一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置及回收方法

技术领域

本发明涉及吸收式制冷装置技术领域，尤其涉及一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置及回收方法。

背景技术

氨水吸收式制冷是一种以热能为动力的制冷方式，在蒸汽压缩制冷的出现以前曾被广泛应用，氨水吸收式制冷的特点是直接以热能为动力，只需消耗少量的辅助电能，便可实现制冷，另外，氨水吸收式制冷的制冷温度范围大，不仅可在空调工况下运行，而且能在制冷温度在摄氏零下的各种工业制冷中得到应用，因此，在有余热的条件下，可利用氨水吸收式制冷装置实现多数的制冷要求，使废热得到再利用，达到节能的目的。

然而，现有的氨水吸收式制冷的制冷系数低，且换热设备体积庞大，投资成本高，所以在使用场合上受到了很大的限制，并且由于制冷系数低，因此被分馏时放出的热量和从蒸发器出来的低温氨气的冷量没有得到充分利用，从而导致利用率较低，因此，急需一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中提出的问题，而提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置及回收方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置，包括机箱，还包括：内部设有溶液管的余热发生器，安装在所述机箱内；提馏器，安装在所述余热发生器上；回热器，设置在所述提馏器内，且输入端与所述余热发生器内溶液管的出液口连接；溶液节流阀，输入端与所述回热器的输出端连接；热交换器，内部管道的输入端与所述溶液节流阀的输出端连接；吸收器，输入端与所述热交换器内部管道的输出端连接；溶液泵，输入端与所述吸收器的输出端连接；精馏器，输入端与所述溶液泵的输出端连接，其中，所述精馏器的输出端与热交换器腔体的输入端连接，所述热交换器腔体的输出端与提馏器的回液口通过回液管连接，所述提馏器的底部与余热发生器的汽液进出口连接，所述提馏器的顶部与精馏器氨蒸汽通道的输入端连接；冷凝器，输入端与所述精馏器氨蒸汽通道的输出端连接；内部设有液氨通管的回冷器，输入端通过第一节流阀与所述冷凝器的输出端连接；蒸发器，输入端通过第二节流阀与所述回冷器内液氨通管的输出端连接，其中，所述蒸发器的输出端与回冷器腔体的输入端连接，所述回冷器腔体的输出端与热交换器的腔体下端连接。

为了便于达到更好的回热效果，优选地，所述提馏器与回热器为一体化设计，所述提馏器由多个塔板与圆筒罐组成，所述精馏器设置在圆筒罐内。

为了便于进一步提高回热效果，进一步地，所述回热器的形状呈螺旋设计，所述塔板上设有螺旋槽，所述回热器安装在螺旋槽内。

为了便于提高热交换效率，优选地，所述溶液管呈蛇形形状安装在余热发生器内，且内外壁上均设有螺纹槽。

为了便于强化列管内溶液与空腔内溶液之间的换热，优选地，所述热交换器为管壳式结构，由圆筒罐体及列管组成，所述热交换器呈竖直放置在机箱内，所述热交换器靠近列管顶部上设有布液器，所述布液器与列管相连通，来自所述溶液节流阀的溶液经过布液器靠近自重均匀沿列管内部流下，再由底部出口进入到吸收器内，来自所述精馏器的溶液流进热交换器的空腔内，且由下向上通过出液口进入到提馏器内。

为了便于合理布置安装空间，进一步地，所述蒸发器由外壳与内管组成，所述外壳与内管呈弯曲设计。

为了便于载冷剂与制冷剂之间的换热，更进一步地是，所述机箱靠近蒸发器的一侧安装有送冷终端、载冷泵，所述载冷泵的进出口分别与蒸发器外壳的出口和送冷终端的进口连接，所述送冷终端的出口与蒸发器外壳的进口连接。

为了便于进一步强化冷量的回收利用，优选地，所述回冷器内液氨通管的表面均匀分布有三维肋片。

为了便于对输入余热发生器的尾气进行过滤，同时便于对滤板进行拆装，进一步地，所述余热发生器的进气口内设有滤板，所述滤板通过螺纹与余热发生器可拆卸连接。

一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置的回收方法，主要包括以下步骤：

S1：来自溶液管溶液出口的高温氨水稀溶液进入回热器内，与被送入余热发生器的较低温度的氨水浓溶液进行换热，温度降低后再由回热器出来，经溶液节流阀进入热交换器的内部管道内，然后进行氨的吸收与换热，然后再从热交换器内部管道的底部流出，进入到吸收器内进行进一步的氨的吸收，同时散出吸收产生的热量；

S2：从吸收器出来后的氨水浓溶液被溶液泵送至精馏器的溶液通道内，与来自余热发生器的氨水混合蒸汽进行换热，精馏过程中水分在精馏器溶液通道的外表面冷凝析出，并且放出热量，这些热量传给回热器内的溶液，吸热后的溶液再进入热交换器的空腔内，进一步吸收热交换器内部管道内稀溶液在吸收氨气时放出的热量，然后进入到提馏器内，在此再进一步吸收热量；

