一种热能冷冻方法及使用该方法的冷冻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本热能冷冻机发明涉及一种吸收式制冷机，特别是涉及利用工业废弃热能的回收冷冻利用；该设备涉及利用余热制冷技术及热电冷联产技术领域。
【背景技术】
[0002]传统制冷机一般分为吸收式制冷机和压缩式制冷机。压缩式制冷机通过提高制冷剂的压力以实现制冷循环，一般由泵、冷凝器、蒸发器组成。其优点是效率高，但是其消耗电能较多；而传统吸收式制冷机则通过二元溶液作为工质，其中低沸点组分用作制冷剂，利用其蒸发来制冷，高沸点组分作为吸收剂，利用其对制冷剂蒸汽吸收作用完成工作循环，其优点是利用低品位能源，实现能源二次利用，利用很少的电能消耗，通过热能利用加热制冷，无运动部件，使用方便无噪声，缺点是体积大，制冷效率低，无法应用于90度的低温热源。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种利用工业生产中所排出的烟气驱动氨水吸收进行冷冻应用的机组。本发明的技术解决了发电厂、化工厂等工业排烟气中热能浪费，属于二次能源利用，能够变废为宝进行多用途冷冻应用。为用户提供冷量要求，节约能源，保护环境。
[0004]本发明提供一种热能冷冻机，它包括由烟气换热器(I)，热能发生器(2)，气液分离器(3)，冷凝器(4)，液氨罐(5)，冷冻蒸发器(6)，吸收器(7)，和溶液泵(8)组成的氨水吸收式制冷机，其特征在于，在燃煤烟气管道中接入烟气换热器(I);烟气换热器(I)通过循环热管管路连接于热能发生器(2)上，所述的热能发生器(2)内装有氨水混合液，热能发生器(2)通过管路连接于气液分离器(3)，气液分离器(3)上端通过管路连接于冷凝器(4)上，气液分离器(3)下端通过管路连接于吸收器(7)上，所述的冷凝器(4)通过管路连接液氨罐(5)，液氨罐(5)通过管路连接于冷冻蒸发器(6)上，所述发电厂燃煤烟气管道中，把烟气换热器(I)串联于烟气排出管道中，使用金属热管提取烟气排气中的热能，所述的烟气换热器(I)上还设有蒸汽发生器，蒸汽发生器与热能发生器(2)之间形成水蒸汽循环，在热能发生器(2)的底部设置节水器(9)，节水器(9)通过循环泵与水蒸汽循环的补水器连接，所述的冷凝器(4)及吸收器(7)上分别设有冷却水循环系统，所述的冷却水循环系统由循环泵带动冷却水进入冷凝器(4)及吸收器(7)中进行冷却作业，作业后的水经散热降温后不断循环利用，所述的气液分离器(3)内部装有纳米薄膜材料，该材料是以纳米材料制成的薄膜与不锈钢滤网结合，形成水、氨气的有效分离，该纳米薄膜材料能够增加氨分子从水中析出效率；所述的冷冻蒸发器(6)含有节流阀和冷冻发生交换装置。
[0005]本发明还提供一种热能冷冻方法，其主要包括以下3个步骤:
(I)、水蒸汽循环:把烟气换热器串联于烟气排出管道中，该烟气是工业生产中所排出的废弃烟气，使用金属热管提取烟气排气中的热能加热烟气换热器中循环热管中的水从而产生水蒸气，水蒸气温度范围在90°C?3000C之间，水蒸气通过水汽化后形成的压力自动被压入热能发生器中，作业后的水蒸气通过回管回到烟气换热器中的循环热管中继续加热循环使用；
(2)、氨制冷剂循环:在热能发生器中盛放有氨水混合液，经步骤(I)来的水蒸气加热热能发生器的氨水混合液从而产生出气液混合氨，作业后的部分水蒸气凝结为水，然后进入热能发生器底部的节水器，再通过循环泵将这部分水送到补水器中继续进行步骤(I)，受热生成的气液混合氨进入气液分离器，分离出高浓度的制冷剂氨蒸汽，经气液分离器分离出来的氨水稀溶液进入吸收器，制冷剂氨蒸汽进入冷凝器进而凝结成液体后进入液氨罐，液体制冷剂氨通过节流阀降压后进入冷冻蒸发器进行蒸发，蒸发后的氨制冷剂气体进入吸收器，吸收器中的稀溶液吸收氨制冷剂气体后成为浓溶液，再由溶液泵送入热能发生器加热循环使用；
