CN202973652U

CN202973652U - 一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置

Info

Publication number: CN202973652U
Application number: CN2012206995876U
Authority: CN
Inventors: 庞启东; 张文辉
Original assignee: FOSHAN HUIKONG HEAT ENERGY REFRIGERATIONTECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: FOSHAN HUIKONG HEAT ENERGY REFRIGERATIONTECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-18

Abstract

一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，它是在尾气换热器和吸收式制冷机主机之间接有风冷式散热器，尾气换热器顶部的蒸汽出口通过输汽管与风冷式散热器顶部的蒸汽入口连接，风冷式散热器底部的蒸汽出口通过送汽管与制冷主机的蒸汽入口连接，制冷主机冷凝水出口通过回流管与尾气换热器底部回流入口连接，风冷式散热器内装的散热风扇送风时将温度过高的蒸汽冷却。本装置采用风冷型散热方式控制制冷主机内蒸汽温度，以实现对吸收式制冷机热源的控制，提高了整个制冷控制系统的稳定性、可靠性和有效性，使之获得最佳的工作效率。

Description

一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置

技术领域

本实用新型涉及尾气余热吸收式制冷机热源控制技术领域，特别涉及一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置。

背景技术

吸收式制冷是一种以热能为动力的制冷方式。对于发动机尾气余热的利用通常是将发动机排出的高温烟气换热转化为蒸汽的热能进而推动制冷机工作系统的吸收制冷循环。为确保制冷机正常工作，作为热源的蒸汽的温度必须稳定保持在适当的范围。首先，蒸汽温度必须达到吸收制冷循环要求的最低工作温度，在通常的利用尾气余热的场合，该温度值视不同的工况条件约为100～120℃，一般发动机尾气余热都可以达到。但吸收式制冷机要稳定正常工作且达到最佳的制冷效率，蒸汽温度应保持在170～180℃之间的范围内（同样按制冷机的不同工况条件）。由于发动机的运转即尾气余热的热量具有不稳定性，当热量过大时，必须将过多的热量排走，蒸汽温度才不会过高，才能保证制冷机正常工作。因此，必须对所利用的发动机尾气的余热进行控制。

对发动机尾气余热的利用，目前采用的方式是使尾气通过尾气换热器将水加热成高温蒸汽。所述尾气换热器为圆筒形管壳式结构，其内部的换热管簇与圆筒管壳的中轴线平行并等距以圆环形排布，尾气换热器其底部为尾气入口，顶部为尾气出口，在尾气换热器上部、下部分别设有蒸汽出口、冷凝水回流入口，所述蒸汽出口和冷凝水回流入口均与尾气换热器的壳程连通。工作时，尾气走管程，水-蒸汽走壳程，尾器由尾气入口通入尾气换热器，通过换热管，从尾气出口排走。

为对所利用的发动机尾气的余热进行控制，通常较简单和直接的方式是在尾气通道设置带有控制系统的三通阀。制冷机工作时，三通阀打开，让尾气直接通入尾气换热器；当尾气热量过多使蒸汽温度高于设定温度时，制冷机的蒸汽温度控制器发出信号，三通阀动作，将尾气从旁通管排走，不使尾气进入换热器；当设备需要热量（蒸汽温度低于设定温度）时，温度控制器控制三通阀再动作，将尾气引入换热器。如此通过三通阀的动作，实现对所利用的尾气余热进行控制。但是，这种方式的明显缺陷是：三通阀一直处于高温尾气（高达400～600℃）的环境下，阀门板常常处于高温状态而容易变形，电动执行机构在高温环境下也容易损坏而无法正常使用，此时就必须停机检修或更换相关部件，这种现象比较严重时，制冷机连续工作十天八天就要进行维护处理，造成设备停工、材料的大量耗用和运行成本的增高。而更严重的问题是：由于阀门板变形和电动部件损坏，造成系统控制失效、执行机构动作失灵，导致设备故障甚至发生事故。特别当带有涡轮增压的发动机中冷有异常时，使尾气温度大幅上升（这种情况并非少见），三通阀不能立即关闭（或完全关闭）换热器的尾气进口并将发动机尾气从旁通管排走，此时，大量的高温烟气涌入换热管，热量迅速积聚，使蒸汽温度突然升高，压力增大，直至蒸汽安全阀启动排汽减压；或过高温蒸汽加热氨-水溶液，氨气压力升高，直至氨-水循环系统安全阀启动喷氨。这种事故的发生严重影响了制冷机设备的正常工作和安全生产。