S3：同时，来自余热发生器空腔的氨水混合蒸汽经汽液进出口进入提馏器内，精馏后的高纯度氨气进入冷凝器，经过散热冷凝成液氨，液氨经第一节流阀进入回冷器的液氨通管内进行换热，出来后再经第二节流阀进入蒸发器内，由蒸发器出来的氨蒸汽在进入回冷器的空腔内进行换热，换热后再进入到热交换器的空腔及吸收器内，被氨水溶液吸收，在此氨被并入上述的氨水溶液循环回路中，最后再进入余热发生器内，由此往复，即可完成氨的循环；

S4：同时，载冷剂在载冷泵的驱动下，在蒸发器及送冷终端之间循环，从而使载冷剂与制冷剂之间进行循环换热，由此往复即可对尾气进行中的余热进行回收利用。

与现有技术相比，本发明提供了一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置，具备以下有益效果：

1、该种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置，在氨水溶液循环回路的过程中，从溶液泵出来的冷却后的高浓度氨水溶液，在被送回余热发生器进行加热的过程中，可以对余热进行充分的利用，另外，由蒸发器出来的低温氨蒸汽与冷凝器出来的液氨在回冷器内进行了冷量的回收，正是对这些热量及冷量的有效利用，使得在单位制冷量下，余热发生器的输入热负荷得到降低，因此本装置的热力系数得到了有效的提高，节能效果显著。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明由氨水溶液的循环回路和氨的循环回路组成，在氨水溶液循环回路中从溶液泵出来的冷却后的高浓度氨水溶液，在被送回余热发生器进行加热的过程中，充分利用了回热器、精馏器、热交换器及提馏器的热量，由蒸发器出来的低温氨蒸汽与冷凝器出来的液氨在回冷器内进行了冷量的回收，有效地提高了本装置的制冷系数，本发明可应用在有余热场合的尾气排放上，也可应用于所有燃烧系统所排出的尾气，从而适用性较广，适于推广使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置中提馏器与回热器的爆炸图；

图3为本发明提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置中蒸发器与内管的结构示意图；

图4为本发明提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置图1中A部分的结构示意图；

图5为本发明提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置图1中B部分的结构示意图；

图6为本发明提出的一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置图1中C部分的结构示意图。

图中：1、机箱；2、余热发生器；201、溶液管；202、滤板；3、提馏器；301、回液管；302、螺旋槽；4、回热器；5、热交换器；501、布液器；6、吸收器；7、溶液泵；8、精馏器；10、冷凝器；11、溶液节流阀；12、第一节流阀；13、回冷器；14、液氨通管；15、三维肋片；16、蒸发器；17、内管；18、载冷泵；19、送冷终端；20、第二节流阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参照图1-图6，一种化工装置放空尾气处理余热回收氨吸收式制冷装置，包括机箱1，还包括：内部设有溶液管201的余热发生器2，安装在机箱1内；提馏器3，安装在余热发生器2上；回热器4，设置在提馏器3内，且输入端与余热发生器2内溶液管201的出液口连接；溶液节流阀11，输入端与回热器4的输出端连接；热交换器5，内部管道的输入端与溶液节流阀11的输出端连接；吸收器6，输入端与热交换器5内部管道的输出端连接；溶液泵7，输入端与吸收器6的输出端连接；精馏器8，输入端与溶液泵7的输出端连接，其中，精馏器8的输出端与热交换器5腔体的输入端连接，热交换器5腔体的输出端与提馏器3的回液口通过回液管301连接，提馏器3的底部与余热发生器2的汽液进出口连接，提馏器3的顶部与精馏器8氨蒸汽通道的输入端连接；冷凝器10，输入端与精馏器8氨蒸汽通道的输出端连接；内部设有液氨通管14的回冷器13，输入端通过第一节流阀12与冷凝器10的输出端连接；蒸发器16，输入端通过第二节流阀20与回冷器13内液氨通管14的输出端连接，其中，蒸发器16的输出端与回冷器13腔体的输入端连接，回冷器13腔体的输出端与热交换器5的腔体下端连接；

提馏器3与回热器4为一体化设计，提馏器3由多个塔板与圆筒罐组成，精馏器8设置在圆筒罐内；

回热器4的形状呈螺旋设计，塔板上设有螺旋槽302，回热器4安装在螺旋槽302内；

溶液管201呈蛇形形状安装在余热发生器2内，且内外壁上均设有螺纹槽；

热交换器5为管壳式结构，由圆筒罐体及列管组成，热交换器5呈竖直放置在机箱1内，热交换器5靠近列管顶部上设有布液器501，布液器501与列管相连通，来自溶液节流阀11的溶液经过布液器501靠近自重均匀沿列管内部流下，再由底部出口进入到吸收器6内，来自精馏器8的溶液流进热交换器5的空腔内，且由下向上通过出液口进入到提馏器3内；

