CN219974591U - 一种适用于船用氨水发电装置的一体设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，属于船舶发动机节能技术领域，包括：分流器，用于对贫氨溶液进行预分流；喷淋吸收区，所述喷淋吸收区与所述分流器密封连通，用于吸收富氨乏汽形成汽液两相态的氨水；冷凝区，冷凝区与喷淋吸收区连通，用以对喷淋吸收区吸收的汽液两相态的氨水进行冷凝；储液区，储液区与冷凝区连通，用以对冷凝后的氨水进行储存。本申请在实现氨水吸收、冷凝、储存功能的同时，一体化的结构设计，较常规的各自独立的吸收器、冷凝器和储液罐相连接而言尺寸减小，可有效减小氨水循环发电装置的模块化尺寸，提高紧凑性，避免了管路压力损失。

Description

一种适用于船用氨水发电装置的一体设备

技术领域

本申请属于船舶发动机节能技术领域，具体涉及一种适用于船用氨水发电装置的一体设备。

背景技术

随着船舶余热发电技术的突飞猛进、热能发电产品的日益成熟，同时，受国际海事组织对EEDI(船舶消耗的能量换算成CO2排量和船舶有效能量换算成CO2排量的比例指数)提出的更高指标要求影响，船舶余热发电装置的在船舶上的应用不断增加。氨作为一种纯天然的、清洁能源，在化工、制冷、农业等领域应用广泛，以氨水为载体的氨水循环发电技术作为新兴的余热发电技术备受关注。

现有技术中，氨水在喷淋吸收、冷凝、储存作业中，一直被作为制冷剂，相应的吸收器、冷凝器和储液罐均为成熟产品，现有的专利技术也是在各大领域对氨的吸收器、冷凝器和储液罐的技术改进。但现有的专利技术无法实现在船用氨水循环发电装置上的功能代替，紧凑性仍不理想，喷淋吸收、冷凝、储存并未实现功能结合，设备之间管路较长、管程损失大。因此，需针对船用氨水循环发电装置需求和特点，设计喷淋吸收-冷凝-储存一体的、结构紧凑的、适应船用条件的设备。

实用新型内容

实用新型目的：本申请实施例提供一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，提高设备紧凑性，缩小占地面积，避免了常规吸收器、冷凝器和储液罐之间的管路压力损失。

