一种利用邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置的制作方法

本发明涉及的是一种溴化锂吸收式制冷装置，具体地说是邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置。

背景技术：

在邮轮航行中船舱的制冷系统设计必不可少。目前压缩式制冷装置是船用制冷装置的主流产品，但其耗费大量的电能，严重消耗船舶主机发电量。而船用空调余热吸收式制冷技术利用柴油主机余热驱动，有效的避免了压缩式制冷装置存在的不足。同时，以瓦锡兰12v46me型中速柴油机(该主机常见于“海洋”系列邮轮)为例，有效功在燃料燃烧释放热量中只占有50.16％，而有34.30％的燃料燃烧释放热量被排烟和缸套冷却水带走，这部分热量属于高品质余热，存在极大的利用价值，如何回收和利用这部分余热来为人们的生活服务，从而提高内燃机燃料的利用率，是世界各国目前都在研究的课题。在已有技术中，专利申请号为02151280的“利用内燃机余热的吸收式制冷装置”，给出了利用发动机高温冷却液和烟气作为热源，以水作为制冷剂，以溴化锂水溶液作为吸收剂来制冷的制冷装置，然而，此方案不能仅将两个热源并联设计，不能充分利用柴油机余热，其cop值经计算仅能达到0.8左右，造成极大的余热浪费，不能满足千吨级大型邮轮的制冷需求。同时，此方案针对于汽车发动机工况，内燃机烟气直接通入发生器中。但在邮轮实际航行过程中，邮轮燃烧燃料多为含硫量较高的柴油，其烟气具有较高的腐蚀性而且溴化锂水溶液自身也具有一定的腐蚀性。因此直接将烟气通入发生器中会对整体溴化锂吸收式制冷装置乃至邮轮的正常海洋航行造成一定的安全风险。所以，这一针对汽车发动机的余热利用方案是不适用于邮轮的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供根据柴油机冷却水系统和柴油机进排气系统的结构特点以及溴化锂吸收式制冷装置的结构特点和工作原理设计的一种利用邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种利用邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置，其特征是：包括高压发生器(2)、第一低压发生器(13)、第二低压发生器(18)、第一热交换器(1)、第二热交换器(19)、第一冷凝器(12)、第二冷凝器(15)、蒸发器(14)、吸收器(16)，高压发生器(2)的蒸汽出口连通第二低压发生器(18)的蒸汽换热管束进口，第二低压发生器(18)的蒸汽换热管束出口连通第二冷凝器(15)，高压发生器(2)的浓溶液出口经第一热交换器(1)与吸收器(16)的浓溶液进口相通，第一冷凝器(12)和第二冷凝器(15)的出口通过冷剂水管路相连并一同接通蒸发器(14)的进口处，第一低压发生器(13)和第二低压发生器(18)的浓溶液出口一同通过溶液管路经热交换器(19)连通吸收器(16)的浓溶液进口，吸收器(16)稀溶液出口连接发生器泵(17)，发生器泵(17)后的溶液管路包括两路，第一路经第一热交换器(19)并联接入第一低压发生器(13)和第二低压发生器(18)，第二路经第一热交换器(1)接入高压发生器(2)；高温热源水箱(3)出口通过高温热源水泵(4)接入烟气换热器(5)中的换热管束进口，烟气换热器(5)中的换热管束出口与高压发生器(2)中的换热管束进口相通，高压发生器(2)中的换热管束出口与高温热源水箱(3)进口相通；缸套冷却水箱(10)出口通过缸套水泵(9)与柴油机缸套冷却腔(8)进口相连，柴油机缸套冷却腔(8)出口连接节流调节阀，节流调节阀后包括两路冷却管路，第一冷却管路与涡轮增压器二段式中冷器中的高温段(11)换热管束进口相通，高温段(11)换热管束出口和第二冷却管路相通后与第一低压发生器(13)的换热管束进口相通，第一低压发生器(13)的换热管束出口和缸套冷却水(10)进口相通。

