余熱驅動的漁船用雙熱管發生器制造技術

一種用于船用吸附制冰領域的余熱驅動的雙熱管發生器，包括：煙氣加熱式蒸汽鍋爐，煙氣加熱管路，熱管氣動閥，吸附床，吸附單元管，吸附劑，海水冷凝器，冷卻閥門，海水管路，海水進口，海水出口。煙氣加熱管路位于煙氣加熱式蒸汽鍋爐上部，煙氣加熱管路外部空間構成蒸汽發生器，采用水為介質，熱管加熱段上部通過熱管氣動閥與吸附單元管內部加熱通道相連，吸附劑位于吸附單元管的內部，海水冷凝器位于發生器頂部，海水管路與海水冷凝器兩端相連接，海水進口與海水出口分別通過海水管路與海水冷凝器相連接，吸附床中吸附單元管的外部空間以及海水冷凝器的下部空間構成熱管冷凝段。本發明專利技術解決了煙氣腐蝕問題，減少閥門數量提高了系統運行可靠性。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種用于船用制冰領域的雙熱管發生器，具體是一種余熱驅動的雙熱管發生器。
技術介紹
目前，我國沿海中小型漁船大都以冰藏保鮮為主，機械制冷保鮮為輔。因此，漁船制冷機是當前中、小型漁船迫切需要裝備的設備，開發研制還是集中在蒸氣壓縮式制冷方式。與此同時，漁船上的柴油機約有30％的熱量從尾氣排入大氣而浪費。若能利用這部分余熱來驅動吸附式制冷系統，即可不增加柴油機任何油耗，僅回收其尾氣余熱實現制冰，滿足漁民的需求。船用吸附制冷設備主要采用水、氨以及甲醇為制冷劑，其中采用水、甲醇為制冷劑的系統一般采用物理吸附劑，相對與采用化學吸附劑-氨為工質對的系統而言，制冷量偏小。而對于氨系統，由于氨與銅材料，海水與鋼材料之間具有不相容性，所以目前采用氨為制冷劑的系統一般不能采用海水直接冷卻，否則會存在嚴重的腐蝕問題。漁船用吸附制冷設備，目前所采用的吸附床形式多為單元管式與殼管式。經對現有技術的公開文獻檢索發現，專利申請號200310108923.0，名稱為復合交變熱管吸附床，該專利采用氨為制冷劑，氯化鈣為吸附劑。改吸附床的加熱與冷卻形式采用復合交變熱管，但由于其吸附床的加熱部分采用煙氣直接對熱管進行加熱，在吸附床冷卻時，煙氣閥門關閉，吸附床的熱管加熱段是處于冷熱交變狀態，這樣煙氣會在吸附床的熱管加熱段管路上凝結，形成酸蝕。另一方面該系統在冷卻狀態下，控制熱管加熱段的閥門關閉，這樣由于吸附床部分的熱管與熱管加熱段的熱管分別屬于兩個不同的密閉空間，同時兩部分的溫度也存在一定的差異，所以熱管加熱段的壓力要高于吸附床內熱管內部的壓力，這樣不利于系統的安全運行。專利技術內容本專利技術的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種余熱驅動的漁船用雙熱管發生器，使加熱通道和冷卻通道相分離從而解決現有復合交變熱管吸附床中熱管由于冷熱交變而導致的煙氣腐蝕問題，同時減少閥門的數量以提高系統運行的可靠性。為了使發生器具有一定的抗搖擺性能，吸附床與水平方向夾角為15°。本專利技術是以下技術方案實現的，本專利技術包括煙氣加熱式蒸汽鍋爐，煙氣加熱管路，熱管氣動閥，吸附床，吸附單元管，吸附劑，海水冷凝器，冷卻閥門，海水管路，海水進口，海水出口。