CN201615649U - 一种蒸气喷射制冷油气回收装置 - Google Patents

一种蒸气喷射制冷油气回收装置 Download PDF

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齐慧敏
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李欣
姜阳
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Abstract

本实用新型公开了一种蒸气喷射制冷油气回收装置。所述装置包括蒸气喷射器和油气冷凝器。所述蒸气喷射器包括主喷射器和辅助喷射器,辅助喷射器的引射室和喷嘴镶嵌在主喷射器的扩压室后端。蒸气发生器产生高压制冷剂蒸气,由主喷射器去引射蒸发器来的低压制冷剂蒸气;高压制冷剂蒸气的一部分和循环泵输出的制冷剂液体进入辅助喷射器喷嘴,去引射主喷射器扩压室中的混合蒸气,从而大幅降低了主喷射器扩压室后端的压力和温度,提高了制冷性能系数。本实用新型的蒸气喷射制冷油气回收装置,既实现了对低温位热源的有效利用,又有效的回收了废气中的油气资源,具有明显的节能、环保和节约资源的效果,具有广泛的应用前景。

Description

一种蒸气喷射制冷油气回收装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种喷射制冷油气回收装置,尤其是一种通过热能驱动的喷射制 冷油气回收装置。本装置可用于低温位余热回收、太阳能利用,通过热能实现制冷,进行低 温油气回收。
背景技术
[0002] 蒸气喷射制冷是一种利用热能驱动的制冷技术,与热能驱动的吸收制冷和吸附制 冷比较,具有系统结构简单,运动部件少,投资与运行费用低等优点。
[0003] 近年来,随着社会经济发展,石油资源和能源日趋紧张。提高现有能源的利用率, 开发利用可再生能源已经成为发达国家和发展中国家能源发展战略的基本选择。因此,利 用余热和废热驱动的蒸气喷射制冷技术具有很大的开发利用价值。如果能够利用废热进行 制冷,实现-20°C以下的制冷效果,将可以通过冷凝法实现挥发油气的回收利用,实现节能、 环保、回收资源的三重效果。
[0004] 目前,蒸气喷射制冷的性能系数相对较低,制约了其广泛商业上的应用,但另一方 面,因其结构简单,且可以利用废热资源实现制冷,又具有明显的特点和吸引力,因此提高 喷射制冷的性能系数是这一领域的主要研究方向。同时,在油气回收方法中,冷凝法具有结 构简单、回收效果好、操作控制方便等特点,在油气回收领域有着广泛的应用。
[0005] 常规蒸气喷射制冷系统主要由发生器、蒸发器、冷凝器、节流阀、喷射器和循环泵 组成。蒸气喷射制冷的性能系数(COP)很大程度上取决于喷射器的喷射系数,即被引射蒸 气与工作蒸气的流量之比。而喷射器中的蒸气入口工作压力、被引射蒸气的引射压力、混合 后出口的背压是影响喷射制冷的主要因素。
[0006] 有研究者提出了采用机械压缩增压型蒸气喷射制冷系统,该系统将压缩机设置在 引气管道上,以获得较高的蒸发效果。虽然这种方法提高了蒸气喷射系统的性能系数,但相 应增加了系统的复杂性,同时增加了操作难度和投资。
[0007] 通常,喷射器的喷射系数在工作压力、引射压力一定的情况下会随着背压降低而 增加。因此,通过采取措施降低喷射器的背压,提高喷射器的喷射系数,改善循环性能是一 个有效方法。另外,采用喷射制冷利用低温位60〜150°C热水或蒸汽,采用适当的制冷剂, 比如R12,R134a等,就能实现-15°C〜_30°C的制冷效果,从而利用冷凝法实现废气中油气 回收。
发明内容
[0008] 针对现有技术中存在的问题,为了获得更高的蒸气喷射制冷系数,并通过采用合 适的制冷剂,利用低温位热实现_15°C〜-30°C的制冷效果,本实用新型的目的是提供一种 采用多级喷射和部分冷凝液循环的蒸气喷射制冷工艺及装置,通过实现-15°C〜-30°C低 温,进行挥发油气的冷凝回收。
