一种新型热驱动吸收式制冰机组及其方法与流程

1.本发明属于吸收式制冷技术领域，具体涉及一种新型热驱动吸收式制冰机组及其方法。


背景技术：

2.现有制冰机采用多采用螺杆压缩式制冰、热驱动吸收式制冰两种形式。螺杆压缩式制冰技术成熟，属于大功率耗电设备，运行过程中对其节能要求显得非常重要，要求机组可根据外部负载变化自动调整运行状态，确保机组在最佳负荷下运行。同时机组必须具有部分负荷性能，即能在较低的负荷以及冷却塔水温较低时有效运行，实现无级调节，能量调节范围自然越宽越好。在制冷系统设计中还常常通过采用经济节能器，使部分制冷剂液体经过中间冷却，提高过冷度，从而提高单位工质制冷能力，缺点就是耗能大，噪声大，不符合当前低碳环保及职业卫生的要求。热驱动吸收式制冰，以热能为驱动能源，除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外，还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热能，整套机组除了泵和阀件外，绝大部分是换热器，运转安静，振动小；同时，制冷机在真空状态下运行，结构简单，安全可靠，耗能低，但现有的吸收式制冰工艺，制冰温度有所缺陷，制冰周期长，如运行工况偏离，人为操作失误，可能会造成机组内溶液结晶，出现管道堵塞，机组停车无法正常生产的问题，且整个机组设备众多，占地较大，不利于推广。因此提出一种新型热驱动吸收式制冰机组及其方法，来解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种新型热驱动吸收式制冰机组及其方法。
4.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
5.本发明提供了一种新型热驱动吸收式制冰机组，包括发生吸收器、冷凝器、储液罐和制冰机，所述发生吸收器的气态制冷剂出口管连接至冷凝器气态制冷剂进口管，所述冷凝器的液态制冷剂出口管连接至储液罐的液态制冷剂进口管，所述储液罐的液态制冷剂出口管连接至制冰机的液态制冷剂进口管，所述制冰机的气态制冷剂出口管连接至发生吸收器的气态制冷剂进口管，所述发生吸收器的工质溶液出口管通过喷淋泵连接至发生吸收器的工质溶液进口管。
6.作为本发明的进一步优化方案，所述储液罐的液态制冷剂出口管通过gvx换热器连接至制冰机的液态制冷剂进口管，所述制冰机的气态制冷剂出口管通过gvx换热器连接至发生吸收器的气态制冷剂进口管。
7.作为本发明的进一步优化方案，所述发生吸收器包括壳体、第一管箱和第二管箱，所述第一管箱和第二管箱位于壳体的两端，所述第一管箱和第二管箱之间设有多组空心换热板，所述多组空心换热板连通第一管箱和第二管箱，所述第一管箱的下端设有热源进口管，所述第二管箱的上端设有热源出口管，所述壳体底端的工质溶液出口管通过喷淋泵连
接至壳体顶端的工质溶液进口管，所述发生吸收器气态制冷剂进口管位于壳体上端，所述工质溶液进口管的底端设有喷淋管，所述喷淋管底端均布有喷头。
8.作为本发明的进一步优化方案，所述换热板沿壳体中轴线对称且竖直地分布在壳体内，所述换热板沿竖直方向呈折线形，且换热板的表面设有均匀的凸起。
9.作为本发明的进一步优化方案，所述热源进口管或热源出口管均通过三通阀分别连接高温水管和低温水管。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述发生吸收器上端的气态制冷剂出口管中设有除沫器。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述发生吸收器底端的工质溶液出口管中设有储液器。