此外，三通阀和旁通管的安装占用非常大的空间，这对在船上（特别是中小型渔船）的使用环境更是很不适合。而且，使用三通阀开关将尾气旁通或引入换热器来控制提供制冷机的热量，从响应速度和准确性上不容易做到使提供制冷机的蒸汽控制在最佳的工作温度。而这一问题的解决正是要求体积小、重量轻、制冷效率高的船用制冷机所非常需要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，该装置采用风冷型的散热方式控制蒸汽的温度，以实现对吸收式制冷机热源的控制，使船用吸收式制冷机能连续正常工作并获得最佳的制冷效率。

本实用新型所提出的技术解决方案是这样的：一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，包括尾气换热器1和吸收式制冷机主机8，该尾气换热器1上部设有第1蒸汽出口3，其下部设有冷凝水回流入口12，吸收式制冷机主机8设有第2蒸汽入口9和冷凝水出口10，还设有风冷式散热器2，设在风冷式散热器2顶部的第1蒸汽入口5通过输汽管4与所述第1蒸汽出口3贯通连接，设在风冷式散热器2底部的第2蒸汽出口6通过送汽管7与所述第2蒸汽入口9贯通连接，所述冷凝水出口10通过回流管11与冷凝水回流入口12贯通连接，所述风冷式散热器2的一侧设有冷却空气入口15，与冷却空气入口15对应的另一侧设有冷却空气出口16，风冷式散热器2的冷却空气入口15处设有散热风扇2-4，所述散热风扇2-4的工作电源与吸收式制冷机主机8的蒸汽温度控制器电气连接。

所述尾气换热器1为圆筒形管壳式结构，其内部的换热管簇与圆筒管壳的中轴线平行并等距以圆环形排布，尾气换热器1底部设有尾气入口13，尾气换热器1顶部设有尾气出口14，尾气换热器1上部、下部分别设有第1蒸汽出口3、冷凝水回流入口12，第1蒸汽出口3和冷凝水回流入口12均与尾气换热器1的壳程连通。

所述风冷式散热器2由风冷式散热器主体、散热风扇2-4和风道2-5组成，所述风冷式散热器主体由一组散热管2-1、水平翅片2-2、箱壳2-6和电动百叶窗2-3组成，一组竖置、等距、相互平行的散热管2-1布排在箱壳2-6内，该组散热管2-1从上至下设有等距排列并相互平行的水平翅片2-2，在散热管2-1组的顶部和底部分别设有上空腔2-7和下空腔2-8，该组散热管2-1的管顶部端和管底部端分别与上空腔2-7和下空腔2-8贯通连接，所述上空腔2-7设有第1蒸汽入口5，所述下空腔2-8设有第2蒸汽出口6，所述箱壳2-6前、后侧面分别设有电动百叶窗2-3，所述箱壳2-6在所述风冷式散热器2的冷却空气入口15一侧设有风道2-5，在风道2-5内设有散热风扇2-4，所述电动百叶窗2-3的控制电源与散热风扇2-4的工作电源并联且与吸收式制冷机主机8的蒸汽温度控制器电气连接。

所述尾气换热器1和所述风冷式散热器2均采用直立式安装，风冷式散热器2的第2蒸汽出口6高于吸收式制冷机主机8的第2蒸汽入口9，吸收式制冷机主机8的冷凝水出口10高于尾气换热器1壳体的顶部。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

（1）本实用新型船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，将常规采用的对尾气通道的尾气流量进行控制变换为对吸收式制冷机主机内蒸汽温度进行控制，使对制冷机主机的热源的控制机构避开高温烟气的恶劣环境，提高了整个制冷控制系统的稳定性、可靠性和有效性。

（2）去除了尾气管道的三通阀、旁通管等，因而大量节省了耐高温金属材料和降低了成本；同时又显著减少了为安装这些设备而占用的空间，这对于重量、体积和安装要求都倍受制约的船用设备是一重大进步。

（3）采用风冷散热方式，散热器与冷却源同处一体，安装、使用方便。散热风机功率不高（一般700W左右），耗电少。

（4）本装置可利用船体结构的多层性，便于尾气换热器和风冷式散热器都采用竖式安装，使本装置的有关部分处于不同的水平高度，令水-汽回路的冷凝水可依靠重力回流，从而实现水-汽闭路循环而不会发生传热介质的损失，提高了热能的利用率和运行的可靠性，并有助于制冷循环的制冷效率的提升，同时也降低了设备的安装要求。

