利用渔船柴油机尾气的海水制冰机

摘要

本发明涉及利用渔船柴油机尾气的海水制冰机，包括发生器、止回阀组、冷凝器、贮液罐、节流阀、海水冰输出装置且包含有蒸发器、PLC可编程控制器、尾气输入程控阀组、冷却水输入程控阀组，各发生器的制冷剂出口依次与止回阀组、冷凝器、贮液罐、节流阀与制冷输出装置中的蒸发器再经止回阀组回到各自发生器的制冷剂进口，PLC可编程控制器分别与尾气输入程控阀组和冷却水输入程控阀组连接，尾气输入程控阀组和冷却水输入程控阀组分别与各发生器连接，冷却水管经冷却水输入程控阀组与各发生器连接成回路，尾气输入管经尾气输入程控阀组与各发生器连接成回路。本发明真正实现连续制冷且制冷深度达到-25－-30℃，提高水产品的保鲜质量。

说明书

技术领域

本发明涉及制冷系统，具体涉及利用渔船柴油机尾气的海水制冰机，其中用4台发生器来吸附制冷。

背景技术

李定宇等人实用新型专利《海洋渔船柴油机尾气制冰机》(专利号99232616.8)是运用《双发生器吸附制冷系统》基本原理，采用“机械烟板阀”尾气切换机构的吸附制冷渔船制冰机。理论计算与实践都已证明，该渔船制冰机制冷量较小，制冷深度较浅，不能达到-20℃以下，不能实现海水制冰，更达不到足够的制冰量，不能满足海洋渔船捕捞保鲜的要求。并且，《双发生器吸附制冷系统》不能实现连续稳定地制冷，只能实现间歇性制冷，因此，不适合渔船制冰。此外，“机械烟板阀”尾气切换机构的结构复杂，加工精度高，加工难度大，其结果是制造成本高，工作故障率高，可靠性较差，在高温尾气(约400-500℃)与海水的交替作用下，很容易失效，成为渔船制冰机正常运行的主要障碍之一。以上问题是《海洋渔船柴油机尾气制冰机》的重大缺陷与隐患，也是至今该机不能投产供渔民使用的主要原因。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的缺陷与隐患的，运用《多发生器吸附制冷系统》基本原理，设计出用4台发生器吸附制冷来利用渔船柴油机尾气的海水制冰机，采用程控器+电动水阀+水封装置”的自动控制系统实施工作状态切换，能够实现-20--30℃连续稳定制冷，并且制冷量大为提高，而且切换机构结构简单，工作可靠，成本较低，对于功率为200kw的船用柴油机，利用其尾气制冷，制冷深度达到-25℃以下，制冷量达到10000kcal/h以上，24小时连续制海水冰量可以达到1-1.5T。能够满足海洋渔船捕捞保鲜的要求。

本发明的技术方案是：

利用渔船柴油机尾气的海水制冰机，包括发生器(1，2，3，4)、止回阀组(6，7)、冷凝器8、贮液罐9、节流阀10、海水冰输出装置12且包含有蒸发器11、PLC可编程控制器45、尾气输入程控阀组13、冷却水输入程控阀组14，所述4台发生器(1，2，3，4)中各发生器的制冷剂出口经止回阀组6与冷凝器8的制冷剂入口端连通，冷凝器8的制冷剂出口端同贮液罐9的进液口连通，而贮液罐的出口端经节流阀10与海水冰输出装置12中的蒸发器11的进液口连通，蒸发器11的制冷剂出口端经止回阀组7分别与各自发生器的制冷剂进口连通，PLC可编程控制器45分别与尾气输入程控阀组13和冷却水输入程控阀组14连接，尾气输入程控阀组13和冷却水输入程控阀组14分别与4台发生器(1，2，3，4)连接，冷却水管经冷却水输入程控阀组14与各发生器(1，2，3，4)连接成回路，尾气输入管经尾气输入程控阀组13与各发生器(1，2，3，4)连接成回路。

