船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置的製作方法

2023-04-29 02:49:36

專利名稱：船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及尾氣餘熱吸收式制冷機熱源控制技術領域，特別涉及一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置。
背景技術：
吸收式製冷是一種以熱能為動力的製冷方式。對於發動機尾氣餘熱的利用通常是將發動機排出的高溫煙氣換熱轉化為蒸汽的熱能進而推動制冷機工作系統的吸收製冷循環。為確保制冷機正常工作，作為熱源的蒸汽的溫度必須穩定保持在適當的範圍。首先，蒸汽溫度必須達到吸收製冷循環的最低工作溫度，在通常的利用尾氣餘熱的場合，該溫度值視不同的工況條件約為100 120°C，一般發動機尾氣餘熱都可以達到。但吸收式制冷機要穩定正常工作且達到最佳的製冷效率，蒸汽溫度應保持在170 180°C之間的範圍內(同樣按制冷機的不同工況條件)。由於發動機的運轉即尾氣餘熱的熱量具有不穩定性，當熱量過大時，必須將過多的熱量排走，蒸汽溫度才不會過高，才能保證制冷機正常工作。因此，必須對所利用的發動機尾氣的餘熱進行控制。對發動機尾氣餘熱的利用，目前採用的方式是使尾氣通過尾氣換熱器將水加熱成高溫蒸汽。所述尾氣換熱器為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行並等距以圓環形排布，尾氣換熱器其底部為尾氣入口，頂部為尾氣出口，在尾氣換熱器上部、下部分別設有蒸汽出口、冷凝水回流入口，所述蒸汽出口和冷凝水回流入口均與尾氣換熱器的殼程連通。工作時，尾氣走管程，水-蒸汽走殼程，尾器由尾氣入口通入尾氣換熱器，通過換熱管，從尾氣出口排走。為對所利用的發動機尾氣的餘熱進行控制，通常較簡單和直接的方式是在尾氣通道設置帶有控制系統的三通閥。制冷機工作時，三通閥打開，讓尾氣直接通入尾氣換熱器；當尾氣熱量過多使蒸汽溫度高於設定溫度時，制冷機的蒸汽溫度控制器發出信號，三通閥動作，將尾氣從旁通管排走，不使尾氣進入換熱器；當設備需要熱量(蒸汽溫度低於設定溫度)時，溫度控制器控制三通閥再動作，將尾氣引入換熱器。如此通過三通閥的動作，實現對所利用的尾氣餘熱進行控制。但是，這種方式的明顯缺陷是:三通閥一直處於高溫尾氣(高達400 600°C)的環境下，閥門板常常處於高溫狀態而容易變形，電動執行機構在高溫環境下也容易損壞而無法正常使用，此時就必須停機檢修或更換相關部件，這種現象比較嚴重時，制冷機連續工作十天八天就要進行維護處理，造成設備停工、材料的大量耗用和運行成本的增高。而更嚴重的問題是:由於閥門板變形和電動部件損壞，造成系統控制失效、執行機構動作失靈，導致設備故障甚至發生事故。特別當帶有渦輪增壓的發動機中冷有異常時，使尾氣溫度大幅上升(這種情況並非少見)，三通閥不能立即關閉(或完全關閉)換熱器的尾氣進口並將發動機尾氣從旁通管排走，此時，大量的高溫煙氣湧入換熱管，熱量迅速積聚，使蒸汽溫度突然升高，壓力增大，直至蒸汽安全閥啟動排汽減壓；或過高溫蒸汽加熱氨-水溶液，氨氣壓力升高，直至氨-水循環系統安全閥啟動噴氨。這種事故的發生嚴重影響了制冷機設備的正常工作和安全生產。[0005]此外，三通閥和旁通管的安裝佔用非常大的空間，這對在船上(特別是中小型漁船)的使用環境更是很不適合。而且，使用三通閥開關將尾氣旁通或引入換熱器來控制提供制冷機的熱量，從響應速度和準確性上不容易做到使提供制冷機的蒸汽控制在最佳的工作溫度。而這一問題的解決正是要求體積小、重量輕、製冷效率高的船用制冷機所非常需要的。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，該裝置採用水冷型的冷卻方式控制蒸汽的溫度，以實現對吸收式制冷機熱源的控制，使船用吸收式制冷機能連續正常工作並獲得最佳的工作效率。本實用新型所提出的技術解決方案是這樣的:一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，包括尾氣換熱器I和吸收式制冷機主機8，該尾氣換熱器I上部設有第I蒸汽出口 3，其下部設有冷凝水回流入口 12，吸收式制冷機主機8設有第2蒸汽入口 9和冷凝水出口 10，其特徵在於:還設有水冷式換熱器2，設在水冷式換熱器2頂部的第I蒸汽入口 5通過輸汽管4與所述第I蒸汽出口 3貫通連接，設在水冷式換熱器2底部的第2蒸汽出口 6通過送汽管7與所述第2蒸汽入口 9貫通連接，所述冷凝水出口 10通過回流管11與冷凝水回流入口 12貫通連接，位於水冷式換熱器2下部的冷卻水入口 15通過水管與冷卻水泵連接，水冷式換熱器2上部設有冷卻水出口 16，冷卻水泵工作電源與吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器電氣連接。