本发明一种利用邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置，其特征是：包括高压发生器(2)、低压发生器(21)、第一热交换器(1)、第二热交换器(19)、冷凝器(20)、蒸发器(14)、吸收器(16)，高压发生器(2)的蒸汽出口连通低压发生器(21)的蒸汽换热管束进口，低压发生器(21)的蒸汽换热管束出口连通冷凝器(20)，高压发生器(2)的浓溶液出口经第一热交换器(1)与吸收器(16)的浓溶液进口相通，冷凝器(20)的出口接通蒸发器(12)的进口，蒸发器(12)的出口连通吸收器(14)，低压发生器(21)的浓溶液出口经第二热交换器(19)连通吸收器(16)的浓溶液进口，吸收器(16)稀溶液出口连接发生器泵(17)，发生器泵(17)后的溶液管路包括两路，第一路经第二热交换器(19)接入低压发生器(21)，第二路经第一热交换器(1)接入高压发生器(2)；高温热源水箱(3)出口通过高温热源水泵(4)接入烟气换热器(5)中的换热管束进口，烟气换热器(5)中的换热管束出口与高压发生器(2)中的换热管束进口相通，高压发生器(2)中的换热管束出口与高温热源水箱(3)进口相通；缸套冷却水箱(10)出口通过缸套水泵(9)与柴油机缸套冷却腔(8)进口相连，柴油机缸套冷却腔(8)出口连接节流调节阀，节流调节阀后包括两路冷却管路，第一冷却管路与涡轮增压器二段式中冷器中的高温段(11)换热管束进口相通，高温段(11)换热管束出口和第二冷却管路相通后与低压发生器(21)的换热管束进口相通，低压发生器(21)的换热管束出口和缸套冷却水(10)进口相通。

本发明还可以包括：

1、第二低压发生器(18)和第二冷凝器(15)共处同一腔体，第二冷凝器(15)和第二低压发生器(18)分布形式为上下分布；第一低压发生器(13)和第一冷凝器(12)共处同一腔体，第一冷凝器(12)和第一低压发生器(13)分布形式为上下分布；蒸发器(14)和吸收器(16)共处同一腔体中，蒸发器(14)和吸收器(16)分布形式为上下分布；高压发生器(2)、第一低压发生器(13)、第二低压发生器(18)的蒸发形式均为沉浸式蒸发，吸收器(16)中吸收形式为喷淋式水平热管降膜吸收。

2、高压发生器(2)在高温热源水的加热作用下，将其中的溴化锂溶液浓缩后产生的冷剂水蒸气通过冷剂水蒸气管路引至第二低压发生器(18)，对其中的稀溴化锂溶液进行加热后放热凝结，与第二低压发生器(18)中产生的高温蒸汽均进入冷凝器(15)进行冷凝，冷凝热由冷却水吸收带走；第一低压发生器(13)在低温热源水的加热作用下将其中的溴化锂溶液浓缩后产生的冷剂水蒸气通入冷凝器(12)，冷凝热由冷却水吸收带走；第一冷凝器(12)和第二冷凝器(15)冷凝下来冷剂水汇聚成一路后通入蒸发器(14)中吸热蒸发，蒸发所需热量由冷媒水放热提供，产生的冷剂水蒸汽由管路导入吸收器(16)中被其中的喷淋的溴化锂溶液吸收；

稀溴化锂溶液在高压发生器(2)中浓缩后成为浓溶液，浓溶液再通过溶液管路流入第一热交换器(1)中，浓溶液在第一热交换器(1)中放热降温后进入吸收器(16)中吸收蒸发器(14)产生的冷剂水，稀溶液分别在第一低压发生器(13)和第二低压发生器(18)中吸热浓缩成为浓溶液，二者的浓溶液通过溶液管路混合在一起后进入第二热交换器(19)中放热降温，随后进入吸收器(16)中，吸收蒸发器(14)产生的冷剂水蒸汽，浓溶液和冷剂水蒸汽产生的稀溶液被发生器泵(17)抽出后分为两路，一路进入第一热交换器(1)中吸收高压发生器(2)产生的浓溶液的热量后升温进入高压发生器(2)，另一路进入第二热交换器(19)中吸收第一低压发生器(13)、第二低压发生器(18)混合的浓溶液的热量后升温，然后通过并联溶液管路分别进入第一低压发生器(13)和第二低压发生器(18)中；

高温热源水被高温热源水泵(4)从高温热源水箱(3)中抽出，经过柴油机的烟气换热器(5)被柴油机排烟加热，高温热源水再进入高压发生器(2)中降温后回流至高温热源水箱(3)；

柴油机缸套冷却水被缸套冷却水泵(9)从缸套冷却水箱(10)中抽出，经过柴油机缸套加热升温后，缸套冷却水分为两路，一部分流入涡轮增压的二段式中冷器高温段(11)换热器中继续吸热升温，另一部分不进入中冷器，在中冷器后与涡轮增压的二段式中冷器高温段(11)换热器中继续升温的冷却水汇聚为一路，进入低压发生器(13)中放热降温，最后回到缸套冷却水箱(10)中。