[0009] 本实用新型的技术方案实现为:[0010] 一种蒸气喷射制冷油气回收装置,包括蒸气喷射制冷系统和载冷剂油气回收系 统,所述蒸气喷射制冷系统包括通过管路连接的蒸气发生器、蒸发器、主喷射器、辅助喷射 器、冷凝器、膨胀阀和循环泵;其特征在于,所述的主喷射器和辅助喷射器之间为串联结构, 辅助喷射器的引射室和喷嘴镶嵌在主喷射器的扩压室后端;所述的蒸气发生器与主喷射器 喷嘴相连,所述主喷射器的引射室与蒸发器相连,辅助喷射器的喷嘴与冷凝液循环泵和蒸 气发生器相连,在辅助喷射器的引射室上开有若干引射孔,在主喷射器和辅助喷射器的喷 嘴前设有阀门。
[0011] 其中所述的蒸气喷射制冷系统包括蒸气发生器、主喷射器、辅助喷射器、冷凝器、 蒸发器、循环泵、膨胀阀和管道阀门,蒸气发生器内存储有R12或者R134a制冷剂;所述载冷 剂循环油气回收系统包括载冷剂储罐、载冷剂循环泵、油气冷凝器,载冷剂罐内存储有载冷 剂乙醇。
[0012] 所述的主喷射器与辅助喷射器之间串联连接;与蒸发器相连接的为主喷射器,主 喷射器为气_气喷射器,该喷射器后端设置一个液_气喷射器或液/气_气喷射器为辅助 喷射器,辅助喷射器的引射室和喷主嘴镶嵌在喷射器的扩压室后端,主辅喷射器喷嘴前设 置有若干阀门,可实现制冷剂蒸气喷射进入主喷射器,制冷剂循环冷凝液、制冷剂蒸气或循 环冷凝液和制冷器蒸气混合喷射进入辅助喷射器。所述的循环泵出口和蒸气发生器之间、 蒸气发生器和主喷射器进口之间、循环泵出口和辅助喷射器进口之间及蒸气发生器和辅助 喷射器进口之间均设有阀门。
[0013] 所述载冷剂循环系统的油气回收冷凝器为立式结构,内部设置有带竖向翅片的油 气冷凝管,翅片与冷凝器筒体间设置有上下挡板,设有上部废气进口,侧下部废气出口和下 部回收油口。
[0014] 所述蒸气发生器的热源为60〜150°C的热水或蒸汽。装置工作运行时,利用60〜 150°C热水或蒸汽余热,通过换热管加热制冷剂,使其沸腾汽化产生高压蒸气,制冷剂蒸气 通过阀门控制进入主喷射器喷嘴,通过高速流动在喷射器的引射室产生真空,抽吸蒸发器 内的制冷剂,使蒸发器内的制冷剂汽化吸热,实现制冷。在主喷射器的混合室来自发生器 的制冷剂蒸气与来自蒸发器的制冷剂蒸气进行混合后进入扩压室,在扩压室后端,混合蒸 气通过辅助喷射器引射室上的引射孔,被引射到辅助喷射器内与循环泵管路上和发生器管 路上经喷嘴喷射进入的冷凝液或冷凝液和蒸气进行混合,这使得主喷射器的扩压室压力降 低。同时通过冷凝液回流,强化了冷凝器的换热效果,降低了主喷射器扩压室后端的温度, 提高了喷射制冷的性能系数。混合后的制冷剂蒸气和冷凝液,进入冷凝器通过冷却水带走 热量,实现制冷剂蒸气的冷凝。冷凝液一部分经过膨胀阀后进入蒸发器,实现减压蒸发制 冷;另一部分通过循环泵进入制冷剂蒸气发生器内,进行循环蒸发;另外一部分经过循环 泵分流进入辅助喷射器喷嘴,进行下一个制冷循环操作。进入喷嘴和蒸气发生器的制冷剂 冷凝液的量及进入主辅喷射器的蒸气量,可以通过阀门开度进行调节,以实现最佳的制冷 效果。
[0015] 采用R12或者R143a制冷剂,可实现蒸发器内的制冷温度实现-15°C〜-30°C的 效果,在蒸发器内通过内充载冷剂的换热器换热,低温载冷剂经过载冷剂储罐、载冷剂循环 泵、油气冷凝器进行循环。含挥发油气的废气从油气冷凝器上部进入,通过高效翅片管换热 将废气中的热量取走,使废气的温度降低到_15°C〜-20°C,使其中的油气凝结成液态,从而实现废气中油气的冷凝回收。
[0016] 本实用新型通过采用镶嵌式主辅喷射器构件,在工艺过程中采用了冷凝液循环辅助喷射,实现了主喷射器的背压降低,提高了冷凝器的换热效果,降低了冷凝温度, 从而提高了蒸气喷射制冷的性能系数。同时,通过采用R12和R143a等制冷剂,实现 了 _15°C〜-30°C低温的制冷效果,并通过载冷剂循环和高效油气冷凝器,实现了油气资源 的回收。也可以通过本实用新型,低成本生产_15°C〜-20°C的冷媒。
[0017] 本实用新型的蒸气喷射制冷油气回收装置,既实现了对60〜150°C热水或蒸汽等 低温位热源的有效利用,又有效的回收了废气中的油气资源,具有明显的节能、环保和节约 资源的效果,具有广泛的应用前景。