为达到上述目的，本申请采用的技术方案如下。

本申请提供一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，包括：

分流器，用于对贫氨溶液进行预分流；

喷淋吸收区，所述喷淋吸收区与所述分流器密封连通，用于吸收富氨乏汽形成汽液两相态的氨水；

冷凝区，所述冷凝区与所述喷淋吸收区连通，用以对所述喷淋吸收区吸收的汽液两相态的氨水进行冷凝；

储液区，所述储液区与所述冷凝区连通，用以对冷凝后的氨水进行储存。

在一些实施例中，所述分流器、所述喷淋吸收区、所述冷凝区以及所述储液区由上到下依次设置。

在一些实施例中，还包括设备壳体，所述喷淋吸收区、所述冷凝区以及所述储液区封装在所述设备壳体内，所述分流器位于所述设备壳体外侧并与所述设备壳体密封连通。

在一些实施例中，所述分流器包括多根分流管，所述分流管延伸到所述设备壳体内部且与所述设备壳体密封连通。

在一些实施例中，所述分流管为刚性直管，其支撑在所述分流器和所述设备壳体之间。

在一些实施例中，所述喷淋吸收区的侧壁上设置有进口，所述进口位于所述分流管端口的下侧。

在一些实施例中，所述分流管位于所述设备壳体内的一端设置有雾化喷头。

在一些实施例中，所述冷凝区内设置冷凝组件。

在一些实施例中，所述冷凝组件为换热板片组件或换热管组件。

在一些实施例中，所述冷凝区的侧壁上设有冷却液流入口和冷却液流出口，所述冷却液流入口与所述冷凝组件的入口连通，所述冷却液流出口与所述冷凝组件的出口连通。

在一些实施例中，所述冷却液流入口位于所述冷却液流出口的下方。

在一些实施例中，所述储液区内设置防波板，所述防波板水平设置。

在一些实施例中，所述防波板上布设有通孔。

在一些实施例中，所述储液区设置有出液口，所述出液口位于所述防波板远离所述冷凝区的一侧。

有益效果：与现有技术相比，本申请实施例的一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，包括：分流器，用于对贫氨溶液进行预分流；喷淋吸收区，所述喷淋吸收区与所述分流器密封连通，用于吸收富氨乏汽形成汽液两相态的氨水；冷凝区，冷凝区与喷淋吸收区连通，用以对喷淋吸收区吸收的汽液两相态的氨水进行冷凝；储液区，储液区与冷凝区连通，用以对冷凝后的氨水进行储存。本申请在实现氨水吸收、冷凝、储存功能的同时，一体化的结构设计，较常规的各自独立的吸收器、冷凝器和储液罐相连接而言尺寸减小，可有效减小氨水循环发电装置的模块化尺寸，提高紧凑性，避免了管路压力损失；分流器设置，能在设备壳体外侧对贫氨溶液进行预分离，结构简单，易于维护保养。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种适用于船用氨水发电装置的一体设备的整体结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种适用于船用氨水发电装置的一体设备的防波板的局部俯视图；

附图标记：100-设备壳体；110-喷淋吸收区；111-进口；200-分流器；210-分流管；220-分流腔；230-雾化喷头；120-冷凝区；121-冷凝组件；122-冷却液流入口；123-冷却液流出口；130-储液区；131-防波板；132-通孔；133-出液口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，至少一个指可以为一个、两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“垂直”是指完全垂直成90°或者几乎完全垂直，例如，在夹角为80°～100°的范围内都算作垂直，类似的，“平行”是指完全平行或几乎完全平行，例如，在完全平行的10°范围内都算作平行。

请参阅图1，本申请一实施例提供一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，包括：

分流器200，用于对贫氨溶液进行预分流；

喷淋吸收区110，所述喷淋吸收区110与分流器200连通，用于给贫氨溶液和富氨乏汽提供接触空间，从而吸收富氨乏汽形成汽液两相态的氨水；

冷凝区120，所述冷凝区120与所述喷淋吸收区110连通，用以对所述喷淋吸收区110吸收的汽液两相态的氨水进行冷凝；

储液区130；所述储液区130与所述冷凝区120连通，用以对冷凝后的氨水进行储存。

在一些实施例中，所述分流器200、所述喷淋吸收区110、所述冷凝区120以及所述储液区130由上到下依次设置。此种结构设置，利于在重力作用下贫氨溶液下行而富氨乏汽上行，二者形成对流，便于混合吸收。同时在重力作用下喷淋吸收区110内混合形成的汽液两相态的氨水能够自由下落至冷凝区120内进行降温冷凝，再在重力作用下顺利下落到储液区进行蓄积储存。

在一些实施例中，还包括设备壳体100，所述喷淋吸收区110、所述冷凝区120以及所述储液区130封装在所述设备壳体内，所述分流器200位于所述设备壳体100外侧并与所述设备壳体100密封连通。

在该实施例中，设备壳体100内具有空腔，空腔由上到下分成三个区域，分别为喷淋吸收区110、冷凝区120以及储液区130，三者在设备壳体100空间内连通，形成一体化设备，且结构简单、紧凑，省去了中间传递的管道，从而避免了常规的管路压力损失。另外，分流器200至于设备壳体100外侧，将贫氨溶液进行预分流之后再注入到喷淋吸收区110内，从而能够再设备壳体100外侧对分流器200进行维护保养，降低了维护难度。

在一实施例中，分流器200用于对贫氨溶液进行预分离；喷淋吸收区110用于实现贫氨溶液对富氨乏汽的吸收；冷凝区120通过冷却水和汽液两相态的氨水进行热交换，实现氨水冷凝；储液区130是将冷凝区120冷凝下来的氨水进行储存，并给氨水循环发电装置供应氨水。

