本發(fā)明屬于吸附式制冷與汽車尾氣處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的提高，目前市場(chǎng)上柴油車數(shù)目龐大，而其發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度較高，其中所含氮氧化物也較多，直接排放不僅造成能源浪費(fèi)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，與當(dāng)前世界能源與環(huán)境形勢(shì)不符?，F(xiàn)有柴油車制冷所采用的依然是傳統(tǒng)的機(jī)械壓縮式制冷方式，壓縮機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而造成油耗與排放的增加。

由于化石能源危機(jī)的出現(xiàn)和人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，“節(jié)能減排”已成為從事有關(guān)技術(shù)研發(fā)人員的指導(dǎo)思想。吸附式制冷作為一種可利用廢熱作為驅(qū)動(dòng)熱源的制冷方式，受到越來越多的關(guān)注，有學(xué)者想到利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的熱量來實(shí)現(xiàn)冷量供應(yīng)，設(shè)計(jì)并搭建了一套內(nèi)燃機(jī)煙氣余熱驅(qū)動(dòng)的沸石-水吸附式空調(diào)系統(tǒng)，該空調(diào)系統(tǒng)為機(jī)車駕駛室提供冷量。然而對(duì)于市場(chǎng)上的部分柴油機(jī)車(如冷藏車)，需要達(dá)到-18℃的制冷溫度，水不再適合做制冷劑，需要開發(fā)一套適用范圍更廣的系統(tǒng)。且柴油機(jī)車尾氣須經(jīng)過處理方可排放，選擇性催化還原法(scr)是減少汽車尾氣中氮氧化合物排放量最為有效、技術(shù)上也較為成熟的方法，現(xiàn)市場(chǎng)上的尾氣處理裝置中所采用的最常見的還原劑是尿素，且制冷與尾氣處理是兩套分別獨(dú)立的裝置。

氨作為另一種非氯氟烴類工質(zhì)，合成工藝成熟，價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于工業(yè)中，其odp值(臭氧耗減潛能值)和gwp值(全球變暖潛能值)均為0，不會(huì)對(duì)大氣臭氧層或生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，且適用于冷凍工況，是一種比較理想的制冷劑。同時(shí)，氨也能作為還原劑，與尾氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無(wú)污染的產(chǎn)物n2和h2o。因此，可設(shè)計(jì)一套用于柴油機(jī)車的制冷與除nox的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的廢熱，降低柴油機(jī)車制冷成本，同時(shí)對(duì)尾氣中的氮氧化物進(jìn)行處理，減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、冷凝器、吸附床和催化反應(yīng)器；

所述的吸附床經(jīng)第一總管分出第一支管和第二支管，其中，所述的第一支

管再分出第三支管和第四支管，所述的第三支管與所述的冷凝器連通，所

述的第四支管與所述的蒸發(fā)器連通，所述的儲(chǔ)液罐分別與所述的冷凝器和

所述的蒸發(fā)器連通，所述的第二支管與所述的催化反應(yīng)器連通；

煙氣入口經(jīng)第二總管分出第五支管和第六支管，其中，所述的第六支管與

所述的第五支管連通，所述的第五支管通入所述的吸附床，所述的吸附床

與所述的催化反應(yīng)器連通，所述的催化反應(yīng)器設(shè)有煙氣出口；

在與煙氣流動(dòng)垂直方向上，所述的吸附床的一側(cè)設(shè)有冷卻風(fēng)機(jī)，用于冷卻

所述的吸附床；

所述的吸附床內(nèi)填充有用于吸附制冷工質(zhì)氨的多鹽復(fù)合吸附劑。

優(yōu)選為，所述的儲(chǔ)液罐通過所述的第三支管與所述的冷凝器連通，所述的儲(chǔ)液罐通過所述的第四支管與所述的蒸發(fā)器連通。

優(yōu)選為，在所述的儲(chǔ)液罐與所述的冷凝器連通的所述的第三支管上、在所述的冷凝器與所述的第一支管連通的所述的第三支管上和在所述的蒸發(fā)器與所述的第一支管連通的所述的第四支管上均設(shè)有控制閥；在所述的儲(chǔ)液罐與所述的蒸發(fā)器連通的所述的第四支管上設(shè)有膨脹閥。