[0018] 附图说明
[0019] 图1为本实用新型的装置图,这也是本实用新型的一个具体实施例图。
[0020] 图2为本实用新型的蒸气喷射器的详细结构图。
[0021] 图3为本实用新型的油气冷凝器的详细结构图。
[0022] 具体实施例
[0023] 下面结合图1-3对本实用新型的装置作进一步的说明。
[0024] 本实用新型的蒸气喷射制冷油气回收装置包括蒸气喷射制冷系统和载冷剂循环 油气回收系统。其中蒸气喷射制冷系统包括:蒸气发生器1、主喷射器2、辅助喷射器3、蒸发 器4、冷凝器6、循环泵7、膨胀阀14和阀门10、11、12,蒸气发生器内装有制冷剂R12。载冷 剂循环油气回收系统包括:油气冷凝器5、载冷剂储罐8、载冷剂循环泵9,载冷剂储罐8内 存一般储有载冷剂(如乙醇)。
[0025] 结合图2 :所述的蒸气喷射器由两级构成,主喷射器2为气-气喷射器,该喷射器 包括喷嘴15、引射室16、混合室17和扩压室18,引射室16上设置有引射进气口 23与蒸发 器4相连,喷嘴15与蒸气发生器1相连。主喷射器2后端设置一个辅助喷射器3,辅助喷 射器3为液-气喷射器或液/气-气喷射器,辅助喷射器3包括喷嘴19、引射室20、混合室 21和扩压室22。喷嘴19通过阀门10和11分别与蒸气发生器1和循环泵7相连,引射室 20和喷嘴19镶嵌在主喷射器2的扩压室18后端,引射室20上设置若干引射孔24,作为主 喷射器2的气流吸入口,引射孔的数量一般为1〜10个,优选2〜6个。引射孔在辅助喷 射器的引射室上周向均勻分布。通过控制调节主喷射器15和辅喷射器喷嘴19前设置的阀 门10、11、12,可实现对主喷射器2和辅助喷射器3的工作调节,实现最佳制冷效果。
[0026] 载冷剂循环系统中的油气冷凝器5为立式结构,内部设置竖向翅片30和盘管29, 翅片和盘管上下端部通过挡板26和27与罐体28相连,罐体上设置有上部进气口 25、侧下 出气口 31和下部回收油出口 32。竖向翅片30在增加换热面积的同时,保证了回收油顺利 向下流动,从回收油口排出。
[0027] 工作过程如下:在蒸气发生器1内部的换热管中通入60〜150°C热水或蒸汽,通 过换热管间接加热制冷剂,使其沸腾汽化产生高压蒸气,制冷剂蒸气通过阀门12控制进入 主喷射器2的喷嘴15,高速流动蒸气使引射室16产生真空,抽吸蒸发器内的制冷剂,使蒸发 器内的制冷剂汽化吸热实现制冷。在主喷射器2的混合室17,来自发生器1的制冷剂蒸气 与来自蒸发器4的制冷剂蒸气混合后进入扩压室18 ;在扩压室18后端,混合蒸气通过辅助 喷射器3的引射室20上的引射孔24,被引射到辅助喷射器3内,并与来自循环泵7和发生器1上喷射进入的冷凝液或冷凝液和蒸气混合物进行混合,这使得主喷射器2的扩压室18 压力大幅降低,同时通过冷凝液循环回流,强化冷凝器6的换热效果,降低了主喷射器2的 扩压室18后端的温度,从而提高了喷射制冷的性能系数。混合后的制冷剂蒸气和冷凝液进 入冷凝器6,通过冷却水将热量带走实现制冷剂蒸气的冷凝。冷凝液一部分经过膨胀阀14 后进入蒸发器4,实现减压蒸发制冷,另一部分通过循环泵7进入制冷剂蒸气发生器1内进 行循环蒸发,还有一部分经过循环泵7后通过阀门10分流进入辅助喷射器3的喷嘴19内, 实现制冷循环操作。
[0028] 来自蒸气发生器1的制冷剂蒸气和来自循环泵7的冷凝液进入主、辅喷射器的量, 可以通过阀门10、11、12的开度进行调节,以实现最佳的制冷效果,得到最大的性能系数。
[0029] 该喷射制冷系统采用R12或R134a制冷剂,可实现蒸发器内的制冷温度 在-15°C〜-30°C的效果,在蒸发器内通过与内充载冷剂的换热器换热,低温载冷剂经过载 冷剂储罐8、循环泵9、油气冷凝器5进行循环,废气从油气冷凝器5上部进入,通过高效翅 片管换热将废气中的热量取走,使废气的温度降低到_15°C〜-20°C,使其中的油气凝结成 液态,从而实现废气中油气的冷凝回收。
6