(3)、冷却水循环:冷凝器及吸收器上分别进行冷却水循环，冷却水由循环泵带动进入冷凝器，与气液分离器分离出的高浓度制冷剂氨蒸汽交换，带走形成液氨过程中产生的热能，经散热降温后再进入冷凝器不断循环；与此同时，冷却水进入吸收器，带走氨水吸收氨气时放出的热量，经散热降温后不断循环利用。
[0006]本发明使用氨水为制冷工质，能够达到-30度的制冷效果。代替了传统压缩式制冷系统所采用的氯氟烃类制冷剂，无温室效应。能够应用于90度的低温热源，对节约能源和能源二次利用具有特别突出的价值。
【附图说明】
[0006]图1是由热能冷冻机工作循环流程图。
[0007]图号说明:1_烟气换热器；2_热能发生器；3_气液分离器；4_冷凝器；5_液氨罐；6-冷冻蒸发器；7_吸收器；8_溶液泵；9_节水器。
【具体实施方式】
[0008]下面结合技术方案和附图，详细叙述本方案的具体实施。
[0009]例如图1所示，该热能冷冻机的工作过程可分为四个工作循环来描述:水蒸汽循环、氨制冷剂循环、氨水溶液循环、冷却水循环。
[0010]水蒸汽循环:如图1所示，由放置在烟气排气烟道中的烟气换热器I吸取烟气中的热量后，加热烟气换热器I中的热管，热管中的水受热后产生水蒸气，水蒸气温度范围在90°C?300°C之间，水蒸气通过水汽化后形成的压力自动被压入进入热能发生器2中，在热能发生器2中换热，把热量传递给热能发生器2中的氨水混合液；部分水蒸汽随循环管路回到烟气换热器I中，被继续加热再循环；在热能发生器2换热中，形成的部分凝结水，通过热能发生器2下端的节水器9，用循环泵送到补水器中，继续参加水蒸汽循环。
[0011]氨制冷剂循环:热能发生器2转化烟气换热器I提供的热能，对氨水溶液进行加热，产生出的气液混合物经气液分离器3分离后，分离出高浓度的制冷剂氨蒸汽。经冷凝器4凝结成液体进入液氨罐5。液体制冷剂氨通过节流阀降压后进入冷冻蒸发器6蒸发。蒸发后的氨制冷剂气体进入吸收器7，被稀溶液吸收后成为浓溶液，再由溶液泵8将浓溶液送入热能发生器2再次加热，周而复始形成制冷循环。
[0012]氨水溶液循环:经气液分离器3分离出来的氨水稀溶液进入吸收器7，并吸收氨制冷剂后成为浓溶液，再由溶液泵8送入发生器加热。周而复始形成溶液循环。
[0013]冷却水循环:冷却水由循环泵带动进入冷凝器4，与气液分离器3分离出的高浓度制冷剂氨蒸汽交换，带走形成液氨形成过程中的热能，经散热降温后再进入经冷凝器4不断循环。与此同时，冷却水进入吸收器7，带走氨水吸收氨气时放出的热量，经散热降温后不断循环利用。
[0014]本发明中冷冻蒸发器含有的冷冻发生交换装置，能够完成0°C以下的冷冻，可以直接蒸发冷冻或者通过冷却介质换冷后进行冷冻和环境调节。
【主权项】
1.一种热能冷冻机，它包括由烟气换热器(I)，热能发生器(2)，气液分离器(3)，冷凝器(4)，液氨罐(5)，冷冻蒸发器￠)，吸收器(7)，和溶液泵(8)组成的氨水吸收式制冷机，其特征在于，在燃煤烟气管道中接入烟气换热器(I);烟气换热器(I)通过循环热管管路连接于热能发生器(2)上，所述的热能发生器(2)内装有氨水混合液，热能发生器(2)通过管路连接于气液分离器(3)，气液分离器(3)上端通过管路连接于冷凝器(4)上，气液分离器(3)下端通过管路连接于吸收器(7)上，所述的冷凝器(4)通过管路连接液氨罐(5)，液氨罐(5)通过管路连接于冷冻蒸发器(6)上。
