用于氨水吸收式制冷循环系统中不凝性气体的分离装置的制作方法

本发明涉及一种气体分离装置，尤其是用于氨水吸收式制冷循环中不凝性气体的分离装置。

背景技术：

制冷装置在运行过程中，系统内混有在系统冷凝压力和冷凝温度下不能液化的气体，称为不凝性气体，不凝性气体的成分主要是空气，其来源是：

(1)安装或检修制冷设备后，充灌制冷剂前，系统抽空不彻底，内部留有空气。

(2)补充冷冻机油、制冷剂或更换干燥剂、清洗过滤器时，空气混入系统中。

(3)当蒸发压力低于大气压力时，空气从不严密处渗入系统内。

(4)制冷剂及冷冻机油在高温下分解产生的不凝性气体。

(5)金属材料被腐蚀产生不凝性气体。

不凝性气体会对制冷系统的正常运行产生以下影响：

(1)氨制冷是一个封闭的循环制冷过程，不凝气的存在会使气氨的冷却液化效果降低；不凝气在换热中会挤占换热器的换热空间，从而降低换热器的换热效率，加大了冷却水量，使整个冷冻系统的制冷能力下降；

(2)不凝气的存在不仅占用了氨气的有效分压，而且在换热冷凝中不释放潜热，不冷凝液化，所以压缩机对不凝气所做的压缩功是无用功，是一种低效率运转；

(3)不凝气的热阻很高，阻碍了传热的进行，使换热器的换热效率降低，导致换热面积不足，在机械上使驱动电机轴承磨损加剧，寿命缩短。

综上所述，进入系统并集中在吸收器中的空气及其他不凝性气体，将引起吸收压力升高，制冷量减小，经济性降低。尤其是氨系统，氨和空气混合后，高温下有爆炸的危险，因此必须经常排除制冷系统中的不凝性气体。而在吸收器中，空气及其他不凝性气体是同制冷剂蒸气混合在一起的，排除这些气体时将不可避免地要放掉一些制冷剂，从而造成损失。为了减少损失，对于中、大型制冷装置，通常利用气体分离器来排放不凝性气体，它可以将排出气体中的制冷剂蒸气冷凝下来并回收。

技术实现要素：

本发明的目的在于分离和排放氨水吸收式制冷循环里吸收器中的不凝性气体，提出一种用于氨水吸收式制冷循环的吸收器不凝性气体分离装置，该分离装置能够回收气体中混合的氨气，并有效分离吸收器中的不凝性气体，从而保障循环系统安全运行。

本发明的技术方案是：一种用于氨水吸收式制冷循环系统中不凝性气体的分离装置，其中，包括二次发生器、精馏器Ⅱ、喷淋吸收室、磁力气体分离器和压缩机，分离装置和氨水吸收式制冷循环系统连接，氨水吸收式制冷循环系统包括发生器、精馏器Ⅰ、冷却器、节流阀、蒸发器、吸收器和溶液换热器；

所述喷淋吸收室上设有喷淋吸收室气体进口、喷淋吸收室氨水出口、喷淋吸收室稀氨水进口和喷淋吸收室气体出口，喷淋吸收室气体进口与吸收器的气体出口连通，吸收室稀氨水进口与精馏器Ⅱ的出液口连通，喷淋吸收室内设有两个喷嘴，其中一个喷嘴与喷淋吸收室气体进口连通，另一个喷嘴与喷淋吸收室稀氨水进口连通，且与喷淋吸收室气体进口连通的喷嘴位于与喷淋吸收室稀氨水进口连通的喷嘴的下方，喷淋吸收室氨水出口与吸收器的氨水溶液进口连通，喷淋吸收室气体出口与磁力气体分离器连通；

所述二次发生器的进液口与精馏器Ⅰ的出液口连通，二次发生器的出气口与精馏器Ⅱ的进气口连通，精馏器Ⅱ的出气口与冷却器的进气口连通，精馏器Ⅱ的出液口与喷淋吸收室的吸收室稀氨水进口连通。

所述磁力气体分离器包括分离器气体进口、逆磁性气体阀门、逆磁性气体出气口、磁系统、脱磁器和顺磁性气体出气口，喷淋吸收室气体出口与分离器气体进口连通，逆磁性气体出气口与冷却器的进气口连通，未被溶解的气体经分离器气体出口进入气体三通，逆磁性气体经过逆磁性气体阀门，进入逆磁性气柜，通过逆磁性气体出气口流向冷却器，逆磁性气体出气口与冷却器的进气口之间设有压缩机；顺磁性气体经过脱磁器和顺磁性气体出气口进入顺磁气柜。

