器107处即被冷凝成液态，则液态氨仍然经冷凝器103进入液氨贮罐104，但控制装置116此时将停止冷凝器103的运转，以节省电能。通过第四感温探头126的测定，如果水箱113中的水达到了设定温度，则控制装置116将停止第一水泵110、第二水泵118、第三水泵123和热泵119的运转。

本实施例中的第一板式换热器107，其底部同样地可带有U型液氨收集器。

实施例3

如图4所示，本实施例与实施例2的不同之处在于：第一板式换热器107的c端直接与热泵119的a端连接；第二水阀门112的b端直接与热泵119的b端连接。在第一板式换热器107于热泵119之间的管路上，设有氨报警系统，该系统由依次电连接的探头127、发送器、转换器129和报警器130构成。探头127设置在管路上，检测管路中的氨含量，而报警器130与控制装置116电连接，用于在紧急情况下令控制装置116停止工作。

Claims (8)

1.一种氨制冷机节能系统，包括由压缩机、油分离器、冷凝器、液氨贮罐、蒸发器、气液分离器依次管路连接构成的氨循环回路，其特征在于：在油分离器和冷凝器之间管路连接有热回收系统。

2.根据权利要求1所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：所述热回收系统由：换热装置、第一氨阀门、第二氨阀门、水泵、第一水阀门、第二水阀门、水箱、第一感温探头、第二感温探头和控制装置连接构成显热回收系统。

3.根据权利要求2所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：把换热装置作为第一换热装置，再增加一个第二换热装置，将第二换热装置的其中一个管路与第一换热装置接驳在一起，通过水泵构成水循环；第二换热装置的另一个管路与热泵的输入管路、第二水泵构成另一水循环；热泵的输出管路与第三水泵、水箱构成第三水循环；通过设在氨管路的出口和水箱的循环水出口等处的感温探头向控制装置反馈的温度值，控制装置将根据水箱的水温、氨管路中氨的温度自动控制热泵、冷凝器以及各个水泵和阀门，构成显热和潜热回收系统。

4.根据权利要求2所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：所述换热装置为板式换热器、热管换热器或管壳式换热器。

5.根据权利要求3所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：所述第一换热装置和第二换热装置为板式换热器、热管换热器或管壳式换热器。

6.根据权利要求2或4所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：在换热装置的氨出口处设有一个U型液氨收集器。

7.根据权利要求3或5所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：在第一换热装置的氨出口处设有一个U型液氨收集器。

8.根据权利要求1所述的一种氨制冷机节能系统，其特征在于：在热回收系统的水循环管路上，设有由探头、发送器、转换器和报警器依次电连接而构成的氨报警系统。

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