鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統的製作方法

2023-09-23 03:10:50 2

鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，包括N個吸附床組件，每個吸附床組件包括吸附床單元管組件、氨氣吸附管路和氨氣脫附管路、熱源進入管路、冷卻水進水管路和冷卻水回水管路；所述吸附床單元管組件包括M個吸附單元管，每個吸附單元管包括吸附外管、設置在吸附外管內的多個託盤、設置在多個託盤中部的濾網，每個託盤內設置有吸附劑，所述吸附外管的頂端連接氣總管；所述氨氣脫附管路和氨氣吸附管路之間依次連接有冷凝器、液氨儲罐、節流閥和蒸發器。本實用新型通過吸附和脫附化學吸附床配合應用，達到不間斷地加熱或冷卻，在同等熱源條件下，提高製冷量和製冷深度。
【專利說明】鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種化學吸附式熱能製冷系統，具體涉及鹼土金屬滷化物化學吸 附式熱能製冷系統。

【背景技術】
[0002] 熱能製冷技術分為吸收式製冷和吸附式製冷兩大類。由於目前吸收式製冷產品主 要以溴化鋰的水溶液作製冷劑，且工藝複雜，只能應用於空調2次（7°C以上）製冷場所，而 且無法小型化（功率至少40kw)，同時，這類產品所需求的能源也是較高的品質，如工業飽 和蒸汽、天燃氣或煤氣，雖有溴氣鋰熱水機組，但驅動該機組的熱水需較大的揚程和流量進 行熱交換，其泵功所耗電能已與同類壓縮機系統耗電量接近同一數量級。
[0003] 在吸附製冷技術中，又分為物理式吸附式製冷和化學吸附式製冷。由於物理式吸 附製冷技術存在需對吸附材料定期清洗，吸附材料易老化、失效等諸多運營和工藝上的缺 陷，很少有商業化的產品應用。而化學吸附式製冷技術的優點在於：可利用內燃機煙氣及低 壓廢蒸汽等低品位熱源，化學吸附劑吸附量大，可深度製冷。但是，當前化學吸附式製冷仍 然存在一些問題，也導致化學吸附式製冷產品也沒有開始商業化應用：一是當前學術界對 化學吸附式製冷的研究，大多以單組吸附床為主，構成單向化學吸附熱能製冷系統，或雙向 切換間歇式的化學吸附熱能製冷系統，化學吸附充分反應時間無窮長的，這種特性無法在 產品中得到應用，而一些前沿研究者從事的雙吸附床研究，將一組吸附床處於冷卻狀況，吸 附製冷劑，同時，另一組吸附床加熱，脫附製冷劑，兩組吸附床加上製冷系統核心配套組成 製冷循環迴路，由於化學吸附劑對製冷劑吸附的效率與脫附的效率不相同，產生兩組吸附 床工作不平衡狀況，影響製冷效果，加上在兩組吸附床切換的過程中，有段時間是停止加熱 或冷卻，兩組吸附床同時都未處於吸附和脫附狀態，由於沒有吸附就不能製冷，這一過程形 成製冷空擋的間歇，只能達到非連續製冷的較差效果，現有的這種單向的、間歇的製冷工況 沒有實用價值。