喷淋吸收区110、冷凝区120及储液区130三者集成在设备壳体100内，并在设备壳体100的上方连通分流器200，实现了设备一体化，相较于传统意义上的氨水发电装置的吸收器+冷凝器+储存罐，以及三者之间连通需要的冗长的管路而言，极大的缩小了设备尺寸，减小了占地面积，且有效避免了管程压力损失。且根据水流在重力作用下自主向下流动的特性，依次将喷淋吸收区110、冷凝区120以及储液区130自上而下连通设置，在实际使用时，仅需将富氨乏汽(含有高浓度氨气的蒸汽)和贫氨溶液(低浓度氨水)注入到喷淋吸收区110内，即可在喷淋吸收区110进行富氨乏汽吸收，然后在富氨乏汽被贫氨溶液吸收后的汽液两相态的氨水自主向下流动进入冷凝区120，然后流经冷凝区120后的顺利下落至储液区130进行储存，整体自主流动，不用额外输入动力推动干预，实现整个设备的自主工作，有效提高效率，且节省了人工管理成本和设备维护成本。

在一些实施例中，所述分流器200包括多根分流管210，所述分流管210延伸到所述设备壳体100内部且与所述设备壳体100密封连通。

进一步地，分流器200还包括分流腔220，多根分流管210分别连通在分流腔220的底部。分流腔220的顶部设置贫氨溶液入口。

在该实施例中，贫氨溶液通过贫氨溶液入口注入到分流腔220内，在重力作用下会向下流动，而分流管210位于分流腔220的下方且与分流腔220连通，此时贫氨溶液会自主的通过多根分流管210向下流动，而分流管210从设备壳体100的顶部穿入到设备壳体100内，故而分流管210最终直接将贫氨溶液注入到设备壳体100内，设备壳体100最上方是喷淋吸收区110，因此，分流管210直接将贫氨溶液注入到喷淋吸收区110内，对富氨乏汽进行喷淋吸收。

分流器200的设置，能够实现贫氨溶液的预先分流，且能够在重力作用下直接分流，不需要外部助力，实现有效节能。且分流器200整体结构简单，其设置在外侧也利于维护保养。

在一些实施例中，所述分流管210为刚性直管，其支撑在所述分流器200和所述设备壳体100之间。刚性直管能够实现有效支撑，提高设备结构刚性，且能够保证贫氨溶液在重力作用下的流通顺畅进行，保证分流器200的有效分流。

在一些实施例中，所述喷淋吸收区110的侧壁上设置有进口111，所述进口111位于所述分流管210端口的下侧。

在该实施例中，富氨乏汽通过进口111注入到喷淋吸收区110内，与分流管210注入到贫氨溶液进行接触吸收。进口111位于分流管210的端口的下方，便于富氨乏汽注入后能够直接接触从上方分流管210注入的贫氨溶液。且分流管210的端口位于上方，贫氨溶液在重力作用下下落，富氨乏汽从进口111注入到喷淋吸收区110后会呈上升趋势，此时呈上升趋势的富氨乏汽与下落的贫氨溶液想成对流，有利于提高吸收效率。

在一些实施例中，所述分流管210位于所述设备壳体100内的一端设置有雾化喷头230。

在该实施例中，需要说明的是，雾化喷头230能够有效提高分流管210流出的贫氨溶液的弥散性，此时在喷淋吸收区110内能有效提高富氨乏汽与贫氨溶液的接触面积，实现富氨乏汽的快速吸收。而为了实现雾化喷头230的雾化效果，相应的在分流腔220的贫氨溶液入口注入贫氨溶液时就需要加压注入，在高压下实现雾化喷头持续喷出雾化后的贫氨溶液，加快富氨乏汽的吸收。

另外还需要说明的是，富氨乏汽在经历贫氨溶液喷淋吸收后释放显热，然后直接向下落入到冷凝区120，更有利于冷凝效果，提高冷凝换热效率。

在一些实施例中，所述冷凝区120内设置冷凝组件121，所述冷凝组件121为换热板片组件或换热管组件。

在该实施例中，冷凝组件121设置在冷凝区120内，位于设备壳体100的内部，想成一体化设备，相对于大多数分体式或者外部通冷气的方式而言，大大减小了设备尺寸，降低整体设备加工制造成本。同时能够实现汽液两相态的氨水在进入到冷凝区120后直接与冷凝组件121接触冷凝，且汽液两相态的氨水逐步流经冷凝组件表面，实现充分冷凝，冷凝效果更好。

