[发明专利]船用氨水吸收式冷冻系统

说明书

一种船用氨水吸收式冷冻系统，应用于余热制冷技术领域，包括热源端：由尾气发生器、分离器和回热器组成；用冷端：由冷凝吸收器、海水换热器、过冷器、蒸发器、溶液泵、循环泵、制冷剂节流阀和溶液节流阀组成。热源端和用冷端由氨气、稀氨水溶液和浓氨水溶液管路相连。本发明采用浓氨水溶液多重侧线回收精馏热；采用溶液强制流动的相变取热技术和间接释热技术实现系统稳定热输入；采用预冷溶液循环实现冷凝与吸收过程产生热量在海水换热器中集中排放；采用镍基钎焊不锈钢毛细管束作为内部换热器。氨水吸收冷冻系统在船舶应用时，能够实现氨水吸收式冷冻系统热输入的稳定、系统热效率的提高和系统体积的减小，并能耐海水腐蚀和抗船舶摇摆。

技术领域

本发明涉及余热制冷技术领域，尤其是一种应用于船舶的氨水吸收式冷冻系统。

背景技术

传统中小型渔船带冰出海作业，增加了船舶的载重，从而增加了油耗。而且，敷冰保鲜使得下层渔货温度较高，可能造成渔货保鲜不善成为养殖饲料，给渔民造成损失。另外，渔船带冰作业时间有限，不利于海产品品质的保持。虽然在海上有出售冰块的船舶，但是其限制了渔船捕捞的自由灵活性，使得捕捞作业的海域受限。而且出售冰块的商人具有定价权，渔民需要高价购入冰块，使得捕捞的总成本也有所增加。在船上使用电压缩式的制冰系统会大大增加船舶的耗电量，意味着耗油量同样大为增加，初投资的成本也是值得考虑的。渔船发动机排放的尾气温度可达400℃甚至更高，具有较高的余热量和品位，然而发动机尾气的热量通常都是直接排放至环境，没有得到有效利用。

氨水吸收式制冷系统可以用发动机尾气余热驱动进行冷冻应用，能够做到节能减排，天然制冷剂的使用也不会对臭氧层造成破坏，也不会加剧温室效应，是渔船制冷保鲜的很好的选择。然而船舶上的氨水吸收制冷系统不同于陆上，需要克服以下几个关键问题：

第一，COP不能过低。在相同制冷功率下，COP过低将会大大增加系统的散热量，冷却水泵的耗电量增加，溶液泵耗电量也增大，系统节省的电能不再明显。

第二，吸收和发生过程需要抗船舶摇摆。通常氨水吸收制冷系统中的降膜吸收器和精馏塔都是靠重力作用进行气体的吸收和解吸过程。然而海上颠簸摇摆对吸收过程和精馏塔过程影响很大，由于具有自由液面，会导致吸收器和精馏塔内气体与液体的分布不均，降低了系统的性能，严重的情况下，系统制冷量不足，性能急剧恶化。

第三，换热器紧凑耐腐蚀。由于船上可利用空间小，系统需要紧凑化，高度和体积都有限制。而传统氨水吸收系统的最大缺点之一就是体积大，尤其是精馏塔，因此需要考虑新的精馏过程，并且使用紧凑型换热器。而且由于系统由海水冷却，需要海水换热器耐海水腐蚀。

第四，热源适应能力强。除了吸收器和气体提纯过程需要稳定可靠，发生过程也需要稳定可靠。由于船舶发动机的排烟量和排烟温度都随着发动机功率大小的变化而变化，而发动机的功率随着航行、加速等情况功率会急剧变化，这就会急剧影响氨水吸收系统的输入热量，从而引起系统的不稳定。因此，需要采用可靠的发生过程方式。

经过对现有技术的搜索发现，中国专利公开号为：CN 101033898 A，专利名称为：一种船舶发动机排气余热驱动的船用氨水吸收制冷机，该发明利用船舶发动机排气余热加热充满氨水溶液的发生器，氨气与稀溶液进入气液分离罐，分离后的含水蒸汽通过分凝器部分提纯后在冷凝器内冷凝，氨液在套管蒸发器内蒸发产生冷量，冷氨气和未蒸发氨液在过冷器换热后，进入满液鼓泡吸收器，气泡被来自分离器并经过溶液热交换器冷却的稀氨水溶液吸收，浓氨水溶液由溶液泵泵入满液发生器。该专利全部浓氨水溶液由发动机尾气加热，在尾气流量和温度随发动机功率增大急剧升高时，会导致热输入不稳定，发生的氨水蒸汽含水量增大，即使是干式蒸发也不能实现低蒸发温度；同时系统回热简单、吸收器和冷凝器都需要海水冷却，存在系统效率低、不耐海水腐蚀的缺点。