專利名稱：再熱固化吸附床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種適于余熱利用的新型再熱固化吸附床，可根據(jù)固體吸附制冷和再熱循環(huán)原理，利用發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐排煙及工業(yè)余熱驅(qū)動(dòng)制冷，屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域。
固體吸附制冷技術(shù)因其既可顯著節(jié)約能源，又能有效減輕環(huán)境污染而受到重視，與傳統(tǒng)的壓縮式制冷相比，固體吸附式制冷無任何運(yùn)轉(zhuǎn)部件，耗電少(僅為壓縮式的1/30)，可靠性高，維護(hù)方便，無噪聲，壽命長。與吸收式制冷相比，不需屏蔽溶液泵，不存在溶液分餾、腐蝕和結(jié)晶等問題，且結(jié)構(gòu)簡單，金屬消耗少，并能工作在震動(dòng)、沖擊場合，運(yùn)行控制方便。另外，吸附制冷采用非CFC制冷劑，臭氧層破壞系數(shù)(ODP)和溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP)均為零，是一種理想的節(jié)能與綠色環(huán)保技術(shù)。
吸附床的結(jié)構(gòu)形式是影響固體吸附制冷性能的關(guān)鍵因素，對(duì)制冷效果影響很大。近年來已有多種不同結(jié)構(gòu)的吸附床，如板翅式、螺旋管式、殼管式、熱管式和旋轉(zhuǎn)管式吸附床等。目前吸附床存在的主要問題是金屬熱容比大，材料耗費(fèi)多，設(shè)備體積大，性能價(jià)格比低。
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，設(shè)計(jì)提供一種適于余熱利用的新型再熱固化吸附床，使之結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉而制冷效率高，能滿足實(shí)際應(yīng)用需要。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，吸附床由多根整體復(fù)合固化的吸附管單元串聯(lián)組成，吸附床沿?zé)煔饬鞒谭较蚍侄尾贾?，根?jù)煙氣溫度范圍和實(shí)際制冷要求可采用二段、三段或多段吸附床分段布置，每段之間均可設(shè)置制冷劑再熱裝置；每段吸附床由多個(gè)吸附管單元串聯(lián)而成，吸附管單元與煙氣流向垂直布置，使煙氣橫向沖刷。再熱器布置在吸附床入口以提高再熱效果，吸附床與制冷系統(tǒng)和煙氣系統(tǒng)之間由通用法蘭連接，便于床體的維護(hù)和更換。在吸附管外壁設(shè)計(jì)了翅片，以增大外側(cè)換熱面積。吸附床內(nèi)設(shè)計(jì)了內(nèi)置在線吹灰裝置，防止受熱面積灰、腐蝕。
本實(shí)用新型的吸附管單元與吸附劑可一次整體固化成型，以有效減小吸附管壁接觸熱阻。吸附管單元內(nèi)部設(shè)計(jì)螺旋通道以強(qiáng)化內(nèi)部傳熱傳質(zhì)。吸附管單元通過連接管逐個(gè)串聯(lián)，前級(jí)吸附管解吸的制冷劑蒸汽均通過相鄰下一級(jí)。
本實(shí)用新型中再熱器的作用是在吸附床解吸時(shí)可促進(jìn)低溫段的解吸，在吸附床吸附時(shí)可加快高溫段的吸附。由于制冷劑蒸汽從吸附單元內(nèi)部直接流過，在內(nèi)部以強(qiáng)制對(duì)流傳熱傳質(zhì)方式加熱或冷卻吸附單元，充分利用吸附管的“對(duì)流熱波”效應(yīng)從而使循環(huán)周期縮短，有效提高單位質(zhì)量制冷功率。