3、高压发生器(2)在高温热源水的加热作用下，将其中的溴化锂溶液浓缩后产生的冷剂水蒸气通过冷剂水蒸气管路引至低压发生器(21)，对其中的稀溴化锂溶液进行加热后放热凝结，与低压发生器(21)中产生的高温蒸汽均进入冷凝器(20)进行冷凝，冷凝热(20)由冷却水吸收带走；稀溶液在低压发生器(21)中被低温热源水和高温冷剂蒸汽加热浓缩成为浓溶液，浓溶液通进入热交换器(19)中放热降温，之后进入吸收器(16)中，吸收蒸发器(14)产生的冷剂水蒸汽；浓溶液和冷剂水蒸汽产生的稀溶液被发生器泵(17)抽出后分为两路，一路进入热交换器(1)中吸收高压发生器(2)产生的浓溶液的热量后升温进入高压发生器(2)，另一路进入热交换器(19)中吸收低压发生器(21)的浓溶液的热量后升温，然后进入低压发生器(21)中。

本发明的优势在于：

1、与现有公开号为cn1415922a的内燃机余热利用溴化锂吸收式制冷装置相比，本发明间接的利用了柴油机余热能，避免了柴油机烟气和溴化锂水溶液共处同一腔体中对换热管造成严重腐蚀，更加适合于邮轮远洋航行工况，同时经计算在高温热源水进出口温度185/165℃，低温热源水进出口温度98/88℃，冷却水进出口温度30/37℃和冷媒水进出口温度14/7℃的工况下装置cop值能达到1.3124，而相同工况下公开号为cn1415922a的内燃机余热利用溴化锂吸收式制冷装置的cop值仅有0.8226；

2、本发明方案一对传统吸收式制冷装置进行了改进，设置两个低压发生器，将类似单效溴化锂机组发生器的低压发生器1和类似双效溴化锂机组低压发生器的低压发生器2并列分布，合理的利用了柴油机高低温余热。二者共用一套稀溶液循环回路和冷剂水回路，大幅度的简化了溴化锂机组的管路设计；

3、本发明方案二对传统吸收式制冷装置进行了改进，将方案一中两个低压发生器合并为一个低压发生器，高压发生器产生的高温蒸汽和低温热源水共同加热低温热交换器，不同于申请公开号为cn107388617a的烟气热水复合型溴化锂吸收式制冷机组，低压发生器中高温蒸汽换热管道和低温热源水换热管道为上下分布；授权公开号为cn103759461b的带烟气溶液换热器的烟气热水型溴化锂吸收式制冷机组，低压发生器中高温蒸汽换热管道和低温热源水换热管道为左右分布。本发明方案二中其低压发生器中高温蒸汽换热管和低温热源水换热管为交叉式分布，虽然制作工艺复杂，但可以改变稀溶液中温度梯度，从而一定幅度的提高低压发生器的溶液蒸发浓缩效率。

附图说明

图1为本发明实施方式一的结构示意图；

图2为本发明实施方式二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，具体实施方案一：

本实施方案包括高压发生器2、低压发生器13、低压发生器18、冷凝器12、冷凝器15、蒸发器14、吸收器16、发生器泵17、热交换器1、热交换器19、烟气换热器5、高温热源水泵4、高温热源水箱3、涡轮增压器6、二段式中冷器、缸套冷却水箱8、缸套冷却水泵9、柴油机、排气集管和进气集管以及各部件的连接管路和节流阀等。

本方案的具体实施方式如下：

高压发生器2蒸汽出口经蒸汽管路与低压发生器18中的蒸汽换热管束进口相连，蒸汽换热管束进口处设有节流阀，蒸汽换热管束出口通过冷剂水管路与冷凝器15进口相连。高压发生器2浓溶液出口通过溶液管路经热交换器1和吸收器16的浓溶液进口相连。低压发生器18和冷凝器15共处同一腔体，冷凝器15和低压发生器18分布形式为上下分布。低压发生器13和冷凝器12共处同一腔体，冷凝器12和低压发生器13分布形式为上下分布。冷凝器12的出口和冷凝器15的出口通过冷剂水管路相连并且一同接通至蒸发器14进口处，冷剂水管路在蒸发器进口处设有节流阀。低压发生器13的浓溶液出口和低压发生器18的浓溶液出口一同通过溶液管路经热交换器19和吸收器16浓溶液进口相连。蒸发器14和吸收器16共处同一腔体中，蒸发器14和吸收器16分布形式为上下分布。吸收器16稀溶液出口通过溶液回路连接发生器泵17，发生器泵17后溶液管路分为两路，一路经热交换器19后并联接入低压发生器13和低压发生器18，一路经热交换器1后接入高压发生器2。高压发生器2和两个低压发生器13、18的蒸发形式均为沉浸式蒸发，吸收器16中吸收形式为喷淋式水平热管降膜吸收。高温热源水箱3出口通过热源水泵4和管路接入烟气换热器5中的换热管束进口，换热管束出口通过热源水管路与高压发生器2中的换热管束进口相连，高压发生器2中的换热管束出口与高温热源水箱3进口相连。缸套冷却水箱10出口经缸套水管路通过缸套水泵9与柴油机8缸套冷却腔进口相连，冷却腔出口通过缸套冷却水管路和涡轮增压器的二段式中冷器中高温段11换热器换热管束进口相连接，中冷器中换热管束出口和低压发生器13的换热管束进口相连，低压发生器13的换热管束出口和缸套冷却水10进口相连。