蒸发器16由外壳与内管17组成，外壳与内管17呈弯曲设计；

机箱1靠近蒸发器16的一侧安装有送冷终端19、载冷泵18，载冷泵18的进出口分别与蒸发器16外壳的出口和送冷终端19的进口连接，送冷终端19的出口与蒸发器16外壳的进口连接；

回冷器13内液氨通管14的表面均匀分布有三维肋片15；

余热发生器2的进气口内设有滤板202，滤板202通过螺纹与余热发生器2可拆卸连接。

工作流程：来自余热发生器2溶液管201溶液出口的高温氨水稀溶液进入回热器4内，与被送回余热发生器2的较低温度的氨水浓溶液进行换热，温度降低后再由回热器4出来，经溶液节流阀11进入热交换器5的内部管道内，然后进行氨的吸收与换热，然后再由热交换器5内部管道的底部流出，进入到吸收器6内进行进一步的氨的吸收，同时散出吸收产生的热量，从吸收器6出来后的氨水浓溶液进入溶液泵7，被溶液泵7送至精馏器8的溶液通道内，在此与来自余热发生器2的氨水混合蒸汽进行换热，精馏过程中水分在精馏器8溶液通道的外表面冷凝析出，并且放出热量，这些热量传给回热器4内的溶液，吸热后的溶液再进入热交换器5的空腔内，进一步吸收热交换器5内部管道内稀溶液在吸收氨气时放出的热量，然后进入到提馏器3内，在此再进一步吸收热量，最后再进入余热发生器2，由此往复，即可完成氨水溶液的循环；

同时，来自余热发生器2空腔的氨水混合蒸汽经汽液进出口进入提馏器3内，出来后再进入精馏器8进行混合蒸汽中水分的分离，精馏后的高纯度氨气进入冷凝器10，经过散热冷凝成液氨，液氨经第一节流阀12进入回冷器13的液氨通管14内进行换热，出来后再经第二节流阀20进入蒸发器16内，由蒸发器16出来的氨蒸汽在进入回冷器13的空腔内进行换热，换热后再进入到热交换器5的空腔及吸收器6内，被氨水溶液吸收，在此氨被并入上述的氨水溶液循环回路中，最后再进入余热发生器2内，由此往复，即可完成氨的循环。

回冷器13内液氨通管14的表面均匀分布有三维肋片15，进一步强化了冷量的回收利用，来自蒸发器16的低温氨蒸汽与来自冷凝器10的液氨在液氨通管14内进行换热。

回热器4与提馏器3为一体化结构，提馏器3由多个塔板与圆筒罐组成，塔板与外圆筒罐的轴线垂直，并沿轴向以一定的间隔平行排列，塔板的圆周与外圆筒罐内壁紧密接触，回热器4为螺旋盘管，盘绕在塔板的层与层之间，塔板上设有螺旋槽302，回热器4安装在螺旋槽302内，这有利于塔板上的溶液流在螺旋盘管上，与螺旋盘管内的溶液进行换热，这样的一体化结构的特点是：使流回余热发生器2的溶液不仅与离开余热发生器2的高温溶液进行了回热，而且还与离开余热发生器2的高温氨水混合蒸汽进行了回热，因而能达到更好的回热效果，有利于本装置热力系数的提高。

热交换器5为壳管式结构，且竖直放置，来自溶液节流阀11的氨水溶液在列管内流动，从列管顶部经过布液器501靠自重均匀沿各列管内壁流下，再由底部出口进入吸收器6，来自精馏器8的溶液在腔体流动，由下进上出后进入提馏器3内，由于列管内的氮水溶液吸收氨气时会产生热量，这些热量被空腔内的氨水溶液带走，且列管在内外壁上加工有螺纹槽，用来强化列管内溶液与空腔内溶液之间的换热。

蒸发器16由外壳与内管17组成，制冷剂走内管17，载冷剂走外壳，通过使外壳与内管17呈弯曲设计，以便合理布置安装空间，载冷剂在载冷泵18的驱动下，在蒸发器16及送冷终端19之间循环，以利于载冷剂与制冷剂之间的换热。

本发明由氨水溶液的循环回路和氨的循环回路组成，在氨水溶液循环回路中从溶液泵7出来的冷却后的高浓度氨水溶液，在被送回余热发生器2进行加热的过程中，充分利用了回热器4、精馏器8、热交换器5及提馏器3的热量，由蒸发器16出来的低温氨蒸汽与冷凝器10出来的液氨在回冷器13内进行了冷量的回收，有效地提高了本装置的制冷系数，本发明可应用在有余热场合的尾气排放上，也可应用于所有燃烧系统所排出的尾气，从而适用性较广，适于推广使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。