其連接方式為煙氣加熱管路位于煙氣加熱式蒸汽鍋爐的上部，管內部通煙氣，煙氣加熱管路外部空間構成蒸汽發生器，采用水為介質，熱管加熱段上部通過熱管氣動閥與吸附單元管內部的加熱通道相連，水蒸汽在吸附單元管內部冷凝成為液體后流回煙氣加熱式蒸汽鍋爐中。吸附劑位于吸附單元管的內部。海水冷凝器位于發生器的頂部。海水管路與海水冷凝器的兩端相連接，海水進口與海水出口分別通過海水管路與海水冷凝器相連接。吸附床中吸附單元管的外部空間以及海水冷凝器的下部空間構成熱管冷凝段。海水冷凝器管內為海水，管外為熱管的工作介質，即甲醇蒸氣。甲醇蒸汽在熱管工質段中吸附單元管的外壁蒸發，帶走吸附熱，然后在海水冷凝器的表面冷凝。海水冷凝器由于與吸附單元管內部的氨氣空間為通過氨氣管路密閉成兩個不同的空間，所以可以采用銅材，這樣即可以防止海水腐蝕，也不會存在氨氣對銅材料的腐蝕問題。由于采用了這種新型的冷卻方式，海水冷凝器在吸附單元管加熱過程中，海水可以不切換，只需關閉或開啟甲醇蒸汽管路的熱管氣動閥即可控制對吸附單元管的冷卻過程。吸附單元管的加熱采用蒸汽發生器所產生的水蒸汽來加熱，這樣可以避免煙氣對熱管加熱段直接加熱過程中所產生的腐蝕問題。由于采用了這種新型的加熱方式，煙氣加熱式蒸汽鍋爐在吸附單元管冷卻過程中，煙氣可以不切換，只需關閉或開啟蒸汽管路的熱管氣動閥即可控制對吸附單元管的加熱過程。本專利技術與其他發生器相比，所采用的閥門數量大大減少，這有利于系統工作的可靠性，同時可以降低產品的成本，有利于市場推廣。本專利技術工作主要包括兩個過程，一為加熱解吸過程。在加熱解吸過程中，在煙氣管路的煙氣加熱作用下，蒸汽發生器中的蒸汽蒸發，此時吸附床的海水冷卻閥門關閉，熱管氣動閥開啟，從蒸汽發生器中出來的水蒸汽進入吸附單元管中央的加熱通道，為吸附單元管提供熱量并使吸附單元管的溫度上升，當單元管中吸附劑的溫度上升到可以解吸的溫度后，吸附劑中的制冷劑從吸附劑中解吸出來，完成解吸過程。吸附床的另一個工作過程為冷卻吸附過程。在冷卻吸附過程中，熱管氣動閥關閉，海水冷卻閥門開啟，熱管工質段的甲醇介質在吸附單元管的外壁蒸發，帶走吸附單元管內部吸附劑的吸附熱，海水冷凝器在海水的冷卻作用下對甲醇蒸汽進行冷卻，甲醇蒸汽凝結成液體甲醇后重新流回熱管工質段，重復以上過程對吸附單元管內部的吸附劑進行冷卻，當吸附劑的溫度降到吸附溫度后，制冷劑開始被吸附到吸附劑中，完成吸附過程。本專利技術的特點還在于可以利用一個蒸汽發生器完成多床系統的設計，此時可以將兩床或三床均安裝在同一個煙氣加熱式蒸汽鍋爐的上部空間，根據不同的工作過程來切換熱管氣動閥與海水冷卻閥門，實現加熱解吸與冷卻吸附過程。對于兩床發生器連續制冷系統，包括零部件為兩個吸附床，一個海水冷凝器，兩個熱管電磁閥，兩個海水冷卻閥門，一個煙氣加熱蒸汽鍋爐。煙氣加熱蒸汽鍋爐位于發生器的底部，海水冷凝器安裝發生器的頂部，熱管氣動閥安裝在吸附床與煙氣加熱蒸汽鍋爐之間，海水冷卻閥門安裝在吸附床與海水冷凝器之間，吸附床在安裝時與水平方向夾角為15°。兩個吸附床系統可以實現連續制冷。在一個吸附床加熱解吸時，其熱管氣動閥打開，海水冷卻閥門關閉，吸附床在水蒸汽的加熱作用下完成加熱解吸；此時另外一個吸附床的熱管氣動閥關閉，海水冷卻閥門開啟，吸附床在海水冷凝器的冷卻作用下完成冷卻吸附過程。