CN2459591Y - 再热固化吸附床 - Google Patents

Abstract

一种再热固化吸附床,由多个吸附管单元串联而成,并沿烟气方向分段布置,吸附管单元与吸附剂整体固化成型并与烟气流向垂直布置,吸附管单元内部有螺旋传质通道,采用再热器提高循环性能,吸附管外壁布有强化传热翅片以增大外侧换热面积,并内置吹灰器保持受热面清洁。本实用新型结构紧凑合理,制冷效率高,可根据实际需要组成单床、双床或多床系统,用于各种烟气或余热废气再热利用场合。

Description

再热固化吸附床

本实用新型是一种适于余热利用的新型再热固化吸附床，可根据固体吸附制冷和再热循环原理，利用发动机、锅炉排烟及工业余热驱动制冷，属于制冷技术领域。

固体吸附制冷技术因其既可显著节约能源，又能有效减轻环境污染而受到重视，与传统的压缩式制冷相比，固体吸附式制冷无任何运转部件，耗电少(仅为压缩式的1/30)，可靠性高，维护方便，无噪声，寿命长。与吸收式制冷相比，不需屏蔽溶液泵，不存在溶液分馏、腐蚀和结晶等问题，且结构简单，金属消耗少，并能工作在震动、冲击场合，运行控制方便。另外，吸附制冷采用非CFC制冷剂，臭氧层破坏系数(ODP)和温室效应系数(GWP)均为零，是一种理想的节能与绿色环保技术。

吸附床的结构形式是影响固体吸附制冷性能的关键因素，对制冷效果影响很大。近年来已有多种不同结构的吸附床，如板翅式、螺旋管式、壳管式、热管式和旋转管式吸附床等。目前吸附床存在的主要问题是金属热容比大，材料耗费多，设备体积大，性能价格比低。

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种适于余热利用的新型再热固化吸附床，使之结构紧凑、成本低廉而制冷效率高，能满足实际应用需要。

为了实现这样的目的，本实用新型的技术方案中，吸附床由多根整体复合固化的吸附管单元串联组成，吸附床沿烟气流程方向分段布置，根据烟气温度范围和实际制冷要求可采用二段、三段或多段吸附床分段布置，每段之间均可设置制冷剂再热装置；每段吸附床由多个吸附管单元串联而成，吸附管单元与烟气流向垂直布置，使烟气横向冲刷。再热器布置在吸附床入口以提高再热效果，吸附床与制冷系统和烟气系统之间由通用法兰连接，便于床体的维护和更换。在吸附管外壁设计了翅片，以增大外侧换热面积。吸附床内设计了内置在线吹灰装置，防止受热面积灰、腐蚀。

本实用新型的吸附管单元与吸附剂可一次整体固化成型，以有效减小吸附管壁接触热阻。吸附管单元内部设计螺旋通道以强化内部传热传质。吸附管单元通过连接管逐个串联，前级吸附管解吸的制冷剂蒸汽均通过相邻下一级。

本实用新型中再热器的作用是在吸附床解吸时可促进低温段的解吸，在吸附床吸附时可加快高温段的吸附。由于制冷剂蒸汽从吸附单元内部直接流过，在内部以强制对流传热传质方式加热或冷却吸附单元，充分利用吸附管的“对流热波”效应从而使循环周期缩短，有效提高单位质量制冷功率。

为解决吸附床在使用烟气或其他含灰余热废气时可能发生的积灰、腐蚀等问题，除了使烟气横向高速冲刷受热面以外，在再热器、高温段吸附床、低温段吸附床之间还专门设计了内置在线吹灰器，可以采用压缩空气、蒸汽或其他高压脉冲气体在设备不停机时在线吹灰，以保持受热面清洁。

为更好地理解本实用新型的技术方案，以下结合附图作进一步描述。

图1为本实用新型的结构示意图。

如图所示，吸附床主要由进/出口法兰3、再热器2、高温段吸附床19、低温段吸附床16、吸附管单元连接管9和内置吹灰器18等部件组成，吸附床沿烟气方向分两段布置，吸附床高温段19与低温段16均由多个吸附管单元串联而成，吸附管单元10与烟气流向垂直布置，吸附管单元10与吸附剂一次整体固化成型，其内部有螺旋传质通道12，每段的吸附管单元10通过吸附管单元连接管9相连，并经支撑连接件17与烟道壳体8固定，再热器2布置在吸附床入口，通过进口阀4与高温段吸附床19相连，通过出口阀5与低温段吸附床16相连，高温段吸附床19与低温段吸附床16之间有再热器旁通阀6，便于再热器的维修或切除运行。吸附管外壁布有强化传热翅片11，以增大外侧换热面积。再热器2与吸附床高温段19之间，吸附床高温段19与吸附床低温段16之间有内置在线吹灰器18，以防止受热面积灰，腐蚀，内置吹灰器18通过吹灰器控制阀20外接吹灰用压缩空气或蒸汽。吸附床低温段16通过制冷剂过滤净化器14和外接蒸发/冷凝器控制阀15连接蒸发器或冷凝器。吸附床还设置有一个安全阀7，当吸附床超压时，安全阀7可自动泄压。