12.本发明还提供了一种新型热驱动吸收式制冰方法，利用上述的新型热驱动吸收式制冰机组，其步骤包括：
13.(1)制冰准备：热源进入发生吸收器的换热板中，当发生吸收器壳程中工质溶液的液位达到第一设定值时，开启喷淋泵，发生吸收器的液位逐渐降低第二设定值时，关闭喷淋泵，发生吸收器蒸发出气态制冷剂经过冷凝器冷凝为液态制冷剂进入储液罐中储存；
14.(2)制冰：开启喷淋泵，储液罐中液态制冷剂通过阀门减压膨胀进入制冰机内制冰，膨胀后的气态制冷剂回到发生吸收器内；
15.(3)冰块脱模：当制冰完成后，将冰块从模具中脱模送入运输设备，在脱模过程中，膨胀后的气态制冷剂回到发生吸收器内被工质溶液吸收，发生吸收器重复步骤(1)过程开始次轮制冰。
16.作为本发明的进一步优化方案，步骤(1)中，所述第一设定值为壳程体积的80％，所述第二设定值为壳程体积的20％。
17.作为本发明的进一步优化方案，当发生吸收器的液位降低至壳程体积的20％时，采用28℃-34℃低温水作为热源，当发生吸收器的液位升至壳程体积的80％时，采用大于110℃热水或者0.1mpa蒸汽作为热源。
18.本发明的有益效果在于以下几点：
19.1、与传统吸收式制冰机相比，本机组内设备数量减少，由于制冰设备的大小和物料冲注量是根据制冰设备的特点和体量专门设计的，将大幅减少传统制冰机组的占地面积，较小的机组占地有利于项目总规划设计。设备数量的减少可降低机组的初始投资成本，减少了物料泄露点，也可减少制冷剂充装量降低制冰机组的安全风险；
20.2、本机组取消了溶液循环泵，仅保留低扬程的喷淋泵，与传统吸收式制冰机相比进一步降低能耗；传动设备的减少，也可降低机组的机械故障风险，提高生产的稳定性，减少噪声使工作环境更加舒适，由于无溶液泵，制冰机开停机操作简单，简化流程。降低人工运维操作中的失误风险。
21.3、与吸附式制冰相比，吸收式制冰拥有更低的制冰温度，更高的解析与吸收效率，制冰时间缩短，应用场景更加丰富，市场前景广阔。
22.4、发生吸收器内设计有特殊的换热板形式，通过该换热板，可使溶液补液均匀的情况下进行换热，大幅提高吸收换热效果，机组运行过程中工质溶液在溶解析出两个状态中循环，最大限度的利用的工质溶液的吸收特性，使机组拥有更低的制冰温度。
23.5、相较于一般的吸收式制冰，本发明利用结晶析出状态运行，不会因此造成停车，简化了生产操作，降低运行成本。
附图说明
24.图1是本发明新型热驱动吸收式制冰机组整体流程示意图；
25.图2是本发明新型热驱动吸收式制冰机组的发生吸收器结构示意图；
26.图3是图2中发生吸收器的壳体横截面换热板分布图。
27.图中：1、发生吸收器；11、壳体；12、第一管箱；13、第二管箱；14、换热板；15、热源进口管；16、热源出口管；17、工质溶液出口管；18、工质溶液进口管；19、气态制冷剂进口管；110、喷淋管；111、气态制冷剂出口管；112、除沫器；113、储液器；2、冷凝器；3、储液罐；4、制冰机；5、gvx换热器；6、喷淋泵。
具体实施方式
28.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
29.如图1所示，本实施例的新型热驱动吸收式制冰机4组，包括发生吸收器1、冷凝器2、储液罐3和制冰机4，发生吸收器1的气态制冷剂出口管111连接至冷凝器2气态制冷剂进口管19，冷凝器2的液态制冷剂出口管连接至储液罐3的液态制冷剂进口管，储液罐3的液态制冷剂出口管通过gvx换热器5连接至制冰机4的液态制冷剂进口管，制冰机4的气态制冷剂出口管111通过gvx换热器5连接至发生吸收器1的气态制冷剂进口管19，利用制冰机4膨胀产生的气态制冷剂和进入制冰机4的液态制冷剂进行换热，使得液态制冷剂降温，气态制冷剂预热，发生吸收器1的工质溶液出口管17通过喷淋泵6连接至发生吸收器1的工质溶液进口管18。