在一些实施例中，所述冷凝区120的侧壁上设有冷却液流入口122和冷却液流出口123，所述冷却液流入口122以及所述冷却液流出口123分别与所述冷凝组件121的入口和出口连通。

在该实施例中，利用冷却水输入到冷凝组件121内进行换热冷凝，持续输入冷却水，能够保持冷凝组件121始终处于冷却状态，从而保持冷凝组件121始终能够具有良好的降温冷凝效果。利用冷却水流经冷凝组件121的冷却方式，相对于向设备内输入冷气的方式而言，不会改变设备内压，提高设备使用的安全性。

在一些实施例中，所述冷却液流入口122位于所述冷却液流出口123的下方。

在该实施例中，冷却水顺着换热板片组件或者换热管组件从下向上流动，最终从冷却液流出口123流出，即冷却液从下向上流动，而汽液两相态的氨水从上向下流动，二者处于逆流换热态，能够使冷凝效果进一步提升。

需要说明的是，换热板片组件是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装而成，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。换热管组件是冷却水流经换热管，利用换热管壁进行换热。当冷凝组件121为换热板片组件时，换热板片组件搭配位于下方的冷却液流入口122和位于上方的冷却液流出口123，冷却水从换热板片之间的矩形通道向上流动，汽液两相态的氨水走换热板片外侧的板面向下流动，由于换热板片表面有波纹形状的曲折流道，延缓了氨水的下落速度，能够进行充分冷却降温，冷却效果好，且其体积小，所占空间小，有利于缩小设备壳体100的体积。当冷凝组件121为换热管组件时，冷却水从冷却液流入口122流入到换热管内，并顺着换热管逐步向上流动，最终流出换热管组件从冷却液流出口123流出，此时，汽液两相态的氨水从换热管外壁流过进行换热，换热管具有耐压高，压力损失小，使得低压侧压力偏低，有利于氨水循环发电装置低压侧中取向更低压态。

在一些实施例中，所述储液区130内设置防波板131，所述防波板131安装在所述设备壳体100的内侧壁上，防波板设置于储液区130的上部，通过螺栓连接固定或者焊接的方式安装在储液区130内壁上。在船舶倾斜摇摆的环境条件下，利用防波板131能够对储液区130的液位进行干扰，使得液位波动减缓，能实现稳定液位的作用，降低假液位对氨水循环发电装置的监控和安保系统的影响。

在一些实施例中，所述防波板131为钢板，保证其在船舶倾斜摇摆的环境下，具有较强的抗液体冲击能力，保证其结构强度。

在一些实施例中，所述防波板131水平朝上设置，由于船舶晃动摇摆方向随机，水平设置的防波板131能够子在船舶偏向任何方向时，对液位的波动进行相应干扰，有效减缓液位波动值。

在一些实施例中，如图2所示，所述防波板131上布设有通孔132，便于经上方冷凝区120冷凝的氨水冷却液向下流动，顺利落入到储液区130内。

需要指出的是，防波板131上设置通孔132，在船舶晃动摇摆时仍会有部分液体从通孔132穿过上行到防波板131上方，但是不影响其对储液区130液位进行干扰，因为防波板的主要作用是对液位波动进行干扰，减缓液位的波动，避免出现假液位，而不是对液位进行阻挡。

在一些实施例中，所述储液区130设置有出液口133，出液口133位于防波板131的下方。出液口用于在储液区储存在一定液位后将氨水冷却液从出液口133出释放进入到氨水循环发电装在的氨水泵。此时适用于船用氨水发电装置的一体设备上方持续输入富氨乏汽和贫氨溶液，下方出液口133持续输出氨水冷却液，实现一个循环持续工作状态。

