[发明专利]利用余热实现冷热联供的装置及其冷热联供方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种化学吸附技术领域的冷热联供的装置及其方法，具体是一种利用余热实现冷热联供的装置及其冷热联供方法。 

背景技术

我们日常生活中离不开能源利用，我们需要制冷空调，也需要供热水和采暖。这其中消耗了大量电力和燃气，据报道这些一次能源的能量消耗约占全国能源总消耗的30％。一次能源主要是煤、石油、天然气，将它们转化为电力的转化效率一般为30~40％，未转化的能源则变成了余热，如果不加利用则余热变成了废热。如果将这些余热回收利用，余热将是一笔可观的能源。现在我国已经把能源资源置于战略高度，并确定了“开发与节约并重，近期以节约为主”的能源方针。节约减排已经成为我国未来可持续发展的基石。因此，回收利用工厂余热以及开发利用可再生能源已成为许多机械类产品的研发突破点。 

经过对现有技术的检索发现，雀巢英国公司根据水和生石灰化学反应产生热量的原理推出330ml新概念“自动加热牛奶咖啡罐”，且大约3分钟饮料即可达到60℃；日本日清公司利用金属氧化放热原理开发了一种自热方便面罐头，可使罐内面条5min内煮熟；日本还有一些食品厂家利用水和硝酸铵或氯化铵、硝酸铵与碳酸钠、氯化钙和尿素发生吸热化学反应可获得制冷效果的原理来生产自冷罐头等等。 

另外经检索发现，上海华东食品饮料工业研究所采用吸冷吸热化学反应原理成功研制了新一代“自冷(自热)式饮料易拉罐”；江苏徐州今米房自热食品有限公司、味食府自热食品公司、江苏远鸿食品有限公司、福建旺禾食品有限公司等，也都已研发出自热米饭并且在生产和市场运作上取得了足够的经验。而上述现有技术的产品结构简单，采用无法回收利用的简易一次性材料，一方面冷热联供的效果不稳定，同时因为不可循环利用，造成的环境污染更抵消了能源节约所带来的技术效果。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种利用余热实现冷热联供的装置及其冷热联供方法，依靠金属盐与氨的化学反应解析热来制冷，可反复使用；现有技术中解析热约为氨蒸发焓的2倍，相比现有技术，本发明提高了单位体积的制冷量，提高了联供效率的同时产品体积小巧便携。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

本发明所涉及利用余热实现冷热联供的装置包括：第一吸附反应器、第二吸附反应器、阀门、连接管道和传热翅片，其中：第一吸附反应器和第二吸附反应器之间通过连接管道和阀门相连接，在第一吸附反应器和第二吸附反应器的外部均设有若干传热翅片。 

所述的第一吸附反应器和第二吸附反应器为不锈钢制成的圆柱形结构。 

所述的阀门为真空阀门，由于在制冷阶段系统处于低压状态。 

所述的传热翅片为不锈钢制成的螺旋翅片结构。 

所述的第一吸附反应器内填充有圆柱形块状的重金属盐吸附剂和氨气，其中：重金属盐吸附剂的组分及质量百分比为65％氯化锰和35％膨胀石墨，氨气与氯化锰的摩尔比为6∶1。 

所述的重金属盐吸附剂通过将膨胀石墨经过800℃高温处理后与氯化锰溶液充分搅拌混合烘干后制成。 

所述的第二吸附反应器内填充有圆柱形块状的卤盐吸附剂和氨气，其中：卤盐吸附剂的组分及质量百分比为65％溴化钠和35％膨胀石墨，氨气与溴化钠的摩尔比为5.25∶1。 

所述的卤盐吸附剂通过将膨胀石墨经过800℃高温处理后与溴化钠溶液充分搅拌混合烘干后制成。 

本发明所涉及的如上述利用余热实现冷热联供装置的冷热联供方法，包括以下步骤。 

第一步、打开填充有氨气、氯化锰和膨胀石墨的第一吸附反应器和填充有氨气、溴化钠和膨胀石墨的第二吸附反应器之间的阀门，并利用低品位热源对第一吸附反应器加热20～30分钟，分别使得第一吸附反应器中进行第一分解反应、第二吸附反应器中进行第一化合反应。 

所述的低品位热源是指家用电器余热或太阳能。 

所述的第一分解反应是指在第一吸附反应器中氯化锰氨络合物MnCl₂·6NH₃ 吸热分解生成MnCl₂·2NH₃和NH₃，化学反应式如下： 

其中的反应焓ΔH_MnCl2为2924kJ/kg(NH₃)，即在上式化学反应中单位质量的NH₃参加反应需要吸收热量2924kJ。