一種熱能冷凍方法及使用該方法的冷凍機的制作方法
【技術領域】
[0001]本熱能冷凍機發(fā)明涉及一種吸收式制冷機，特別是涉及利用工業(yè)廢棄熱能的回收冷凍利用；該設備涉及利用余熱制冷技術及熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術領域。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)制冷機一般分為吸收式制冷機和壓縮式制冷機。壓縮式制冷機通過提高制冷劑的壓力以實現(xiàn)制冷循環(huán)，一般由泵、冷凝器、蒸發(fā)器組成。其優(yōu)點是效率高，但是其消耗電能較多；而傳統(tǒng)吸收式制冷機則通過二元溶液作為工質(zhì)，其中低沸點組分用作制冷劑，利用其蒸發(fā)來制冷，高沸點組分作為吸收劑，利用其對制冷劑蒸汽吸收作用完成工作循環(huán)，其優(yōu)點是利用低品位能源，實現(xiàn)能源二次利用，利用很少的電能消耗，通過熱能利用加熱制冷，無運動部件，使用方便無噪聲，缺點是體積大，制冷效率低，無法應用于90度的低溫熱源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種利用工業(yè)生產(chǎn)中所排出的煙氣驅(qū)動氨水吸收進行冷凍應用的機組。本發(fā)明的技術解決了發(fā)電廠、化工廠等工業(yè)排煙氣中熱能浪費，屬于二次能源利用，能夠變廢為寶進行多用途冷凍應用。為用戶提供冷量要求，節(jié)約能源，保護環(huán)境。
[0004]本發(fā)明提供一種熱能冷凍機，它包括由煙氣換熱器(I)，熱能發(fā)生器(2)，氣液分離器(3)，冷凝器(4)，液氨罐(5)，冷凍蒸發(fā)器(6)，吸收器(7)，和溶液泵(8)組成的氨水吸收式制冷機，其特征在于，在燃煤煙氣管道中接入煙氣換熱器(I);煙氣換熱器(I)通過循環(huán)熱管管路連接于熱能發(fā)生器(2)上，所述的熱能發(fā)生器(2)內(nèi)裝有氨水混合液，熱能發(fā)生器(2)通過管路連接于氣液分離器(3)，氣液分離器(3)上端通過管路連接于冷凝器(4)上，氣液分離器(3)下端通過管路連接于吸收器(7)上，所述的冷凝器(4)通過管路連接液氨罐(5)，液氨罐(5)通過管路連接于冷凍蒸發(fā)器(6)上，所述發(fā)電廠燃煤煙氣管道中，把煙氣換熱器(I)串聯(lián)于煙氣排出管道中，使用金屬熱管提取煙氣排氣中的熱能，所述的煙氣換熱器(I)上還設有蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器與熱能發(fā)生器(2)之間形成水蒸汽循環(huán)，在熱能發(fā)生器(2)的底部設置節(jié)水器(9)，節(jié)水器(9)通過循環(huán)泵與水蒸汽循環(huán)的補水器連接，所述的冷凝器(4)及吸收器(7)上分別設有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)泵帶動冷卻水進入冷凝器(4)及吸收器(7)中進行冷卻作業(yè)，作業(yè)后的水經(jīng)散熱降溫后不斷循環(huán)利用，所述的氣液分離器(3)內(nèi)部裝有納米薄膜材料，該材料是以納米材料制成的薄膜與不銹鋼濾網(wǎng)結(jié)合，形成水、氨氣的有效分離，該納米薄膜材料能夠增加氨分子從水中析出效率；所述的冷凍蒸發(fā)器(6)含有節(jié)流閥和冷凍發(fā)生交換裝置。
[0005]本發(fā)明還提供一種熱能冷凍方法，其主要包括以下3個步驟:
(I)、水蒸汽循環(huán):把煙氣換熱器串聯(lián)于煙氣排出管道中，該煙氣是工業(yè)生產(chǎn)中所排出的廢棄煙氣，使用金屬熱管提取煙氣排氣中的熱能加熱煙氣換熱器中循環(huán)熱管中的水從而產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣溫度范圍在90°C?3000C之間，水蒸氣通過水汽化后形成的壓力自動被壓入熱能發(fā)生器中，作業(yè)后的水蒸氣通過回管回到煙氣換熱器中的循環(huán)熱管中繼續(xù)加熱循環(huán)使用；
(2)、氨制冷劑循環(huán):在熱能發(fā)生器中盛放有氨水混合液，經(jīng)步驟(I)來的水蒸氣加熱熱能發(fā)生器的氨水混合液從而產(chǎn)生出氣液混合氨，作業(yè)后的部分水蒸氣凝結(jié)為水，然后進入熱能發(fā)生器底部的節(jié)水器，再通過循環(huán)泵將這部分水送到補水器中繼續(xù)進行步驟(I)，受熱生成的氣液混合氨進入氣液分離器，分離出高濃度的制冷劑氨蒸汽，經(jīng)氣液分離器分離出來的氨水稀溶液進入吸收器，制冷劑氨蒸汽進入冷凝器進而凝結(jié)成液體后進入液氨罐，液體制冷劑氨通過節(jié)流閥降壓后進入冷凍蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨制冷劑氣體進入吸收器，吸收器中的稀溶液吸收氨制冷劑氣體后成為濃溶液，再由溶液泵送入熱能發(fā)生器加熱循環(huán)使用；