30.如图2所示，发生吸收器1包括壳体11、第一管箱12和第二管箱13，第一管箱12和第二管箱13位于壳体11的两端，第一管箱12和第二管箱13之间设有多组空心换热板14，多组空心换热板14连通第一管箱12和第二管箱13，第一管箱12的下端设有热源进口管15，第二管箱13的上端设有热源出口管16，壳体11底端的工质溶液出口管17通过喷淋泵6连接至壳体11顶端的工质溶液进口管18，利用喷淋泵6实现溶液内部循环，增强发生、吸收的效果，发生吸收器1气态制冷剂进口管19位于壳体11上端，工质溶液进口管18的底端设有喷淋管110，喷淋管110底端均布有喷头，低品位热源通过热源进口管15进入发生吸收器1的壳体11中，使壳程内的工质对加热，加热一定程度后工质对快速析出气相制冷剂，经由冷凝器2冷凝后进入储液罐3内存储，待需要制冰时，液相制冷剂经过阀门进入制冰机4内制冰，循环水通过热源进口管15进入发生吸收器1中进行吸收气相制冷剂，循环水通过管道15进入发生吸收器内，利用换热板14与工质对进行换热，转移工质对吸收气态制冷剂时放出的热量，促进吸收过程。循环水位于空心换热板14内侧，工质对处于换热板14外侧，实现制冷剂循环。
31.如图3所示，换热板14沿壳体11中轴线对称且竖直地分布在壳体11内，换热板14沿竖直方向呈折线形，换热板14内部空心，热源在换热板14内流动，且换热板14的表面设有均匀的凸起，以增大换热面积并可使吸附式固态均匀分布于其表面。
32.热源进口管15或热源出口管16均通过三通阀分别连接高温水管和低温水管，便于人为控制进入发生吸收器1的热源，节约能源，发生吸收器1上端的气态制冷剂出口管111中设有除沫器112，使得汽沫分离，发生吸收器1底端的工质溶液出口管17中设有储液器113，避免喷淋泵6空转。
33.本实施例中的新型热驱动吸收式制冰方法，利用上述的新型热驱动吸收式制冰机4组，其步骤包括：
34.(1)当处于制冰准备阶段时，发生吸收器1液位为壳程体积的80％，喷淋泵6开启。随着热源的加热，此时发生吸收器1内的液位逐步降低并将处于固态工质析出的临界状态。临界状态的溶液由喷淋泵6提压送至发生吸收器1顶部喷淋，雾状分布在换热板14上进行换热，随着液膜中气态制冷剂蒸出，溶液中将析出固态工质分布在换热板14上，当喷淋泵6运行时，新的液膜会冲刷带走固态工质，并溶解在发生吸收器1下部溶液中。
35.(2)直至发生吸收器1液位降低至壳程体积的20％时关闭喷淋泵6，切换三通调节阀，使得热源进口管15连接低温循环水。此时换热板14上分布有固态工质，发生吸收器1蒸发出气态制冷剂进入设备2中冷凝为高压常温液态制冷剂，直至储液罐3中储有壳程体积的80％液位的液相制冷冰剂，机组处于制冰准备阶段，以上步骤持续半小时。
36.(3)当机组需要制冰时，开启喷淋泵6，储液罐3中80％液位的液态制冷剂通过阀门减压膨胀进入制冰机4内制冰。膨胀后的气态制冷剂经设备9后回到发生吸收器1内。随着换热板14上均匀分布的固态工质吸附气态制冷剂，以及喷淋泵6的喷淋效果、低温循环水的换热效果，此时发生吸收器1处于快速吸收状态，致使蒸发器内拥有较低的制冷温度。机组处于制冰及养冰状态。
37.(4)随着储液罐3中的液态制冷剂消耗完毕，整个制冰阶段结束，冰块形成。当制冰机4处于冰块脱模状态、冰块输送至冰库状态时，循环上述步骤使储液罐3中恢复液位，即可开启次轮制冰。
38.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。