本实用新型还可适用于类似船用的其他环境下工作的利用发动机尾气余热的吸收式制冷设备，配套适用的制冷终端，可应用于制冰、冷冻、空调、工艺冷却等领域。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置的结构示意图。

图中标记说明如下：

1，尾气换热器； 2，风冷式散热器； 2-1，散热管； 2-2，水平翅片；

2-3，电动百叶窗； 2-4，散热风扇； 2-5，风道； 2-6，箱壳；

2-7，上空腔； 2-8，下空腔； 3，第1蒸汽出口； 4，输汽管；

5，第1蒸汽入口； 6，第2蒸汽出口； 7，送汽管； 8，吸收式制冷机主机；

9，第2蒸汽入口； 10，冷凝水出口； 11，回流管； 12，冷凝水回流入口；

13，尾气入口； 14，尾气出口； 15，冷却空气入口； 16，冷却空气出口。

具体实施方式

通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。

参见图1所示，一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置由尾气换热器1和风冷式散热器2组成，尾气换热器1上部设有第1蒸汽出口3，其下部设有冷凝水回流入口12；风冷式散热器2的顶部设有第1蒸汽入口5，其底部设有第2蒸汽出口6；吸收式制冷机主机8设有第2蒸汽入口9和冷凝水出口10。所述尾气换热器1的第1蒸汽出口3通过输汽管4与所述风冷式散热器2的第1蒸汽入口5贯通连接，风冷式散热器2的第2蒸汽出口6通过送汽管7与吸收式制冷机主机8的第2蒸汽入口9贯通连接，吸收式制冷机主机8上的冷凝水出口10通过回流管11与尾气换热器1的冷凝水回流入口12贯通连接，如此构成了闭合的水-汽循环回路。风冷式散热器2的一侧为冷却空气入口15，与冷却空气入口15相对的另一侧为冷却空气出口16，风冷式散热器2在冷却空气入口15一侧设有散热风扇2-4，该散热风扇2-4的工作电源与吸收式制冷机主机8的蒸汽温度控制器（图中未示出）电气连接。

尾气换热器1为圆筒形管壳式结构，其内部的换热管簇与圆筒管壳的中轴线平行并等距以圆环形排布，有利于增大换热面积和使水蒸汽受热均匀。尾气换热器1底部设有尾气入口13，尾气换热器1顶部设有尾气出口14，尾气换热器1上部的第1蒸汽出口3和下部的冷凝水回流入口12均与尾气换热器1的壳程连通。

风冷式散热器2由风冷式散热器主体、散热风扇2-4和风道2-5组成，风冷式散热器主体由一组散热管2-1、水平翅片2-2、箱壳2-6和电动百叶窗2-3组成。一组散热管2-1竖置、等距且相互平行地布排在箱壳2-6内，该组散热管2-1从上至下设有等距排列并相互平行的水平翅片2-2，在散热管2-1组的顶部和底部分别设有上空腔2-7和下空腔2-8，该组散热管2-1的管顶部端和管底部端分别与上空腔2-7和下空腔2-8贯通连接。上空腔2-7设有第1蒸汽入口5，下空腔2-8设有第2蒸汽出口6。箱壳2-6的前、后侧面分别设有电动百叶窗2-3。风道2-5设在箱壳2-6的处于风冷式散热器2的冷却空气入口15一侧，散热风扇2-4设于风道2-5内。箱壳2-6两侧的电动百叶窗2-3的控制电源与散热风扇2-4的工作电源并联且与吸收式制冷机主机8的蒸汽温度控制器电气连接，以保证电动百叶窗2-3与散热风扇2-4随吸收式制冷机主机8的蒸汽温度控制器发出的信号同步动作。

尾气换热器1和风冷式散热器2采用直立式安装，风冷式散热器2的第2蒸汽出口6高于吸收式制冷机主机8的第2蒸汽入口9，吸收式制冷机主机8的冷凝水出口10高于尾气换热器1壳体的顶部，确保冷凝水可依靠自身重力回流到尾气换热器1壳程的底部。