(3)、冷卻水循環(huán):冷凝器及吸收器上分別進行冷卻水循環(huán)，冷卻水由循環(huán)泵帶動進入冷凝器，與氣液分離器分離出的高濃度制冷劑氨蒸汽交換，帶走形成液氨過程中產(chǎn)生的熱能，經(jīng)散熱降溫后再進入冷凝器不斷循環(huán)；與此同時，冷卻水進入吸收器，帶走氨水吸收氨氣時放出的熱量，經(jīng)散熱降溫后不斷循環(huán)利用。
[0006]本發(fā)明使用氨水為制冷工質(zhì)，能夠達到-30度的制冷效果。代替了傳統(tǒng)壓縮式制冷系統(tǒng)所采用的氯氟烴類制冷劑，無溫室效應。能夠應用于90度的低溫熱源，對節(jié)約能源和能源二次利用具有特別突出的價值。
【附圖說明】
[0006]圖1是由熱能冷凍機工作循環(huán)流程圖。
[0007]圖號說明:1_煙氣換熱器；2_熱能發(fā)生器；3_氣液分離器；4_冷凝器；5_液氨罐；6-冷凍蒸發(fā)器；7_吸收器；8_溶液泵；9_節(jié)水器。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合技術方案和附圖，詳細敘述本方案的具體實施。
[0009]例如圖1所示，該熱能冷凍機的工作過程可分為四個工作循環(huán)來描述:水蒸汽循環(huán)、氨制冷劑循環(huán)、氨水溶液循環(huán)、冷卻水循環(huán)。
[0010]水蒸汽循環(huán):如圖1所示，由放置在煙氣排氣煙道中的煙氣換熱器I吸取煙氣中的熱量后，加熱煙氣換熱器I中的熱管，熱管中的水受熱后產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣溫度范圍在90°C?300°C之間，水蒸氣通過水汽化后形成的壓力自動被壓入進入熱能發(fā)生器2中，在熱能發(fā)生器2中換熱，把熱量傳遞給熱能發(fā)生器2中的氨水混合液；部分水蒸汽隨循環(huán)管路回到煙氣換熱器I中，被繼續(xù)加熱再循環(huán)；在熱能發(fā)生器2換熱中，形成的部分凝結(jié)水，通過熱能發(fā)生器2下端的節(jié)水器9，用循環(huán)泵送到補水器中，繼續(xù)參加水蒸汽循環(huán)。
[0011]氨制冷劑循環(huán):熱能發(fā)生器2轉(zhuǎn)化煙氣換熱器I提供的熱能，對氨水溶液進行加熱，產(chǎn)生出的氣液混合物經(jīng)氣液分離器3分離后，分離出高濃度的制冷劑氨蒸汽。經(jīng)冷凝器4凝結(jié)成液體進入液氨罐5。液體制冷劑氨通過節(jié)流閥降壓后進入冷凍蒸發(fā)器6蒸發(fā)。蒸發(fā)后的氨制冷劑氣體進入吸收器7，被稀溶液吸收后成為濃溶液，再由溶液泵8將濃溶液送入熱能發(fā)生器2再次加熱，周而復始形成制冷循環(huán)。
[0012]氨水溶液循環(huán):經(jīng)氣液分離器3分離出來的氨水稀溶液進入吸收器7，并吸收氨制冷劑后成為濃溶液，再由溶液泵8送入發(fā)生器加熱。周而復始形成溶液循環(huán)。
[0013]冷卻水循環(huán):冷卻水由循環(huán)泵帶動進入冷凝器4，與氣液分離器3分離出的高濃度制冷劑氨蒸汽交換，帶走形成液氨形成過程中的熱能，經(jīng)散熱降溫后再進入經(jīng)冷凝器4不斷循環(huán)。與此同時，冷卻水進入吸收器7，帶走氨水吸收氨氣時放出的熱量，經(jīng)散熱降溫后不斷循環(huán)利用。
[0014]本發(fā)明中冷凍蒸發(fā)器含有的冷凍發(fā)生交換裝置，能夠完成0°C以下的冷凍，可以直接蒸發(fā)冷凍或者通過冷卻介質(zhì)換冷后進行冷凍和環(huán)境調(diào)節(jié)。
【主權項】
1.一種熱能冷凍機，它包括由煙氣換熱器(I)，熱能發(fā)生器(2)，氣液分離器(3)，冷凝器(4)，液氨罐(5)，冷凍蒸發(fā)器￠)，吸收器(7)，和溶液泵(8)組成的氨水吸收式制冷機，其特征在于，在燃煤煙氣管道中接入煙氣換熱器(I);煙氣換熱器(I)通過循環(huán)熱管管路連接于熱能發(fā)生器(2)上，所述的熱能發(fā)生器(2)內(nèi)裝有氨水混合液，熱能發(fā)生器(2)通過管路連接于氣液分離器(3)，氣液分離器(3)上端通過管路連接于冷凝器(4)上，氣液分離器(3)下端通過管路連接于吸收器(7)上，所述的冷凝器(4)通過管路連接液氨罐(5)，液氨罐(5)通過管路連接于冷凍蒸發(fā)器(6)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱能冷凍機，其特征是在所述發(fā)電廠燃煤煙氣管道中，把煙氣換熱器(I)串聯(lián)于煙氣排出管道中，使用金屬熱管提取煙氣排氣中的熱能。