【發明內容】

[0004] 本實用新型的目的是提供一種鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，包括N 個吸附床組件，每個吸附床組件包括吸附床單元管組件、氨氣吸附管路和氨氣脫附管路、熱 源進入管路、冷卻水進水管路和冷卻水回水管路；所述吸附床單元管組件包括Μ個吸附單 元管，每個吸附單元管包括吸附外管、設置在吸附外管內的多個託盤、設置在多個託盤中部 的濾網，每個託盤內設置有吸附劑，所述吸附外管的頂端連接氣總管；所述氣總管通過三通 分別與氨氣吸附管路和氨氣脫附管路連通，所述吸附床單元管組件的頂端與所述冷卻水進 水管路連通，所述吸附床單元管組件的底端與所述冷卻水回水管路連通，所述吸附床單元 管組件的頂端連接有熱源出口；
[0005] 所述氨氣脫附管路和氨氣吸附管路之間依次連接有冷凝器、液氨儲罐、節流閥和 蒸發器；所述氨氣吸附管路上設置有單向回氣控制閥組，所述氨氣脫附管路上設置有單向 出氣控制閥組，所述冷卻水進水管路上設置有冷卻水進水控制閥組，所述熱源進入管路上 設置有熱源輸入控制閥組，所述單向回氣控制閥組、單向出氣控制閥組、冷卻水進水控制閥 組、熱源輸入控制閥組均與電控箱連接，所述N為整數，3 < N < 8,所述Μ為大於2的整數。
[0006] 上述技術方案中的多個託盤層疊設置。
[0007] 上述技術方案中的濾網為鋼絲網製成。
[0008] 上述技術方案中的熱源進入管路通入熱源溫度在300°C以上的內燃機尾氣。
[0009] 上述技術方案中的熱源進入管路通入壓力在0. 2Mpa以上或溫度在110°C以上的 飽和蒸汽。
[0010] 上述技術方案中的吸附外管為不鏽鋼無縫鋼管。
[0011] 上述技術方案中的託盤橫截面呈圓環狀，多個託盤同心布置。
[0012] 上述技術方案中的託盤為鋁板製成。
[0013] 本實用新型在低品位熱源條件下，以製冷配套和終端產品持續運行為條件，為獲 得實際吸附和脫附切換時間的最佳效率，設計了 N個吸附床組件，通過在N個吸附床組件， 分配各個吸附床組件處於吸附和脫附相配合的工作狀態，提高了在同等熱源條件下製冷量 和製冷深度，提高了吸附製冷能力，促進吸附製冷技術由科研成果向產業化發展邁出了新 的步伐。
[0014] 本實用新型的化學吸附床單元管中，設置有多層託盤，這種多層式的託盤結構可 將外界進入的熱能充分而均勻地傳導給託盤內的化學吸附劑，同時在環形託盤的中間設置 鋼絲濾網，鋼絲網之間的間隙以及多層託盤之間的間隙，可確保製冷劑進出化學吸附劑的 通路通暢。
[0015] 本實用新型將氨氣吸附管路和氨氣脫附管路、熱源進入管路、冷卻水進水管路和 冷卻水回水管路集合到化學吸附床單元內，並通過電控箱進行單獨控制，相互間互不幹擾， 控制精確度高。
[0016] 本實用新型打破傳統的單向，或雙向切換間歇式的化學吸附熱能製冷結構，通過 設置三組以上化學吸附床，並根據製冷深度的要求設置化學吸附床單元總數，以及在該制 冷深度的工況條件下，合理分配參加吸附和脫附的化學吸附床的數量，保證任一時間點上， 通過吸附和脫附化學吸附床配合應用，達到不間斷地加熱或冷卻，在同等熱源條件下，提高 製冷量和製冷深度，整個系統能夠利用低品位熱源，如低壓蒸汽和發動機尾氣等廢餘熱源 等，作為驅動能源，達到梯級利用廢餘熱源的節能減排功效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型的系統結構示意圖；
[0018] 圖2是本實用新型的系統結構原理圖；
[0019] 圖3是本實用新型的吸附單元管結構示意圖；
[0020] 圖中：1、吸附床組件（1. 1、吸附外管；1.2、託盤；1.3、濾網；1.4、吸附劑）；3、吸 附床單元管；5、連管；6、氣總管；7、吸附床組；8、冷凝器；9、液氨儲罐；10、節流閥；11、蒸發 器；12、電控箱；13、氨氣脫附管路；14、冷卻水進水管路；15、熱源進入管路；16、單向出氣控 制閥組；17、單向回氣控制閥組；18、冷卻水進水控制閥組；19、熱源輸入控制閥組；20、氨氣 吸附管路；21、冷卻水回水管路；22、熱源進口；23、熱源出口；24、冷卻水進口；25、冷卻水出 □。