冷却水输入程控阀组由电动水阀组成，有4台发生器就对应用4个电动水阀，电动水阀可采用电磁阀或电动二工位三通球阀；尾气输入程控阀组由电动水阀组成，有4台发生器就对应用4个电动水阀。

所述发生器的外壳体26上设有尾气排出导管19、制冷剂氨气进入导管32、进水管27，发生器的内壳体24与外壳体26之间为保温层25，发生器的内壳体24用隔板将发生器内壳体24分成连通的二部分，水封装置放置在发生器内尾气或燃气输入通道的那部分，金属管单元放置在发生器另一部分内，内壳体中安装1个或并联一个以上的金属管单元23，金属管单元23内装翅片和吸附剂，翅片中心有上下贯通的透气芯管，金属管单元23外边留有空隙，透气芯管的上端与氨气出入导管32连通，外壳体26下部进水管27与内壳体24连通，再与溢流水管28连通，外壳体上部的尾气输入总导管29位于发生器的上方，经过尾气分导管36与发生器连通。

本发明运用《多发生器吸附制冷系统》基本原理，设计出“程控器+电动水阀+水封装置”的自动控制系统实施发生器工作状态切换，对发生器(1，2，3，4)实施程序控制如图1所示，使1台发生器处于加热解吸状态，其余3台发生器处于冷却吸附状态，并且按设定程序连续切换。即在四台发生器(1，2，3，4)中，由PLC可编程控制器45发出控制指令，对电动水阀(41，42，43，44)实施程序控制如图2所示，使电动水阀(41，42，43)处于进水状态，使电动水阀44处于排水状态，见图1。而电动水阀所具有二种工作状态见图3。此时，电动水阀(41，42，43)对应的水封装置(37，38，39)封闭了相应的尾气输入分导管(33，34，35)，使对应的发生器(1，2，3)充满冷却水而处于冷却吸附状态；与此同时，电动水阀44排完残留水，水封装置40处于开通状态，开启了尾气输入分导管36，使尾气进入发生器4，从而使发生器4处于加热解吸状态。当PLC可编程控制器45按设定时间发出切换指令后，电动水阀41切换为排水状态，对应的水封装置37开启了尾气输入分导管33，使尾气进入发生器1，发生器1处于加热解吸状态；与此同时，电动水阀44切换为进水状态，对应的水封装置40封闭了尾气输入分导管36，并使相应的发生器4充满了冷却水，进入冷却吸附状态。由于PLC可编程控制器45按设定程序与时间参数连续地发出切换指令，使每个电动水阀按设定程序与时间参数连续地进行切换，切换结果，总有一个电动水阀处于排水状态，相应的一个发生器处于加热解吸状态；与此同时总有三个电动水阀处于进水状态，相应的三个发生器处于冷却吸附状态。这样的连续切换，就能保证发生器连续稳定地进行平衡的吸附与解吸，从而保证制冷剂氨连续稳定地进行制冷循环，进而实现连续稳定地制冷，制冷深度可以达到-25℃以下，而制冷量决定于吸附与解吸的温度、压力、时间等因素，还取决于吸附剂的成分，装置，以及发生器的结构参数等多种因素。将这些相关因素进行优化，就能得到较大制冷量。

附图说明

图1为本发明海水制冰机切换机构结构示意图。

图2为本发明结构连接示意图。

图3a为单只电动水阀进水状态图。

图3b为单只电动水阀排水状态图。

图4为本发明中4只电动水阀工作时程序控制状态示意图。

图5为本发明中单台发生器处于加热解吸状态的结构示意图。

图中：1、2、3、4--发生器，6、7--止回阀组，8--冷凝器，9--贮液罐，10--节流阀，11--蒸发器，12--海水冰输出装置，13--尾气输入程控阀组，14--冷却水输入程控阀组，15--尾气输入，16--尾气排出，17--冷却水输入，18--冷却水溢流，19--尾气排出导管，23--金属管单元，24--内壳体，25--保温层，26--外壳体，27--进水管，28--溢流水管，29--尾气输入总导管，30--吸附进入氨气，31--解吸输出氨气，32--氨气出入导管，33、34、35、36--尾气输入分导管，37、38、39、40--水封装置，41、42、43、44--电动水阀，45--PLC可编程控制器，46-一残留水排出。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