装置运行前，须将尾气换热器1的壳程抽真空后注入产生蒸汽的冷水，然后连接成系统，以达到水-汽的闭路循环。

装置工作时，发动机尾气从尾气入口13进入尾气换热器1，尾气走管程，通过换热管后从尾气出口14排出。尾气换热器1壳体内水被加热后产生的蒸汽走壳程，从第1蒸汽出口3通过输汽管4进入第1蒸汽入口5，蒸汽经上空腔2-7进入各散热管2-1到达下空腔2-8，再经第2蒸汽出口6通过送汽管7进入第2蒸汽入口9，蒸汽经吸收式制冷主机8换热后产生的冷凝水从冷凝水出口10经回流管11进入冷凝水回流入口12回到尾气换热器1壳程的底部。在正常供汽的情况下，箱壳2-6两侧的电动百叶窗2-3处于关合状态，以隔离周围环境，例如自然风对流经散热管2-1的蒸汽温度的影响。当从尾气入口13进入尾气换热器1的发动机尾气的热量使尾气换热器1产生的蒸汽温度过高时，吸收式制冷主机8的蒸汽温度控制器发出信号，散热风扇2-4的工作电源与箱壳2-6两侧的电动百叶窗2-3的电动开关同步启动，散热风扇2-4转动，两侧电动百叶窗2-3同时打开，风从冷却空气入口15进入风冷式散热器2，从冷却空气出口16吹出，将多余的蒸汽热量带走，使蒸汽温度降低至要求值（或降低至吸收制冷循环的最低工作温度以下，使制冷机停止工作）。当蒸汽温度达到要求的数值时，蒸汽温度控制器再次发出信号，散热风扇2-4停转，两侧电动百叶窗2-3同时关合，恢复正常工作状态。蒸汽在风冷散热过程中被冷却产生的冷凝水随蒸汽从第2蒸汽出口6进入第2蒸汽入口9，再由冷凝水出口10流出并由于重力的作用，经回流管11进入冷凝水回流入口12返回尾气换热器1的底部重新被加热。

Claims

1.一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，包括尾气换热器（1）和吸收式制冷机主机（8），该尾气换热器（1）上部设有第1蒸汽出口（3），其下部设有冷凝水回流入口（12），吸收式制冷机主机（8）设有第2蒸汽入口（9）和冷凝水出口（10），其特征在于：还设有风冷式散热器（2），设在风冷式散热器（2）顶部的第1蒸汽入口（5）通过输汽管（4）与所述第1蒸汽出口（3）贯通连接，设在风冷式散热器（2）底部的第2蒸汽出口（6）通过送汽管（7）与所述第2蒸汽入口（9）贯通连接，所述冷凝水出口（10）通过回流管（11）与冷凝水回流入口（12）贯通连接，所述风冷式散热器（2）的一侧设有冷却空气入口（15），与冷却空气入口（15）对应的另一侧设有冷却空气出口（16），风冷式散热器（2）的冷却空气入口（15）处设有散热风扇（2-4），所述散热风扇（2-4）的工作电源与吸收式制冷机主机（8）的蒸汽温度控制器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，其特征在于：所述风冷式散热器（2）由风冷式散热器主体、散热风扇（2-4）和风道（2-5）组成，所述风冷式散热器主体由一组散热管（2-1）、水平翅片（2-2）、箱壳（2-6）和电动百叶窗（2-3）组成，一组竖置、等距、相互平行的散热管（2-1）布排在箱壳（2-6）内，该组散热管（2-1）从上至下设有等距排列并相互平行的水平翅片（2-2），在散热管（2-1）组的顶部和底部分别设有上空腔（2-7）和下空腔（2-8），该组散热管（2-1）的管顶部端和管底部端分别与上空腔（2-7）和下空腔（2-8）贯通连接，所述上空腔（2-7）设有第1蒸汽入口（5），所述下空腔（2-8）设有第2蒸汽出口（6），所述箱壳（2-6）的前、后侧面分别设有电动百叶窗（2-3），所述箱壳（2-6）在所述风冷式散热器（2）的冷却空气入口（15）一侧设有风道（2-5），在风道（2-5）内设有散热风扇（2-4），所述电动百叶窗（2-3）的控制电源与散热风扇（2-4）的电源并联且与吸收式制冷机主机（8）的蒸汽温度控制器电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种船用尾气余热吸收式制冷机用的热源控制装置，其特征在于：所述尾气换热器（1）和风冷式散热器（2）采用直立式安装，所述风冷式散热器（2）的第2蒸汽出口（6）高于吸收式制冷机主机（8）的第2蒸汽入口（9），吸收式制冷机主机（8）的冷凝水出口（10）高于尾气换热器（1）壳体的顶部。