所述发生器和精馏器Ⅰ、冷却器、节流阀Ⅰ、蒸发器、吸收器、溶液换热器依次连接。发生器的出气口与精馏器Ⅰ的进气口连通，精馏器Ⅰ的出气口与冷却器的进气口连通，精馏器Ⅰ的出液口依次通过溶液换热器和节流阀Ⅱ与吸收器的氨水溶液进口连通，冷却器的出液口与节流阀Ⅰ的进液口连通，节流阀Ⅰ的出液口与蒸发器的进液口连通，蒸发器的出气口与吸收器的气体进口连通，蒸发器的出液口与低温冷库的进液口连通，蒸发器的进气口与低温冷库的出气口连通，吸收器的氨水溶液出口与溶液泵的进液口连通，溶液泵的出液口通过溶液换热器与发生器的进液口连通，同时吸收器上还设有冷却水出口和冷却水进口。

本发明的有益效果：

(1)采用喷淋吸收室装置吸收氨气，不仅回收不凝性气体中部分氨气，而且提高了循环系统制冷量：利用二次发生器发生稀氨水溶液获得溶度更低的稀氨水溶液，然后喷进喷淋吸收室，稀氨水溶液和不凝性气体采用相对喷射，去吸收从吸收器内引出气体中的部分氨气，提高氨气吸收率。经过二次发生器和精馏器II分离出的氨气，进入冷却器和蒸发器，可提高循环系统的制冷量。

(2)采用了结构独特的磁力分离装置：利用气体分子的顺磁性和逆磁性，采取磁力去改变气体的流动方向分离出不凝性气体中的氨气。

(3)通过喷淋吸收与磁力分离两种手段分离不凝性气体中的氨气，并将其回收，能够保障制冷循环安全运行，且减少制冷剂的流失。

附图说明

图1是不凝性气体的分离装置在氨水吸收式制冷循环结构中位置示意图；

图2是分离装置的结构示意图；

图3是喷淋吸收室的示意图；

图4是磁力气体分离器的结构示意图。

图5是吸收器的结构示意图。

图中：1发生器；2精馏器I；3冷却器、4节流阀I；5蒸发器；6吸收器；7溶液泵；8溶液换热器；9节流阀II；10二次发生器；11精馏器II；12喷淋吸收室；13磁力气体分离器；14压缩机；15低温冷库；16喷淋吸收室气体进口；17喷嘴；18喷淋吸收室氨水出口；19喷淋吸收室稀氨水进口；20喷淋吸收室气体出口；21磁力气体分离器气体进口；22流量计；23阀门Ⅰ；24气体三通；25逆磁性气体阀门；26流量计；27阀门Ⅲ；28逆磁性气体气柜；29逆磁性气体出气口；30外加磁系统；31脱磁器；32阀门Ⅳ；33流量计；34阀门Ⅴ；35顺磁性气体气柜；36顺磁性气体出气口；37冷却水出口；38冷却水进口；39氨水溶液出口；40氨水溶液进口；41气体进口；42气体出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，用于氨水吸收式制冷循环中不凝性气体的分离装置系统包括二次发生器10、精馏器11、喷淋吸收室12、磁力气体分离器13和压缩机14，分离装置系统和氨水吸收式制冷循环系统连接，其中氨水吸收式制冷循环系统包括发生器1、精馏器Ⅰ2、冷却器3、节流阀4、蒸发器5、吸收器6和溶液换热器8。氨水吸收式制冷循环系统中，发生器1和精馏器Ⅰ2、冷却器3、节流阀Ⅰ4、蒸发器5、吸收器6、溶液换热器8依次连接。发生器1的出气口与精馏器Ⅰ2的进气口连通，精馏器Ⅰ2的出气口与冷却器3的进气口连通，精馏器Ⅰ2的出液口依次通过溶液换热器8和节流阀Ⅱ9与吸收器6的氨水溶液进口40连通。冷却器3的出液口与节流阀Ⅰ4的进液口连通，节流阀Ⅰ4的出液口与蒸发器5的进液口连通，蒸发器5的出气口与吸收器6的气体进口41连通。同时，蒸发器5的出液口与低温冷库15的进液口连通，蒸发器5的进气口与低温冷库15的出气口连通。吸收器6的氨水溶液出口39与溶液泵7的进液口连通，溶液泵7的出液口通过溶液换热器8与发生器1的进液口连通。同时吸收器6上还设有冷却水出口37和冷却水进口38，通过冷却水在吸收器6内的循环，对吸收器6内的氨水溶液进行冷却。