3.根據(jù)權利要求2所述的熱能冷凍機，其特征在于，所述的煙氣換熱器(I)上還設有蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器與熱能發(fā)生器(2)之間形成水蒸汽循環(huán)，在熱能發(fā)生器(2)的底部設置節(jié)水器(9)，節(jié)水器(9)通過循環(huán)泵與水蒸汽循環(huán)的補水器連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的熱能冷凍機，其特征在于，所述的冷凝器(4)及吸收器(7)上分別設有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)泵帶動冷卻水進入冷凝器(4)及吸收器(7)中進行冷卻作業(yè)，作業(yè)后的水經(jīng)散熱降溫后不斷循環(huán)利用。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一權利要求所述的熱能冷凍機，其特征在于，所述的氣液分離器(3)內(nèi)部裝有納米薄膜材料，該材料是以納米材料制成的薄膜與不銹鋼濾網(wǎng)結(jié)合，形成水、氨氣的有效分離，該納米薄膜材料能夠增加氨分子從水中析出效率；所述的冷凍蒸發(fā)器(6)含有節(jié)流閥和冷凍發(fā)生交換裝置。
6.一種采用權利要求1-5中任一權利要求所述的熱能冷凍機的熱能冷凍方法，其主要包括以下3個步驟: (1)、水蒸汽循環(huán):把煙氣換熱器串聯(lián)于煙氣排出管道中，該煙氣是工業(yè)生產(chǎn)中所排出的廢棄煙氣，使用金屬熱管提取煙氣排氣中的熱能加熱煙氣換熱器中循環(huán)熱管中的水從而產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣溫度范圍在90°C?3000C之間，水蒸氣通過水汽化后形成的壓力自動被壓入熱能發(fā)生器中，作業(yè)后的水蒸氣通過回管回到煙氣換熱器中的循環(huán)熱管中繼續(xù)加熱循環(huán)使用； (2)、氨制冷劑循環(huán):在熱能發(fā)生器中盛放有氨水混合液，經(jīng)步驟(I)來的水蒸氣加熱熱能發(fā)生器的氨水混合液從而產(chǎn)生出氣液混合氨，作業(yè)后的部分水蒸氣凝結(jié)為水，然后進入熱能發(fā)生器底部的節(jié)水器，再通過循環(huán)泵將這部分水送到補水器中繼續(xù)進行步驟(I)，受熱生成的氣液混合氨進入氣液分離器，分離出高濃度的制冷劑氨蒸汽，經(jīng)氣液分離器分離出來的氨水稀溶液進入吸收器，制冷劑氨蒸汽進入冷凝器進而凝結(jié)成液體后進入液氨罐，液體制冷劑氨通過節(jié)流閥降壓后進入冷凍蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨制冷劑氣體進入吸收器，吸收器中的稀溶液吸收氨制冷劑氣體后成為濃溶液，再由溶液泵送入熱能發(fā)生器加熱循環(huán)使用； (3)、冷卻水循環(huán):冷凝器及吸收器上分別進行冷卻水循環(huán)，冷卻水由循環(huán)泵帶動進入冷凝器，與氣液分離器分離出的高濃度制冷劑氨蒸汽交換，帶走形成液氨過程中產(chǎn)生的熱能，經(jīng)散熱降溫后再進入冷凝器不斷循環(huán)；與此同時，冷卻水進入吸收器，帶走氨水吸收氨氣時放出的熱量，經(jīng)散熱降溫后不斷循環(huán)利用。
【專利摘要】一種熱能冷凍方法及使用該方法的冷凍機，它包括由煙氣換熱器、熱能發(fā)生器、氣液分離器、冷凝器、液氨罐、冷凍蒸發(fā)器、吸收器和溶液泵組成的氨水吸收式冷凍機。其特征是利用在工業(yè)生產(chǎn)中所排出的煙氣中的熱能，可以是發(fā)電廠、化工廠、工業(yè)窯爐、內(nèi)燃機等工業(yè)排煙氣，驅(qū)動氨水分離和吸收以便達到冷凍應用。在氣液分離器應用裝置中使用了納米材料，提高了氨氣和水溶液的分離能力。本方案屬于能源二次利用，對于節(jié)能減排具有重大意義。
【IPC分類】F25B27-02, F25B29-00, F25B15-04
【公開號】CN104807249
【申請?zhí)枴緾N201510161393
【發(fā)明人】董占忠, 王立, 宋國君, 董云珠, 梁克光
【申請人】青島光源海新能源科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月3日