【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述：
[0022] 鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，如圖1所示，包括N個吸附床組件1，每 個吸附床組件1包括吸附床單元管組件、氨氣吸附管路20和氨氣脫附管路13、熱源進入管 路15、冷卻水進水管路14和冷卻水回水管路21 ;吸附床單元管組件包括Μ個吸附單元管， 每個吸附單元管包括不鏽鋼無縫鋼管制成的吸附外管1. 1、設置在吸附外管1. 1內的多個 託盤1. 2,多個託盤1. 2層疊設置，以及設置在多個託盤1. 2中部的濾網1. 3,濾網1. 3為鋼 絲網製成，每個託盤1. 2內設置有吸附劑1. 4,吸附劑1. 4為一種鹼土金屬滷化物或一種以 上鹼土金屬滷化物的混合物。吸附外管1. 1的頂端連接氣總管6 ;氣總管6通過三通分別 與氨氣吸附管路20和氨氣脫附管路13連通，吸附床單元管組件的頂端與冷卻水進水管路 14連通，所述吸附床單元管組件的底端與所述冷卻水回水管路21連通，所述吸附床單元 管組件的頂端連接有熱源出口 23 ;氨氣脫附管路13和氨氣吸附管路20之間依次連接有冷 凝器8、液氨儲罐9、節流閥10和蒸發器11 ;氨氣吸附管路20上設置有單向回氣控制閥組 17,氨氣脫附管路13上設置有單向出氣控制閥組16,冷卻水進水管路14上設置有冷卻水進 水控制閥組18,熱源進入管路15上設置有熱源輸入控制閥組19,單向回氣控制閥組17、單 向出氣控制閥組16、冷卻水進水控制閥組18、熱源輸入控制閥組19均與電控箱12連接，Ν 為3-8的整數，Μ為大於2的整數。
[0023] 熱源進入管路15通入熱源溫度在300°C以上的內燃機尾氣，或者在熱源進入管路 15通入壓力在0. 2Mpa以上或溫度在110°C以上的飽和蒸汽。
[0024] 託盤1. 2為鋁板製成，託盤1. 2橫截面呈圓環狀，多個託盤1. 2同心布置。
[0025] 如圖3所示，每組吸附床組系統，是集氨通路、熱通路和水通路的三位一體結構， 艮P :在一個相對封閉的主機容器內，由吸附床單元管組成的管組居中，氣總管6出口通過一 個三通接頭分別連接了兩個熱源輸入控制閥組組，其中一個熱源輸入控制閥組組是單向出 氣控制閥組16,另一個為單向進氣控制閥組17 ;進水管通過一個冷卻水進水控制閥組18， 將進水口延伸進主機容器內，在主機容器下方，冷卻水流出，匯入冷卻水回水管路21 ;熱源 沿專門管路通過一個熱源輸入控制閥組19,進入主機容器內，傳熱降溫後，從熱源出口 23 逸出主機容器。
[0026] 本實用新型的基本原理是利用鹼土金屬滷化物與氨的可逆絡合反應過程中的放 熱和吸熱完成的。以鹼土金屬CaCl 2為例，可逆絡合反應過程如下：
[0027]

【權利要求】
1. 一種鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：包括N個吸附床組 件（1)，每個吸附床組件（1)包括吸附床單元管組件、氨氣吸附管路（20)和氨氣脫附管路 (13)、熱源進入管路（15)、冷卻水進水管路（14)和冷卻水回水管路（21); 所述吸附床單元管組件包括Μ個吸附單元管，每個吸附單元管包括吸附外管（1. 1)、設 置在吸附外管（1.1)內的多個託盤（1.2)、設置在多個託盤（1.2)中部的濾網（1.3)，每個 託盤（1.2)內設置有吸附劑（1.4)，所述吸附外管（1. 1)的頂端連接氣總管（6); 所述氣總管（6)通過三通分別與氨氣吸附管路（20)和氨氣脫附管路（13)連通，所述 吸附床單元管組件的頂端與所述冷卻水進水管路（14)連通，所述吸附床單元管組件的底 端與所述冷卻水回水管路（21)連通，所述吸附床單元管組件的頂端連接有熱源出口（23); 所述氨氣脫附管路（13)和氨氣吸附管路（20)之間依次連接有冷凝器（8)、液氨儲罐 (9)、節流閥（10)和蒸發器（11); 所述氨氣吸附管路（20)上設置有單向回氣控制閥組（17)，所述氨氣脫附管路（13)上 設置有單向出氣控制閥組（16)，所述冷卻水進水管路（14)上設置有冷卻水進水控制閥組 (18)，所述熱源進入管路（15)上設置有熱源輸入控制閥組（19)，所述單向回氣控制閥組 (17)、單向出氣控制閥組（16)、冷卻水進水控制閥組（18)、熱源輸入控制閥組（19)均與電 控箱（12)連接，所述Ν為整數，3 < 8,所述Μ為大於2的整數。
2. 根據權利要求1所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：所 述多個託盤（1.2)層疊設置。
3. 根據權利要求1所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：所 述濾網（1.3)為鋼絲網製成。
4. 根據權利要求1所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：所 述熱源進入管路（15)通入熱源溫度在300°C以上的內燃機尾氣。
5. 根據權利要求1所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：所 述熱源進入管路（15)通入壓力在0.2Mpa以上或溫度在110°C以上的飽和蒸汽。
6. 根據權利要求3所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：所 述吸附外管（1. 1)為不鏽鋼無縫鋼管。
7. 根據權利要求2所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於：所 述託盤（1.2)橫截面呈圓環狀，多個託盤（1.2)同心布置。
8. 根據權利要求2或7所述的鹼土金屬滷化物化學吸附式熱能製冷系統，其特徵在於： 所述託盤（1.2)為鋁板製成。
【文檔編號】F25B17/00GK204115289SQ201420283799
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】殷明 申請人:武漢箕星製冷有限公司