本实施方案的运行流程：

本实施方案的运行流程包括了冷剂水流程、溴化锂溶液流程、高温热源水循环流程和低温热源水(柴油机缸套冷却水)循环流程。

冷剂水循环流程如下：高压发生器2在高温热源水的加热作用下，将其中的溴化锂溶液浓缩后产生的冷剂水蒸气通过冷剂水蒸气管路引至低压发生器18，对其中的稀溴化锂溶液进行加热后放热凝结，与低压发生器18中产生的高温蒸汽均进入冷凝器15进行冷凝，冷凝热由冷却水吸收带走；低压发生器13在低温热源水的加热作用下将其中的溴化锂溶液浓缩后产生的冷剂水蒸气通入冷凝器12，冷凝热由冷却水吸收带走；冷凝器12和冷凝器15冷凝下来冷剂水汇聚成一路后通入蒸发器14中吸热蒸发，蒸发所需热量由冷媒水放热提供。产生的冷剂水蒸汽由管路导入吸收器16中被其中的喷淋的溴化锂溶液吸收。

溴化锂溶液循环流程如下：稀溴化锂溶液在高压发生器2中浓缩后成为浓溶液，浓溶液再通过溶液管路流入热交换器1中，浓溶液在热交换器1中放热降温后进入吸收器16中吸收蒸发器14产生的冷剂水，此过程为低温低压的吸收过程。稀溶液分别在低压发生器13和低压发生器18中吸热浓缩成为浓溶液，二者的浓溶液通过溶液管路混合在一起后进入热交换器19中放热降温，随后进入吸收器16中，吸收蒸发器14产生的冷剂水蒸汽，此过程也是低温低压的吸收过程。浓溶液和冷剂水蒸汽产生的稀溶液被发生器泵17抽出后分为两路，一路进入热交换器1中吸收高压发生器2产生的浓溶液的热量后升温进入高压发生器2，另一路进入热交换器19中吸收两个低压发生器13、18混合的浓溶液的热量后升温，然后通过并联溶液管路分别进入低压发生器13和低压发生器18中。

高温热源水循环流程如下：高温热源水被高温热源水泵4从高温热源水箱3中抽出，经过柴油机的烟气换热器5被柴油机排烟加热至185℃。高温热源水再进入高压发生器2中降温至165℃后回流至高温热源水箱3。

低温热源水(柴油机缸套冷却水)循环流程如下：柴油机缸套冷却水被缸套冷却水泵9从缸套冷却水箱10中抽出，经过柴油机缸套加热升温后，缸套冷却水分为两路，一部分流入涡轮增压的二段式中冷器高温段11换热器中继续吸热升温，另一部分不进入中冷器，设有节流调节阀。两路缸套冷却水在中冷器后汇聚为一路，达到低压发生器13需要的温度，然后进入低压发生器13中放热降温，最后回到缸套冷却水箱10中。

结合附图2，具体实施方案二：

本实施方案与具体实施方案一不同之处在于其将低压发生器13和低压发生器18合并为一个低压发生器21，将冷凝器12和冷凝器15合并为一个冷凝器20，高压发生器2蒸汽出口通过蒸汽管路和低压发生器21中的蒸汽换热管束进口连接，蒸汽换热管束和低温热源水换热管束共同布置在同一低压发生器21中，且为交叉式布置形式。高压发生器2产生的高温蒸汽经管路导入低压发生器21中，与低温热源水共同加热低压发生器21中稀溶液。其他组成及连接关系与具体实施方案一相同。

实施方案二的运行流程和实施方案一的不同之处为：高压发生器2在高温热源水的加热作用下，将其中的溴化锂溶液浓缩后产生的冷剂水蒸气通过冷剂水蒸气管路引至低压发生器21，对其中的稀溴化锂溶液进行加热后放热凝结，与低压发生器21中产生的高温蒸汽均进入冷凝器20进行冷凝，冷凝热20由冷却水吸收带走。稀溶液在低压发生器21中被低温热源水和高温冷剂蒸汽加热浓缩成为浓溶液，浓溶液通进入热交换器19中放热降温，随后进入吸收器16中，吸收蒸发器14产生的冷剂水蒸汽，此过程也是低温低压的吸收过程。浓溶液和冷剂水蒸汽产生的稀溶液被发生器泵17抽出后分为两路，一路进入热交换器1中吸收高压发生器2产生的浓溶液的热量后升温进入高压发生器2，另一路进入热交换器19中吸收低压发生器21的浓溶液的热量后升温，然后进入低压发生器21中。