所述尾氣換熱器I為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行並等距以圓環形排布，尾氣換熱器I底部設有尾氣入口 13，尾氣換熱器I頂部設有尾氣出口 14，尾氣換熱器I上部、下部分別設有第I蒸汽出口 3、冷凝水回流入口 12，第I蒸汽出口 3和冷凝水回流入口 12均與尾氣換熱器I的殼程連通。所述水冷式換熱器2為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行並等距以圓環形排布，水冷式換熱器2的第I蒸汽入口 5和第2蒸汽出口 6均與水冷式換熱器2的管程連通，所述冷卻水入口 15和冷卻水出口 16均與水冷式換熱器2的殼程連通。所述尾氣換熱器I和水冷式換熱器2採用直立式安裝，所述水冷式換熱器2的第2蒸汽出口 6高於吸收式制冷機主機8的第2蒸汽入口 9，吸收式制冷機主機8的冷凝水出口 10高於尾氣換熱器I殼體的頂部。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:(I)本實用新型船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，將常規採用的對尾氣通道的尾氣流量進行控制變換為對吸收式制冷機主機內蒸汽溫度進行控制，通過控制制冷機主機的熱源使蒸汽溫度的控制機構避開高溫煙氣的惡劣環境，提高了整個製冷控制系統的穩定性、可靠性和有效性。(2)去除了尾氣管道的三通閥、旁通管等，因而大量節省了耐高溫金屬材料和降低了成本；同時又顯著減少了為安裝這些設備而佔用的空間，這對於重量、體積和安裝要求都倍受制約的船用設備是一重大進步。(3)採用水冷冷卻方式，可直接用海水冷卻，就地取材，節省運行成本。[0015](4)本裝置可利用船體結構的多層性，便於尾氣換熱器和水冷式換熱器都採用豎式安裝，使本裝置的有關部分處於不同的水平高度，令水-汽迴路的冷凝水可依靠重力回流，從而實現水-汽閉路循環而不會發生傳熱介質的損失，提高了熱能的利用率和運行的可靠性，並有助於製冷循環、製冷效率的提升。同時也降低了設備的安裝要求。本實用新型還可適用於類似船用的其他環境下工作的利用發動機尾氣餘熱的吸收式製冷設備，配套適用的製冷終端，可應用於製冰、冷凍、空調、工藝冷卻等領域。

圖1是本實用新型一個實施例的一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置的結構示意圖。圖中標記說明如下:1，尾氣換熱器；2,水冷式換熱器；3,第I蒸汽出口； 4,輸汽管；5，第I蒸汽入口； 6，第2蒸汽出口； 7，送汽管；8，吸收式制冷機主機；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，尾氣入口； 14，尾氣出口； 15，冷卻水入口； 16，冷卻水出口。
具體實施方式
通過下面實施例對本實用新型作進一步詳細闡述。參見圖1所示，一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置由尾氣換熱器I和水冷式換熱器2組成。尾氣換熱器I上部設有第I蒸汽出口 3，其下部設有冷凝水回流入口 12 ;水冷式換熱器2的頂部設有第I蒸汽入口 5，其底部設有第2蒸汽出口 6 ;吸收式制冷機主機8設有第2蒸汽入口 9和冷凝水出口 10。所述尾氣換熱器I的第I蒸汽出口 3通過輸汽管4與所述水冷式換熱器2的第I蒸汽入口 5貫通連接，水冷式換熱器2的第2蒸汽出口 6通過送汽管7與吸收式制冷機主機8的第2蒸汽入口 9貫通連接，吸收式制冷機主機8上的冷凝水出口 10通過回流管11與尾氣換熱器I的冷凝水回流入口 12貫通連接，如此構成了閉合的水-汽循環迴路。水冷式換熱器2的下部設有冷卻水入口 15，上部設有冷卻水出口 16，該冷卻水入口 15通過水管與冷卻水泵連接，冷卻水泵工作電源與吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器(圖中未示出)電氣連接。尾氣換熱器I為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行並等距以圓環形排布，有利於增大換熱面積和水蒸汽受熱均勻。尾氣換熱器I底部設有尾氣入口 13，尾氣換熱器I頂部設有尾氣出口 14，尾氣換熱器I上部的第I蒸汽出口 3和下部的冷凝水回流入口 12均與尾氣換熱器I的殼程連通。水冷式換熱器2亦為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行並等距以圓環形排布，有利於冷卻水對蒸汽均勻冷卻。