優(yōu)選為，所述的吸附床通過所述的第五支管與所述的催化反應(yīng)器連通。

優(yōu)選為，在靠近所述的吸附床兩側(cè)的所述的第五支管上和在所述的第六支管的兩端均設(shè)有控制閥。

優(yōu)選為，在所述的吸附床內(nèi)沿冷氣流動(dòng)方向上設(shè)有三層單元管層，其中，中間層設(shè)有7根所述的單元管，其余兩層均設(shè)有8根所述的單元管，所述的單元管為外徑42mm，壁厚1.5mm的無(wú)縫不銹鋼管，管間距為57mm，層間距為66mm，所述的單元管內(nèi)填充有用于吸附制冷工質(zhì)的多鹽復(fù)合吸附劑。

優(yōu)選為，所述的多鹽復(fù)合吸附劑為氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑或氯化銨/氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑。

優(yōu)選為，所述的氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑中氯化鈣與氯化錳的質(zhì)量比為1～7:1～7，氯化鈣/氯化錳和膨脹硫化石墨的質(zhì)量比為1～9:1。

優(yōu)選為，所述的氯化銨/氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑中氯化銨、氯化鈣、氯化錳的質(zhì)量比為1～7:1～7:1～7，氯化銨/氯化鈣/氯化錳和膨脹硫化石墨的質(zhì)量比為1～9:1。

本發(fā)明還公開一種上所述的基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)在柴油機(jī)車上的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

一、本發(fā)明的一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，通過在吸附床內(nèi)填充有吸附制冷工質(zhì)的多鹽復(fù)合吸附劑，且以氨為制冷工質(zhì)，利用汽車尾氣余熱實(shí)現(xiàn)吸附式制冷循環(huán)，提供冷凍工況；

二、本發(fā)明的一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，還設(shè)置有配套的催化反應(yīng)器，引入制冷系統(tǒng)少量的氨氣，以氨氣作為尾氣中nox的還原劑，實(shí)現(xiàn)尾氣的凈化，無(wú)需另設(shè)一套尾氣處理裝置及儲(chǔ)氨裝置；

三、本發(fā)明的一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，通過合理設(shè)置吸附式制冷循環(huán)與催化反應(yīng)器的連接關(guān)系及閥門控制方式，使得吸附式制冷循環(huán)和尾氣凈化均得以實(shí)現(xiàn)，且使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，更加小型化，更便于安裝在空間狹小的機(jī)車上。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣在吸附床中的流動(dòng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了更好的說明本發(fā)明，下方結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、冷凝器、吸附床和催化反應(yīng)器；所述的吸附床經(jīng)第一總管1分出第一支管2和第二支管3，其中，所述的第一支管2再分出第三支管4和第四支管5，所述的第三支管4與所述的冷凝器連通，所述的第四支管5與所述的蒸發(fā)器連通，所述的儲(chǔ)液罐通過所述的第三支管4與所述的冷凝器連通，所述的儲(chǔ)液罐通過所述的第四支管5與所述的蒸發(fā)器連通，所述的第二支管3與所述的催化反應(yīng)器連通；煙氣入口經(jīng)第二總管6分出第五支管7和第六支管8，其中，所述的第六支管8與所述的第五支管7連通，所述的第五支管7通入所述的吸附床，所述的吸附床通過所述的第五支管7與所述的催化反應(yīng)器連通，所述的催化反應(yīng)器設(shè)有煙氣出口；所述的吸附床內(nèi)填充有用于吸附制冷工質(zhì)氨的多鹽復(fù)合吸附劑。