Claims (7)

  1. 一种蒸气喷射制冷油气回收装置,包括蒸气喷射制冷系统和载冷剂循环油气回收系统,所述蒸气喷射制冷系统包括通过管路连接的蒸气发生器、蒸发器、主喷射器、辅助喷射器、冷凝器、膨胀阀和循环泵;其特征在于,所述的主喷射器和辅助喷射器之间为串联结构,辅助喷射器的引射室和喷嘴镶嵌在主喷射器的扩压室后端;所述的蒸气发生器与主喷射器喷嘴相连,所述主喷射器的引射室与蒸发器相连,辅助喷射器的喷嘴通过管道与冷凝液循环泵和蒸气发生器相连,在辅助喷射器的引射室上开有若干引射孔,在主喷射器和辅助喷射器的喷嘴前设有阀门。
  2. 2.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,所述的载冷剂循环油气回收系统包括载 冷剂储罐、载冷剂循环泵和油气冷凝器。
  3. 3.按照权利要求2所述的装置,其特征在于,所述的油气冷凝器为立式结构,内部设置 有带竖向翅片的油气冷凝管,翅片与冷凝器筒体间设置有上下挡板,冷凝器设有上部废气 进口,侧下部废气出口和下部回收油口。
  4. 4.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,所述的引射孔数量为1〜10个,引射孔在 辅助喷射器的引射室上周向均勻分布。
  5. 5.按照权利要求1或4所述的装置,其特征在于,所述的引射孔的数量为2〜6个。
  6. 6.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,所述的循环泵出口和蒸气发生器之间、蒸 气发生器和主喷射器进口之间、循环泵出口和辅助喷射器进口之间及蒸气发生器和辅助喷 射器进口之间均设有阀门。
  7. 7.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,所述蒸气发生器的热源为60〜150°C的 热水或蒸汽。
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