本申请在具体使用时，贫氨溶液经过分流器200的入口进行到分流器200，经过分流管210分流后各支路的雾化喷头230喷入到喷淋吸收区110，贫氨溶液对富氨乏汽进行吸收，混合后形成汽液两相态的氨水，之后自然下落到冷凝区120，利用冷凝组件121对汽液两相态的氨水进行冷凝，冷凝后的氨水冷却液自然下落到储液区130，穿过防波板131上的通孔132进入到储液区130的底部进行不断储存。在船舶倾斜摇摆造成液位面波动时，防波板能够对波动的液面进行干扰，液位波动会减缓，有效减缓液位波动值，避免出现假液位的现象，避免氨水循环发电装置液位控制的判断错误。当氨水冷却液到达预定液位后，打开出液口133，释放氨水冷却液进入到氨水循环发电装置的氨水泵进行氨水循环发电。

综上，本申请实施例的一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，包括：分流器，用于对贫氨溶液进行预分流；喷淋吸收区，所述喷淋吸收区与所述分流器密封连通，用于吸收富氨乏汽形成汽液两相态的氨水；冷凝区，冷凝区与喷淋吸收区连通，用以对喷淋吸收区吸收的汽液两相态的氨水进行冷凝；储液区，储液区与冷凝区连通，用以对冷凝后的氨水进行储存。本申请在实现氨水吸收、冷凝、储存功能的同时，一体化的结构设计，较常规的各自独立的吸收器、冷凝器和储液罐相连接而言尺寸减小，可有效减小氨水循环发电装置的模块化尺寸，提高紧凑性，避免了常规吸收器、冷凝器和储液罐之间的管路压力损失，进而降低透平出口压力，提高透平膨胀比，提高透平发电机组发电量；分流器设置，能在设备壳体外侧对贫氨溶液进行预分离，结构简单，易于维护保养。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种适用于船用氨水发电装置的一体设备进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，包括：

分流器(200)，用于对贫氨溶液进行预分流；

喷淋吸收区(110)，所述喷淋吸收区(110)与所述分流器(200)密封连通，用于吸收富氨乏汽形成汽液两相态的氨水；

冷凝区(120)，所述冷凝区(120)与所述喷淋吸收区(110)连通，用以对所述汽液两相态的氨水进行冷凝；

储液区(130)，所述储液区(130)与所述冷凝区(120)连通，用以对冷凝后的氨水进行储存。

2.根据权利要求1所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述分流器(200)、所述喷淋吸收区(110)、所述冷凝区(120)以及所述储液区(130)由上到下依次设置。

3.根据权利要求2所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，还包括设备壳体(100)，所述喷淋吸收区(110)、所述冷凝区(120)以及所述储液区(130)封装在所述设备壳体(100)内，所述分流器(200)位于所述设备壳体(100)外侧并与所述设备壳体(100)密封连通。

4.根据权利要求3所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述分流器(200)包括多根分流管(210)，所述分流管(210)延伸到所述设备壳体(100)内部且与所述设备壳体(100)密封连通。

5.根据权利要求4所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述分流管(210)为刚性直管，其支撑在所述分流器(200)和所述设备壳体(100)之间。

6.根据权利要求4所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述分流管(210)位于所述设备壳体(100)内的一端还设置有雾化喷头(230)。

7.根据权利要求1所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述冷凝区(120)内设置冷凝组件(121)。

8.根据权利要求7所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述冷凝组件(121)为换热板片组件或换热管组件。

9.根据权利要求7所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述冷凝区(120)的侧壁上设有冷却液流入口(122)和冷却液流出口(123)，所述冷却液流入口(122)与所述冷凝组件(121)的入口连通，所述冷却液流出口(123)与所述冷凝组件(121)的出口连通。

10.根据权利要求9所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述冷却液流入口(122)位于所述冷却液流出口(123)的下方。

11.根据权利要求3所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述储液区(130)内设置防波板(131)，所述防波板(131)水平设置。

12.根据权利要求11所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述防波板(131)上布设有通孔(132)。

13.根据权利要求11所述的适用于船用氨水发电装置的一体设备，其特征在于，所述储液区(130)设置有出液口(133)，所述出液口(133)位于所述防波板(131)的远离所述冷凝区(120)的一侧。