為解決吸附床在使用煙氣或其他含灰余熱廢氣時(shí)可能發(fā)生的積灰、腐蝕等問題，除了使煙氣橫向高速?zèng)_刷受熱面以外，在再熱器、高溫段吸附床、低溫段吸附床之間還專門設(shè)計(jì)了內(nèi)置在線吹灰器，可以采用壓縮空氣、蒸汽或其他高壓脈沖氣體在設(shè)備不停機(jī)時(shí)在線吹灰，以保持受熱面清潔。
為更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，吸附床主要由進(jìn)/出口法蘭3、再熱器2、高溫段吸附床19、低溫段吸附床16、吸附管單元連接管9和內(nèi)置吹灰器18等部件組成，吸附床沿?zé)煔夥较蚍謨啥尾贾?，吸附床高溫?9與低溫段16均由多個(gè)吸附管單元串聯(lián)而成，吸附管單元10與煙氣流向垂直布置，吸附管單元10與吸附劑一次整體固化成型，其內(nèi)部有螺旋傳質(zhì)通道12，每段的吸附管單元10通過吸附管單元連接管9相連，并經(jīng)支撐連接件17與煙道殼體8固定，再熱器2布置在吸附床入口，通過進(jìn)口閥4與高溫段吸附床19相連，通過出口閥5與低溫段吸附床16相連，高溫段吸附床19與低溫段吸附床16之間有再熱器旁通閥6，便于再熱器的維修或切除運(yùn)行。吸附管外壁布有強(qiáng)化傳熱翅片11，以增大外側(cè)換熱面積。再熱器2與吸附床高溫段19之間，吸附床高溫段19與吸附床低溫段16之間有內(nèi)置在線吹灰器18，以防止受熱面積灰，腐蝕，內(nèi)置吹灰器18通過吹灰器控制閥20外接吹灰用壓縮空氣或蒸汽。吸附床低溫段16通過制冷劑過濾凈化器14和外接蒸發(fā)/冷凝器控制閥15連接蒸發(fā)器或冷凝器。吸附床還設(shè)置有一個(gè)安全閥7，當(dāng)吸附床超壓時(shí)，安全閥7可自動(dòng)泄壓。
吸附床工作在解吸狀態(tài)時(shí)，再熱器進(jìn)口閥4和再熱器出口閥5打開，再熱器旁通閥6關(guān)閉，煙氣或余熱廢氣由進(jìn)氣口1進(jìn)入吸附床。高溫段吸附床19受熱解吸，解吸出的制冷劑蒸汽經(jīng)過再熱器進(jìn)口閥4進(jìn)入再熱器2，在再熱器2中吸收熱量溫度升高，高溫制冷劑蒸汽由再熱器出口閥5進(jìn)入低溫段吸附床16。在外部煙氣和內(nèi)部高溫制冷劑蒸汽的共同加熱下使低溫段吸附床16迅速解吸。高溫段和低溫段共同解吸的制冷劑蒸汽經(jīng)過制冷劑過濾凈化器14干燥、除塵，通過外接蒸發(fā)/冷凝器控制閥15連接外部冷凝器或蒸發(fā)器(解吸時(shí)連接冷凝器，吸附時(shí)連接蒸發(fā)器，由系統(tǒng)循環(huán)狀態(tài)切換控制)。煙氣流經(jīng)再熱器2、高溫段吸附床19和低溫段吸附床16后，由煙氣(余熱廢氣)出口13排出吸附床。吸附床工作在吸附狀態(tài)時(shí)，冷卻空氣由進(jìn)氣口1進(jìn)入吸附床，冷卻高、低溫段吸附床使之吸附。由蒸發(fā)器來的低溫制冷劑首先被低溫段吸附床16吸附，由于吸附床溫度很高，沒有被吸附的低溫制冷劑溫度升高，經(jīng)過再熱器出口閥5進(jìn)入再熱器2，此時(shí)再熱器2起到對(duì)制冷劑輔助冷卻作用，經(jīng)冷卻后的制冷劑由再熱器進(jìn)口閥4進(jìn)入高溫段吸附床19，在外部冷卻空氣和內(nèi)部較冷的制冷劑蒸汽的共同作用可有效加快高溫段吸附床19的吸附速度。
再熱器2檢修或切除運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉再熱器進(jìn)口閥4和出口閥5，打開旁通閥6，使高溫段吸附床19與低溫段吸附床16直接相連即可。吸附床超壓時(shí)，安全閥7自動(dòng)打開泄壓，可保證吸附床安全。