吸附床工作在解吸状态时，再热器进口阀4和再热器出口阀5打开，再热器旁通阀6关闭，烟气或余热废气由进气口1进入吸附床。高温段吸附床19受热解吸，解吸出的制冷剂蒸汽经过再热器进口阀4进入再热器2，在再热器2中吸收热量温度升高，高温制冷剂蒸汽由再热器出口阀5进入低温段吸附床16。在外部烟气和内部高温制冷剂蒸汽的共同加热下使低温段吸附床16迅速解吸。高温段和低温段共同解吸的制冷剂蒸汽经过制冷剂过滤净化器14干燥、除尘，通过外接蒸发/冷凝器控制阀15连接外部冷凝器或蒸发器(解吸时连接冷凝器，吸附时连接蒸发器，由系统循环状态切换控制)。烟气流经再热器2、高温段吸附床19和低温段吸附床16后，由烟气(余热废气)出口13排出吸附床。吸附床工作在吸附状态时，冷却空气由进气口1进入吸附床，冷却高、低温段吸附床使之吸附。由蒸发器来的低温制冷剂首先被低温段吸附床16吸附，由于吸附床温度很高，没有被吸附的低温制冷剂温度升高，经过再热器出口阀5进入再热器2，此时再热器2起到对制冷剂辅助冷却作用，经冷却后的制冷剂由再热器进口阀4进入高温段吸附床19，在外部冷却空气和内部较冷的制冷剂蒸汽的共同作用可有效加快高温段吸附床19的吸附速度。

再热器2检修或切除运行时，关闭再热器进口阀4和出口阀5，打开旁通阀6，使高温段吸附床19与低温段吸附床16直接相连即可。吸附床超压时，安全阀7自动打开泄压，可保证吸附床安全。

本实用新型的吸附床采用多根整体复合固化的吸附管单元串联组成，任何一根发生故障均可单独更换，便于设备维护和更换。吸附管单元与吸附剂一次整体固化成型，可有效减小吸附管壁的接触热阻。吸附管单元内部的螺旋传质通道可以强化传热传质。吸附管外壁设计的强化传热翅片，可强化吸附管单元外侧换热，增大外侧换热面积。采用的再热装置能够提高循环性能，在吸附床解吸时可促进低温段的解吸，在吸附床吸附时可加快高温段的吸附。在循环时间不变时相当于提高了平均解吸温度，降低了平均吸附温度，有效提高单位制冷功率。

本实用新型所有床内换热器部件均可采用耐腐蚀和高温的镍合金不锈钢制造，烟道壳体采用耐火保温材料保温及密封。本实用新型结构紧凑，制冷效率高，可根据实际需要组成单床、双床或多床系统，用于汽车、火车、轮船发动机排烟，电力、石油、化工、纺织、食品等行业80～400℃烟气或余热废气再热利用场合。

Claims (2)

1、一种再热固化吸附床，其特征在于由再热器(2)、高温段吸附床(19)、低温段吸附床(16)和内置吹灰器(18)等部件组成，吸附床沿烟气方向分段布置，吸附床高温段(19)与低温段(16)均由多个吸附管单元(10)串联而成，吸附管单元(10)与吸附剂整体固化成型并与烟气流向垂直布置，其内部有螺旋传质通道(12)，再热器(2)布置在吸附床入口，通过进口阀(4)与高温段吸附床(19)相连，通过出口阀(5)与低温段吸附床(16)相连，高温段吸附床(19)与低温段吸附床(16)之间有再热器旁通阀(6)，吸附管外壁布有强化传热翅片(11)，吸附床的内置吹灰器(18)通过吹灰器控制阀(20)外接吹灰用压缩空气或蒸汽，吸附床低温段(16)通过制冷剂过滤净化器(14)和外接蒸发/冷凝器控制阀(15)连接蒸发器或冷凝器，吸附床还设置有安全阀(7)。

2、如权利要求1所说的再热固化吸附床，其特征在于吸附床可根据烟气温度范围和实际制冷要求采用二段、三段或多段布置，每段之间均可设置再热器。

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