本專利技術回收余熱、冷卻均采用熱管，相對于以往的傳統型吸附床所采用的換熱器，簡化了結構，同時由于采用相變傳熱，所以也強化了傳熱性能。這種結構的吸附床由于可以采用海水直接冷卻，所以相對于傳統型的以氨為制冷劑的吸附床，省去了淡水中間換熱器以及中間換熱器中所采用的冷媒泵，一方面簡化了系統結構，另一方面也節省了電量的消耗。相對于已有的復合交變熱管吸附床，這種發生器采用了水蒸汽發生器來對吸附床進行加熱，避免了煙氣直接加熱過程中的腐蝕問題；采用了甲醇對吸附床進行冷卻，避免了海水直接冷凝過程中的腐蝕問題。同時對吸附床加熱和冷卻無需切換，避免了復合交變換熱對熱管的低溫腐蝕問題，有利于系統工作的可靠性。相對于已有的復合交變熱管吸附床，這種設計方式的優點還在于可以利用一個蒸汽發生器和一個海水冷凝器對多個吸附床進行加熱和冷卻，完成多床發生器的加熱解吸和冷卻吸附過程。附圖說明圖1本專利技術結構示意2為本專利技術雙床應用結構示意圖具體實施方式如圖1所示，本專利技術包括煙氣加熱式蒸汽鍋爐1，熱管加熱管路2，熱管氣動閥3，吸附床4，吸附單元管5，吸附劑6，海水冷凝器7，海水管路8，海水進口9，海水出口10，冷卻閥門11。其連接方式為煙氣加熱管路12位于煙氣加熱式蒸汽鍋爐1內，管內部通煙氣，采用水為介質，煙氣加熱式蒸汽鍋爐1上部通過熱管氣動閥3與熱管加熱管路2相連，然后通過吸附床4的外壁再接入吸附單元管5中部的內部空間。吸附劑6位于吸附單元管5的內部。海水冷凝器7位于吸附床4的上部。海水管路8與海水冷凝器7的兩端相連接，海水進口9與海水出口10分別通過海水管路8與海水冷凝器7相連接。吸附床4上部通過冷卻閥門11與海水冷凝器7相連，海水冷凝器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種余熱驅動的雙熱管發生器，包括：煙氣加熱式蒸汽鍋爐（１），熱管氣動閥（３），吸附床（４），吸附單元管（５），吸附劑（６），海水冷凝器（７），海水管路（８），海水進口（９），海水出口（１０），冷卻閥門（１１），回液管（１３），其特征在于還包括：熱管加熱管路（２），吸附單元管（５），煙氣管路（１２），煙氣管路（１２）位于煙氣加熱式蒸汽鍋爐（１）的上部，煙氣加熱式蒸汽鍋爐（１）上部通過熱管氣動閥（３）與熱管加熱管路（２）相連，然后通過吸附床（４）的外壁再接入吸附單元管（５）中部的內部空間，吸附劑（６）位于吸附單元管（５）的內部，海水冷凝器（７）位于吸附床（４）的上部，海水管路（８）與海水冷凝器（７）的兩端相連接，海水進口（９）與海水出口（１０）分別通過海水管路（８）與海水冷凝器（７）相連接，吸附床（４）上部通過冷卻閥門（１１）與海水冷凝器（７）相連，海水冷凝器（７）的下端通過回液管（１３）和吸附床（４）中吸附單元管（５）的外部相通。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏再忠，王如竹，吳靜怡，王凱，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]