發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)入吸附床，對(duì)吸附床進(jìn)行加熱，吸附床內(nèi)多鹽復(fù)合吸附劑與氨形成的絡(luò)合物受熱分解，解吸的氣態(tài)氨一部分流入冷凝器中冷凝成液態(tài)，儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐中，另一部分氣態(tài)氨通入催化反應(yīng)器，用于還原尾氣中的氮氧化物。當(dāng)啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)對(duì)吸附床進(jìn)行冷卻時(shí)，吸附床內(nèi)溫度降低，壓力減小，由于壓差作用，儲(chǔ)液罐中的液態(tài)氨將流入蒸發(fā)器，并在其中吸熱蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)冷量的輸出，蒸發(fā)得到的氣態(tài)氨一部分進(jìn)入吸附床，被多鹽復(fù)合吸附劑所吸附，形成一個(gè)完整的制冷循環(huán)，而另一部分的氣態(tài)氨通入催化反應(yīng)器，用于還原尾氣中的氮氧化物，生成無(wú)污染的產(chǎn)物，最后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣再排放到外界環(huán)境。

在所述的儲(chǔ)液罐與所述的冷凝器連通的所述的第三支管4上、在所述的冷凝器與所述的第一支管2連通的所述的第三支管4上和在所述的蒸發(fā)器與所述的第一支管2連通的所述的第四支管5上均設(shè)有控制閥，分別為va2、va3和va4；在所述的儲(chǔ)液罐與所述的蒸發(fā)器連通的所述的第四支管5上設(shè)有膨脹閥va1。在靠近所述的吸附床兩側(cè)的所述的第五支管7上和在所述的第六支管8的兩端均設(shè)有控制閥，分別為ve1、ve3、ve2和ve4。

在與煙氣流動(dòng)垂直方向上，所述的吸附床的一側(cè)設(shè)有冷卻風(fēng)機(jī)(圖中未標(biāo)出)。

在所述的吸附床內(nèi)沿冷氣流動(dòng)方向上設(shè)有三層單元管層(圖中未標(biāo)出)，其中，中間層設(shè)有7根所述的單元管，其余兩層均設(shè)有8根所述的單元管，所述的單元管為外徑42mm，壁厚1.5mm的無(wú)縫不銹鋼管，管間距為57mm，層間距為66mm，所述的單元管內(nèi)填充有用于吸附制冷工質(zhì)的多鹽復(fù)合吸附劑，填充密度為200～1000kg/m³，加熱過程所用的發(fā)動(dòng)機(jī)煙氣與冷卻過程所用的外界空氣都在單元管外流動(dòng)。

所述的多鹽復(fù)合吸附劑為氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑或氯化銨/氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑。其中，所述的氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑中氯化鈣與氯化錳的質(zhì)量比為1～7:1～7，氯化鈣/氯化錳和膨脹硫化石墨的質(zhì)量比為1～9:1。所述的氯化銨/氯化鈣/氯化錳/膨脹硫化石墨復(fù)合吸附劑中氯化銨、氯化鈣、氯化錳的質(zhì)量比為1～7:1～7:1～7，氯化銨/氯化鈣/氯化錳和膨脹硫化石墨的質(zhì)量比為1～9:1。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明一種基于多鹽復(fù)合吸附劑的制冷與除nox聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)在柴油機(jī)車上的應(yīng)用，其中，va1為氨用膨脹閥，va2-4為普通氨用閥門，ve1-4為煙氣閥門。本發(fā)明對(duì)蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、冷凝器、吸附床和催化反應(yīng)器以及相應(yīng)閥門的具體位置不作強(qiáng)制要求，根據(jù)具體的車輛空間做出合理安排；管路的布置方式亦根據(jù)實(shí)際情況而定。該循環(huán)可分為以下兩個(gè)過程：