由图2可知，本发明包括发生器(1，2，3，4)、冷凝器8、贮液罐9及海水冰输出装置12中包含蒸发器11，同时还有对发生器供热供水装置及自动控制装置。其结构特点是：所述尾气制冰机设4台发生器(1，2，3，4)，各发生器制冷剂气体导管经止回阀组6与冷凝器8的制冷剂入口端连通，而贮液罐的出液口经节流阀10与蒸发器11的进口端连通，蒸发器11的制冷剂出口端经止回阀组7分别同发生器(1，2，3，4)所述制冷剂导管连通，PLC可编程控制器45分别与尾气输入程控阀组13和冷却水输入程控阀组14连接，尾气输入程控阀组13和冷却水输入程控阀组14分别与4台发生器(1，2，3，4)连接，冷却水管经冷却水输入程控阀组14与各发生器(1，2，3，4)连接成回路，尾气输入管经尾气输入程控阀组13与各发生器(1，2，3，4)连接成回路。所述连通采用常规连通管实现。所述发生器(1，2，3，4)是指4台工作状态独立而又按设定程序要求进行工作状态切换的发生器，而单台发生器可由1个或多个发生器单元也就是金属管单元组成。由图1可知，由PLC可编程控制器45与电动水阀(41，42，43，44)构成冷却水输入程控阀组14，由PLC可编程控制器45与电动水阀(41，42，43，44)以及水封装置(37，38，39，40)构成尾气输入程控阀组13。PLC可编程控制器45按设定程序与时间参数发出指令，使电动水阀44处于排水状态，其余3只电动水阀(41，42，43)处于进水状态，见图4，排水状态的电动水阀44所对应的发生器4排出残留冷却水46，相应的水封装置40开启尾气输入分导管36，使尾气进入发生器4，发生器4处于加热解吸状态；与此同时，其余3台发生器中充满了冷却水，相应的3个水封装置(37，38，39)封闭了尾气输入分导管(33，34，35)，使尾气不能进入发生器(1，2，3)，发生器(1，2，3)处于冷却吸附状态。随着PLC可编程控制器45连续发出指令，每次均有两台发生器的工作状态发生切换：先前处于冷却吸附状态的发生器1切换为冷却吸附状态，先前处于加热解吸状态的发生器4切换为冷却吸附状态。每次切换结果，仍然是只有1台发生器处于加热解吸状态。其余3台发生器处于冷却吸附状态。PLC可编程控制器45连续发出切换指令，发生器(1，2，3，4)按指令实施切换，保证吸附制冷的连续性与稳定性。

本发明运用《多发生器吸附制冷系统》基本原理，设计出4台发生器吸附制冷渔船柴油机尾气海水制冰机以及由“程控器+电动水阀+水封装置”构成的切换自动控制系统对发生器(1，2，3，4)的工作状态实施控制与切换。可见图1中PLC可编程控制器45与电动水阀(41，42，43，44)以及水装置(37，38，39，40)共同构成的程序控制与执行机构，将图2中尾气输入程控阀组13与冷却水输入程控阀组14的功能要求具体化的控制与执行机构。尾气温度400-500℃，尾气与海水都是强烈的腐蚀介质，该机构从根本上解决了程控阀组必须耐高温、耐腐蚀的问题以及开启后必须保证尾气或冷却水畅通无阻，封闭以后必须不渗漏的传统难题。该机构还具有结构简单，工作可靠，成本较低，自动化程度高的特点。本发明中的4台发生器为吸附制冷中常见的外热式管壳发生器。程控阀组的核心器件为PLC可编程控制器，电动水阀与水封装置，其工作原理可靠，货源充分，加工量小，成本较低。