通过发生器1的加热，生成高温高压的氨气，氨气经过精馏器Ⅰ2精馏后，纯净的高温高压氨气进入冷却器3内，而未蒸发的稀氨水溶液和未被溶解的不凝性气体从精馏器Ⅰ2的出液口流出，高温高压的氨气经冷却器3冷却为低温高压的氨水溶液，并经节流阀Ⅰ4降压后，成为低温低压的氨水溶液，低温低压的氨水溶液经蒸发器5后成为低压高温的气体，进入吸收器6内。另外，发生器1中经发生过程剩余的溶液，如少量未蒸发的氨气溶液，经溶液换热器8和节流阀II9降温降压后进入吸收器6中，与从蒸发器6出来的低压制冷剂蒸气相混合，并吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度。低温低压的氨水溶液经溶液泵7抽至溶液换热器8内进行加热，并流至发生器1内，由此形成普通吸收式制冷循环。

如图3所示，喷淋吸收室12上设有喷淋吸收室气体进口16、喷淋吸收室氨水出口18、喷淋吸收室稀氨水进口19和喷淋吸收室气体出口20，其中，喷淋吸收室气体进口16与吸收器6的气体出口42连通，不凝性气体通过气体出口42进入喷淋吸收室12内，吸收室稀氨水进口19与精馏器II11的出液口连通，稀氨水溶液通过吸收室稀氨水进口19进入喷淋吸收室12内。喷淋吸收室12内设有两个喷嘴17，其中一个喷嘴与喷淋吸收室气体进口16连通，另一个喷嘴与喷淋吸收室稀氨水进口19连通，且与喷淋吸收室气体进口16连通的喷嘴位于与喷淋吸收室稀氨水进口19连通的喷嘴的下方。

二次发生器10的进液口与精馏器Ⅰ2的出液口连通，二次发生器10的出气口与冷却器3的进液口连通，精馏器II11的出液口与喷淋吸收室12的吸收室稀氨水进口19连通。喷淋吸收室12的喷淋吸收室氨水出口18与吸收器6的氨水溶液进口连通，喷淋吸收室12的喷淋吸收室气体出口20与磁力气体分离器13连通。进入喷淋吸收室12的稀氨水溶液与不凝性气体进口通过喷淋的形式混合，使得不凝性气体中掺杂的氨气部分被吸收，吸收后的液体部分进入吸收器6，气体部分进入磁力气体分离器13。

如图4所示，磁力气体分离器13包括分离器气体进口21、逆磁性气体阀门25、逆磁性气体出气口29和顺磁性气体出气口36，喷淋吸收室气体出口20与分离器气体进口21连通，逆磁性气体出气口29通过压缩机14与冷却器的进气口连通。未被溶解的气体经分离器气体出口21、气体流量计22和阀门23Ⅰ后进入气体三通；逆磁性气体即氨气的流动方向不变，经过逆磁性气体阀门25、流量计26和阀门Ⅲ27，进入逆磁性气柜，然后通过逆磁性气体出气口29流向冷却器3，逆磁性气体出气口29与冷却器3的进气口之间设有压缩泵14。顺磁性气体受到磁系统30磁力吸引，偏离原运行方向，经过脱磁器31，经过阀门Ⅳ32、流量计33和阀门Ⅴ34，然后进入顺磁气柜35，并通过顺磁性气体出气口36排出循环系统，从完成不凝性气体的分离。磁力气体分离器13通过利用气体分子的逆磁性与顺磁性，将不凝性气体与氨气进行分离，分离出来的逆磁性氨气进入冷却器3；顺磁性气体则排出循环系统，从完成不凝性气体的分离。

该分离装置的工作过程如下所述：在普通吸收式制冷循环基础上，从精馏器Ⅰ2出口旁通部分的稀氨水经过二次发生器10后，与精馏器Ⅱ11连接，经精馏器Ⅱ11分离后的气体流入冷却器3内，分离后的稀氨水溶液进入喷淋吸收室12内，同时吸收器6内的不凝性气体也流入喷淋吸收室12内，喷淋吸收室12内的稀氨水溶液与不凝性气体通过喷淋的形式混合，使得不凝性气体中掺杂的氨气部分被吸收，吸收后的液体部分再次流入吸收器6内，气体部分进入磁力气体分离器13。磁力气体分离器13通过利用气体分子的逆磁性与顺磁性，将不凝性气体中气体进行分离，分离出来的逆磁性氨气进入冷却器3，顺磁性气体则排出循环系统，从完成不凝性气体的分离。