一、吸附床的加熱解吸過程——打開煙氣閥門ve1、ve3，關(guān)閉煙氣閥門ve2、ve4，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)入吸附床殼體，對(duì)吸附床進(jìn)行加熱，煙氣在吸附床中的具體流動(dòng)方式，如圖2所示，被吸附床回收部分熱量后的低溫?zé)煔庠龠M(jìn)入催化反應(yīng)器中進(jìn)行污染物處理，打開閥門va3、va2，關(guān)閉閥門va1、va4，吸附床中單元管內(nèi)的固體吸附劑受熱溫度上升，氨解吸出來，一部分流入催化反應(yīng)器中還原尾氣中的氮氧化物，另一部分流入冷凝器中冷凝，儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐中。

二、吸附床的冷卻吸附過程——此過程中利用冷卻風(fēng)機(jī)對(duì)吸附床進(jìn)行冷卻降溫，打開煙氣閥門ve2、ve4，關(guān)閉煙氣閥門ve1、ve3，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣流經(jīng)第六支管，直接進(jìn)入催化反應(yīng)器中進(jìn)行污染物處理，打開閥門va1、va4，關(guān)閉閥門va3、va2，儲(chǔ)液罐中的液氨流經(jīng)膨脹閥va1，壓力和溫度均下降，再進(jìn)入蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)(蒸發(fā)器置于冷卻空間內(nèi)，故氨蒸發(fā)過程實(shí)現(xiàn)制冷)，流出的氨氣一小部分進(jìn)入催化反應(yīng)器中作還原劑，其余部分進(jìn)入吸附床，再與吸附床內(nèi)的多鹽復(fù)合吸附劑形成絡(luò)合物。

為了增強(qiáng)煙氣與吸附床內(nèi)多鹽吸附劑的換熱，吸附床內(nèi)裝有兩塊折流板，煙氣異側(cè)進(jìn)出，但同時(shí)也使煙氣流動(dòng)阻力增大。如圖2所示，h方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)煙氣流動(dòng)方向，c方向?yàn)槔鋮s空氣流動(dòng)方向，吸附床內(nèi)單元管沿c向分布有三層單元管層，中間層有7根單元管，其余兩層均為8根單元管，單元管采用外徑為42mm，壁厚1.5mm的無(wú)縫不銹鋼管。為了降低煙氣流動(dòng)阻力，經(jīng)過多次優(yōu)化，本實(shí)施例中間距s1為57mm，s2為66mm，保證發(fā)動(dòng)機(jī)余壓足以驅(qū)動(dòng)煙氣在吸附床內(nèi)以及管道中順暢流動(dòng)，最后排入外界環(huán)境。同時(shí)保證吸附床的結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)小型化，能夠安裝在空間十分有限的車輛上。沿c向僅分布三層單元管層可保證在炎熱夏季，環(huán)境溫度高的極端情況下吸附床仍有較好的冷卻效果，保證多鹽復(fù)合吸附劑所吸附的氨量，從而保證輸出的制冷量。沿c向可裝耗電量少，風(fēng)量大的軸流冷卻風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步增強(qiáng)冷卻效果，提高系統(tǒng)的制冷性能。

本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣通過煙氣管道進(jìn)入吸附床殼體內(nèi)，與單元管進(jìn)行熱交換后溫度降低，然后流經(jīng)催化反應(yīng)器，去除其中的氮氧化物，再排放到外界環(huán)境中。本發(fā)明適用于柴油機(jī)車，用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的廢熱來驅(qū)動(dòng)吸附式制冷裝置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷量輸出與除nox排放污染。

本發(fā)明所采用的多鹽復(fù)合吸附劑相對(duì)單鹽復(fù)合吸附劑而言，吸附過程與解吸過程的溫差明顯減小，所適用的溫度范圍更廣，從而保證在整個(gè)加熱解吸過程中都有氨源源不斷地從吸附床中解吸出來，分別供給scr裝置和制冷裝置，確保冷量的輸出以及排放的尾氣中氮氧化物的含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。

本發(fā)明將集制冷與除nox于一體，利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的熱量驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，運(yùn)行成本幾乎為零，符合當(dāng)前的能源與環(huán)境政策。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。