由以上可知，本发明是一种4台发生器吸附制冷渔船柴油机尾气海水制冰机，该机能实现真正的连续稳定制冷，制冷深度可达-25--30℃。

实施例：一种按图1和上述系统结构设计出的10000kcal/h  4台发生器吸附制冷渔船柴油机尾气海水制冰机，它包括冷凝器、贮液罐此处为液氨储罐，海水冰输出装置内含蒸发器及发生器，其中海水冰输出装置内含蒸发器、冷凝器、节流阀、液氨储罐等部件已有市场上成熟的系列化商品，按实施例具体要进行选购，将购买到PLC可编程控制器、电磁阀、导管和自行设计的带水封装置的发生器进行联接组装就成。

参见图1，图2与图5，所述自行设计的带水封装置的发生器(1，2，3，4)的结构为：发生器的外壳体26上设有排出导管19、制冷剂氨气进入导管32、进水管27，发生器的内壳体24与外壳体26之间为保温层25，发生器的内壳体24用隔板将发生器内壳体24分成连通的二部分，水封装置为水封浮筒，水封浮筒放置在发生器内尾气或燃气输入通道的那部分，金属管单元放置在发生器另一部分内，内壳体中安装4个并联一个以上的金属管单元23，多个金属管单元构成管组，金属管单元23内装翅片和吸附剂，翅片中心有上下贯通的透气芯管，金属管单元23外边留有空隙，作为制冷剂氨气输出31和氨气进入30的通道，透气芯管的上端与氨气出入导管32连通，外壳体26下部进水管27与内壳体24连通，再与溢流水管28连通，形成冷却水进出通道，并由PLC可编程控制器45与电动水阀共同实施对冷却水输入的程序控制。外壳体上部的尾气输入总导管29位于发生器(1，2，3，4)的上方，经过尾气分导管36与发生器4连通，形成尾气进出通道。

当电动水阀也就是电磁阀在PLC可编程控制器45发出输入冷却水时，尾气输入分导管与发生器中的水位同步上升，水位上升，水封浮筒也上升，水封浮筒上升到相应高度时，水封浮筒就完全关闭尾气输入分导管，尾气不能进入该发生器，使发生器处于冷却吸附状态；当电动水阀也就是电磁阀在PLC可编程控制器45发出排放掉发生器中的残留冷却水时，尾气输入分导管与发生器中的水位同步下降，水位下降，水封浮筒也下降，水封浮筒下降到相应高度时，尾气输入分导管被开启，尾气从尾气总导管中经尾气分导管进入发生器，使发生器处于加热吸附状态。

由发生器(1，2，3，4)--止回阀组6--冷凝器8--贮液罐9--节流阀10--海水冰输出装置12内含发生器11--止回阀组7，再回到发生器的通道为制冷剂氨的循环通道，其中冷凝器8和发生器(1，2，3，4)均以海水进行冷却。本发明的海水制冰机将海水冷冻制冰。

本发明利用200kw船用柴油机尾气为发生器热源，运用《多发生器吸附制冷系统》基本原理进行制冷。该机的制冷深度为-25--30℃，制冷量为10000-15000kcal/h，适用于海水制冰，制海水冰量为1-1.5T/24h。该机最大工作压力为1.35Mpa，以海水作为冷却水。该机制冷不采用损害自然环境的氟利昂，能满足以海水冷冻制冰的特殊要求，所制海水冰的数量与质量均与电动制冰机所制海水冰相同。所制海水冰可取代近代以来海洋渔船带淡水冰出海捕捞作业的传统方式，大大提高捕捞效率，降低捕捞成本，提高水产品的保鲜质量。同时，使用该尾气制冰机不会影响船用柴油机的输出功率，不增加油耗，达到节约能源、尾气利用、保护环境、提高水产品保鲜质量的目的。所以该尾气制冰机是典型的节能环保产品。