水冷式換熱器2的第I蒸汽入口 5和第2蒸汽出口 6均與水冷式換熱器2的管程連通，冷卻水入口 15和冷卻水出口 16均與水冷式換熱器2的殼程連通。尾氣換熱器I和水冷式換熱器2採用直立式安裝，水冷式換熱器2的第2蒸汽出口 6高於吸收式制冷機主機8的第2蒸汽入口 9，吸收式制冷機主機8的冷凝水出口 10高於尾氣換熱器I殼體的頂部，確保冷凝水可依靠自身重力回流到尾氣換熱器I殼程的底部。[0028]裝置運行前，須將尾氣換熱器I的殼程抽真空後注入產生蒸汽的冷水再連接系統，以達到水-汽的閉路循環；冷卻水入口 15和冷卻水出口 16應分別與海水泵和排水管連接好。裝置工作時，發動機尾氣從尾氣入口 13進入尾氣換熱器1，尾氣走管程，通過換熱管後從尾氣出口 14排出。尾氣換熱器I殼體內的水被加熱後產生的蒸汽走殼程，從第I蒸汽出口 3通過輸汽管4進入第I蒸汽入口 5，蒸汽在水冷式換熱器2內走管程，再經第2蒸汽出口 6通過送汽管7進入第2蒸汽入口 9，蒸汽經吸收式製冷主機8換熱後產生的冷凝水從冷凝水出口 10經冷凝水回流管11進入冷凝水回流入口 12，回到尾氣換熱器I殼體的底部。當從尾氣入口 13進入尾氣換熱器I的發動機尾氣的熱量使尾氣換熱器I產生的蒸汽溫度過高時，吸收式製冷主機8的蒸汽溫度控制器發出信號，海水泵啟動，向冷卻水入口15注水，水冷式換熱器2工作，冷卻水走殼程，將多餘的蒸汽熱量帶走，使蒸汽溫度降低至要求值(或降低至吸收製冷循環的最低工作溫度以下，使制冷機停止工作)。當蒸汽溫度達到要求的數值時，蒸汽溫度控制器再次發出信號，海水泵停機，停止向水冷式換熱器2注入冷卻水。在此過程中，蒸汽在水冷式換熱器2被冷卻產生的冷凝水隨蒸汽從第2蒸汽出口6進入第2蒸汽入口 9，再由冷凝水出口 10流出，由於重力的作用，經冷凝水回流管11進入冷凝水回流入口 12返回尾氣換熱器I的底部重新被加熱。
權利要求1.一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，包括尾氣換熱器(I)和吸收式制冷機主機(8)，該尾氣換熱器(I)上部設有第I蒸汽出口(3)，其下部設有冷凝水回流入口(12)，吸收式制冷機主機(8)設有第2蒸汽入口(9)和冷凝水出口(10)，其特徵在於:還設有水冷式換熱器(2 )，設在水冷式換熱器(2 )頂部的第I蒸汽入口( 5 )通過輸汽管(4 )與所述第I蒸汽出口(3)貫通連接，設在水冷式換熱器(2)底部的第2蒸汽出口(6)通過送汽管(7)與所述第2蒸汽入口(9)貫通連接，所述冷凝水出口(10)通過回流管(11)與冷凝水回流入口(12)貫通連接，位於水冷式換熱器(2)下部的冷卻水入口(15)通過水管與冷卻水泵連接，水冷式換熱器(2)上部設有冷卻水出口(16)，冷卻水泵工作電源與吸收式制冷機主機(8)的蒸汽溫度控制器電氣連接。
2.根據權利要求1所述的船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，其特徵在於:所述水冷式換熱器(2)為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行並等距以圓環形排布，水冷式換熱器(2)的第I蒸汽入口( 5)和第2蒸汽出口(6)均與水冷式換熱器(2)的管程連通，所述冷卻水入口( 15)和冷卻水出口( 16)均與水冷式換熱器(2)的殼程連通。
3.根據權利要求1所述的船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，其特徵在於:所述尾氣換熱器(I)和水冷式換熱器(2)採用直立式安裝，所述水冷式換熱器(2)的第2蒸汽出口(6)高於吸收式制冷機主機(8)的第2蒸汽入口(9)，吸收式制冷機主機(8)的冷凝水出口(10)高於尾氣換熱器(I)殼體的頂部。
專利摘要一種船用尾氣餘熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，它是在尾氣換熱器和吸收式制冷機主機之間接有水冷式換熱器，尾氣換熱器頂部的第1蒸汽出口通過輸汽管與水冷式換熱器頂部的第1蒸汽入口連接，其底部第2蒸汽出口通過送汽管與製冷主機的第2蒸汽入口連接，製冷主機冷凝水出口通過回流管與尾氣換熱器下部回流入口連接，水冷式換熱器上、下部分別設有冷卻水出口和冷卻水入口，冷卻水入口通過水管與冷卻水泵連接。本裝置採用水冷型冷卻方式控制製冷主機內蒸汽溫度，以實現對吸收式制冷機熱源的控制，提高了整個製冷控制系統的穩定性、可靠性和有效性，使之獲得最佳的工作效率。
文檔編號F25B27/02GK202938546SQ20122066768
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者龐啟東, 張文輝 申請人:佛山市匯控熱能製冷科技有限公司