本實(shí)用新型的吸附床采用多根整體復(fù)合固化的吸附管單元串聯(lián)組成，任何一根發(fā)生故障均可單獨(dú)更換，便于設(shè)備維護(hù)和更換。吸附管單元與吸附劑一次整體固化成型，可有效減小吸附管壁的接觸熱阻。吸附管單元內(nèi)部的螺旋傳質(zhì)通道可以強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)。吸附管外壁設(shè)計(jì)的強(qiáng)化傳熱翅片，可強(qiáng)化吸附管單元外側(cè)換熱，增大外側(cè)換熱面積。采用的再熱裝置能夠提高循環(huán)性能，在吸附床解吸時(shí)可促進(jìn)低溫段的解吸，在吸附床吸附時(shí)可加快高溫段的吸附。在循環(huán)時(shí)間不變時(shí)相當(dāng)于提高了平均解吸溫度，降低了平均吸附溫度，有效提高單位制冷功率。
本實(shí)用新型所有床內(nèi)換熱器部件均可采用耐腐蝕和高溫的鎳合金不銹鋼制造，煙道殼體采用耐火保溫材料保溫及密封。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，制冷效率高，可根據(jù)實(shí)際需要組成單床、雙床或多床系統(tǒng)，用于汽車、火車、輪船發(fā)動(dòng)機(jī)排煙，電力、石油、化工、紡織、食品等行業(yè)80～400℃煙氣或余熱廢氣再熱利用場合。
權(quán)利要求1.一種再熱固化吸附床，其特征在于由再熱器(2)、高溫段吸附床(19)、低溫段吸附床(16)和內(nèi)置吹灰器(18)等部件組成，吸附床沿?zé)煔夥较蚍侄尾贾?，吸附床高溫?19)與低溫段(16)均由多個(gè)吸附管單元(10)串聯(lián)而成，吸附管單元(10)與吸附劑整體固化成型并與煙氣流向垂直布置，其內(nèi)部有螺旋傳質(zhì)通道(12)，再熱器(2)布置在吸附床入口，通過進(jìn)口閥(4)與高溫段吸附床(19)相連，通過出口閥(5)與低溫段吸附床(16)相連，高溫段吸附床(19)與低溫段吸附床(16)之間有再熱器旁通閥(6)，吸附管外壁布有強(qiáng)化傳熱翅片(11)，吸附床的內(nèi)置吹灰器(18)通過吹灰器控制閥(20)外接吹灰用壓縮空氣或蒸汽，吸附床低溫段(16)通過制冷劑過濾凈化器(14)和外接蒸發(fā)/冷凝器控制閥(15)連接蒸發(fā)器或冷凝器，吸附床還設(shè)置有安全閥(7)。
2.如權(quán)利要求1所說的再熱固化吸附床，其特征在于吸附床可根據(jù)煙氣溫度范圍和實(shí)際制冷要求采用二段、三段或多段布置，每段之間均可設(shè)置再熱器。
專利摘要一種再熱固化吸附床,由多個(gè)吸附管單元串聯(lián)而成,并沿?zé)煔夥较蚍侄尾贾?吸附管單元與吸附劑整體固化成型并與煙氣流向垂直布置,吸附管單元內(nèi)部有螺旋傳質(zhì)通道,采用再熱器提高循環(huán)性能,吸附管外壁布有強(qiáng)化傳熱翅片以增大外側(cè)換熱面積,并內(nèi)置吹灰器保持受熱面清潔。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊合理,制冷效率高,可根據(jù)實(shí)際需要組成單床、雙床或多床系統(tǒng),用于各種煙氣或余熱廢氣再熱利用場合。
文檔編號(hào)F25B17/04GK2459591SQ01210110
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月9日
發(fā)明者李中華, 王如竹, 許煜雄, 王文 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)