2.根据权利要求1所述的热能冷冻机，其特征是在所述发电厂燃煤烟气管道中，把烟气换热器(I)串联于烟气排出管道中，使用金属热管提取烟气排气中的热能。
3.根据权利要求2所述的热能冷冻机，其特征在于，所述的烟气换热器(I)上还设有蒸汽发生器，蒸汽发生器与热能发生器(2)之间形成水蒸汽循环，在热能发生器(2)的底部设置节水器(9)，节水器(9)通过循环泵与水蒸汽循环的补水器连接。
4.根据权利要求3所述的热能冷冻机，其特征在于，所述的冷凝器(4)及吸收器(7)上分别设有冷却水循环系统，所述的冷却水循环系统由循环泵带动冷却水进入冷凝器(4)及吸收器(7)中进行冷却作业，作业后的水经散热降温后不断循环利用。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的热能冷冻机，其特征在于，所述的气液分离器(3)内部装有纳米薄膜材料，该材料是以纳米材料制成的薄膜与不锈钢滤网结合，形成水、氨气的有效分离，该纳米薄膜材料能够增加氨分子从水中析出效率；所述的冷冻蒸发器(6)含有节流阀和冷冻发生交换装置。
6.一种采用权利要求1-5中任一权利要求所述的热能冷冻机的热能冷冻方法，其主要包括以下3个步骤: (1)、水蒸汽循环:把烟气换热器串联于烟气排出管道中，该烟气是工业生产中所排出的废弃烟气，使用金属热管提取烟气排气中的热能加热烟气换热器中循环热管中的水从而产生水蒸气，水蒸气温度范围在90°C?3000C之间，水蒸气通过水汽化后形成的压力自动被压入热能发生器中，作业后的水蒸气通过回管回到烟气换热器中的循环热管中继续加热循环使用； (2)、氨制冷剂循环:在热能发生器中盛放有氨水混合液，经步骤(I)来的水蒸气加热热能发生器的氨水混合液从而产生出气液混合氨，作业后的部分水蒸气凝结为水，然后进入热能发生器底部的节水器，再通过循环泵将这部分水送到补水器中继续进行步骤(I)，受热生成的气液混合氨进入气液分离器，分离出高浓度的制冷剂氨蒸汽，经气液分离器分离出来的氨水稀溶液进入吸收器，制冷剂氨蒸汽进入冷凝器进而凝结成液体后进入液氨罐，液体制冷剂氨通过节流阀降压后进入冷冻蒸发器进行蒸发，蒸发后的氨制冷剂气体进入吸收器，吸收器中的稀溶液吸收氨制冷剂气体后成为浓溶液，再由溶液泵送入热能发生器加热循环使用； (3)、冷却水循环:冷凝器及吸收器上分别进行冷却水循环，冷却水由循环泵带动进入冷凝器，与气液分离器分离出的高浓度制冷剂氨蒸汽交换，带走形成液氨过程中产生的热能，经散热降温后再进入冷凝器不断循环；与此同时，冷却水进入吸收器，带走氨水吸收氨气时放出的热量，经散热降温后不断循环利用。
【专利摘要】一种热能冷冻方法及使用该方法的冷冻机，它包括由烟气换热器、热能发生器、气液分离器、冷凝器、液氨罐、冷冻蒸发器、吸收器和溶液泵组成的氨水吸收式冷冻机。其特征是利用在工业生产中所排出的烟气中的热能，可以是发电厂、化工厂、工业窑炉、内燃机等工业排烟气，驱动氨水分离和吸收以便达到冷冻应用。在气液分离器应用装置中使用了纳米材料，提高了氨气和水溶液的分离能力。本方案属于能源二次利用，对于节能减排具有重大意义。
【IPC分类】F25B27-02, F25B29-00, F25B15-04
【公开号】CN104807249
【申请号】CN201510161393
【发明人】董占忠, 王立, 宋国君, 董云珠, 梁克光
【申请人】青岛光源海新能源科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月3日