[发明专利]利用柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及柴油发电机组中柴油机余热利用装置，尤其涉及一种利用柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置。

背景技术

柴油发电机组作为用电高峰期动力需求的补充和缺电无电地区的主要动力源，随着经济发展，得到了越来越广泛的使用。特别是大中型发电机组，生产量及保有量均增长迅速。进口及国产量每年均以20％的速度增长。柴油发电机组利用柴油机燃烧柴油产生的动力驱动发电机发电，因此柴油燃烧产生的热量转化为电力的效率比较低。对柴油机而言，柴油机本身的热效率只有33％左右，即柴油燃烧产生的热量只有33％转化为柴油机曲轴的动力输出，其他66％左右的热量被排气系统和冷却系统带走，排入大气中。而发电机的输出效率只有不到80％。因此从柴油燃烧产生化学能到输出电力，其能源利用率不超过26％。柴油发电机组向大气中排放的废热占总消耗能量的74％以上，除去发电机放热和柴油机机体等的散热量，其中可再利用的有60％左右，即柴油机排气系统和冷却系统放出的热量。如果这两部分热量能加以利用，那么柴油化学能的利用率可达到85以上，远超过日本60％的能源平均利用率。这两部分热能品位低，不足以转化为值得利用的机械能。可高效率利用的唯一途径是用来驱动吸收式空调系统，其利用效率可达到100～120％，即1kW的热能可转化为1～1.2kW的冷能。国内柴油发电耗油量占柴油消耗总量的20％左右，达到2千万吨，其全部的化学能(热能)为8.82×1014kJ。但其中有65％通过排气和冷却水被散到大气中，也就是说用来发电的2千万吨柴油中，只有7百万吨用来驱动发电机，另1千3百万吨以废热的方式散到大气中。如用来驱动吸收式制冷装置，可产生5.29×1014kW的冷能，相当于1.47×10¹¹度电力驱动蒸汽压缩式制冷空调产生的冷能。

吸收式制冷技术采用热量驱动，对热源的要求不高，是余热利用的最佳选择。吸收式制冷技术一般采用溴化锂水溶液作为制冷剂，包括四个主要的部件，即高压发生器、冷凝器、蒸发器以及吸收器。其工作原理是：用热源的热量加热高压发生器中的溴化锂水溶液，生成高温水蒸气和浓溶液；高温水蒸气进入冷凝器被冷凝成液态水；冷凝水进入低压发生器，吸收外界的热量变成低温水蒸气，即完成制冷；低温水蒸气进入吸收器中被浓的溴化锂水溶液吸收，变成稀溶液，再流回高压发生器，进行下一个循环。

其制冷系数最高为1.2左右，远低于电驱动氟利昂制冷的制冷系数2.3。对电力供应充足的地区，使用矿物燃料产生的热量直接制冷显然经济性不高，使吸收式制冷技术自发明以来一直没能取得广泛使用。同时，由于该技术的装置各部分体积过于庞大，如低压发生器和冷凝器都是分别设置，需要占用不少空间，不仅其制造成本和安装成本都非常高，而且限制了该技术在某些场合的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提高利用柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置的制冷效率，并减小该装置的体积，从而减低该装置的成本。

本发明采用如下技术方案：设计一种利用柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置，包括：包括冷剂蒸汽发生器和冷却液蒸汽发生器的低压发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、高温溶液换热器和低温溶液换热器，上述各器件通过上述各器件通过冷却液控制系统构成制冷剂的可控闭合循环系统；其特征在于：还包括由蒸发段和同时作为制冷装置的高压发生器(16)的冷凝段组成的重力热管换热器(1)；

所述冷却液蒸汽发生器中用来加热稀溶液从而产生冷剂蒸汽的是来自发动机水套中的冷却液；

在所述高压发生器与所述低压发生器的冷剂蒸汽发生器之间的溶液管路设置一高温蒸汽加压段，用于提高高温冷剂蒸汽从高压发生器向冷剂蒸汽发生器输送的压力。

所述高温蒸汽加压段为一低压风机，该低压风机的进风口为与所述高压发生器的高温蒸汽管道出口相连接的进口过渡段，其出风口为与所述冷剂蒸汽发生器进口端相连接的出口过渡段。

所述低压风机采用轴流式风机、离心风机或混流式风机，所述进口过渡段为喇叭状的光滑曲面，该光滑曲面使所述高温蒸汽管道出口和低压风机呈圆滑过渡连接；所述出口过渡段为喇叭状的光滑曲面，该光滑曲面使所述冷剂蒸汽发生器进口端和低压风机呈圆滑过渡连接。

所述高压发生器的顶部呈人字型，在其顶部中心位置安装有铅垂方向的冷剂蒸汽出口管，该冷剂蒸汽出口管与水平方向的高温蒸汽管道相连通，高温蒸汽管道出口与所述高温蒸汽加压段的进口连通。