一种储能制冷系统及其控制方法与流程

文档序号:14172629阅读:280来源:国知局

本发明涉及能源利用技术领域,尤其涉及一种储能制冷系统,以及上述储能制冷系统的控制方法。



背景技术:

我国能源和环保问题所受到的关注日益增加,节能减排和发展可再生能源成为重中之重。

工业废热的利用是节能减排的一个主要方向,但目前仅高温热源的利用较为完善,中低温热源由于热品位较低,一般难以应用。此外,可再生能源电力由于受地理条件和自然条件的限制,一般具有间歇性和不稳定性,使其推广应用受到一定的阻碍;电网负荷由于用户端规律性生产或作息习惯造成的峰谷差也不断加大,对供电端的安全和高效运行造成一定的影响;而储能技术是解决可再生能源电力消纳、平抑负荷峰谷差的一个重要手段。因此,发展低品位热源驱动的储能技术对解决上述问题具有十分重要的意义。



技术实现要素:

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种储能制冷系统,旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明的另一个目的是提供一种储能制冷系统的控制方法,旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种储能制冷系统,其包括:依次连接构成循环回路的浓氨水储罐、发生器、分离器、冷凝器、液氨储罐、节流阀、蒸发器和吸收器,其中,所述冷凝器与所述分离器上部的第一出口连通,所述发生器与低品位热源连接;在所述浓氨水储罐和所述发生器之间设置有第一控制阀,在所述冷凝器和所述液氨储罐之间设置有第二控制阀,在所述液氨储罐和所述节流阀之间设置有第三控制阀,在所述吸收器和所述浓氨水储罐之间设置有第六控制阀,在所述循环回路上还设置有第一驱动泵;

还包括依次连接构成稀氨支路的稀氨水储罐和换热盘管,其中,所述换热盘管位于所述液氨储罐内,所述稀氨支路的两端分别与所述分离器和所述吸收器连接,其中,所述稀氨支路与所述分离器底部的第二出口连通,在所述稀氨水储罐和所述分离器之间设置有第四控制阀,在所述稀氨水储罐和所述换热盘管之间设置有第五控制阀,在所述稀氨支路上还设置有第二驱动泵。

其中,还包括控制器,所述第一驱动泵、所述第二驱动泵、所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀、所述第四控制阀、所述第五控制阀和所述第六控制阀分别与所述控制器连接。

其中,所述低品位热能包括中低温光热、地热,以及工厂生产过程中产生的余热、废热。

其中,还包括第一供冷循环回路,所述冷凝器位于该第一供冷循环回路上,在该第一供冷循环回路上还设置有冷却塔或风冷器。

其中,还包括第二供冷循环回路,所述吸收器位于该第二供冷循环回路上,所述冷却塔或所述风冷器也设置在所述第二供冷循环回路上。

其中,所述储能制冷系统由电网低谷电力或可再生能源电力供电。

其中,所述液氨储罐和所述稀氨水储罐的罐壁外部均设置有保温层。

本发明还提供了一种储能制冷系统的控制方法,其包括储能模式和制冷模式:

在储能模式下,开启第一控制阀、第二控制阀和第四控制阀,关闭第三控制阀、第五控制阀、第六控制阀,使浓氨水储罐内的浓氨水进入发生器中吸热升温,然后经分离器分离为高压氨蒸气和热稀氨水,高压氨蒸气经冷凝器冷却液化后储存于液氨储罐内,热稀氨水储存于稀氨水储罐内;

在制冷模式下,关闭第一控制阀、第二控制阀和第四控制阀,开启第三控制阀、第五控制阀、第六控制阀,使热稀氨水进入位于所述液氨储罐的换热盘管内与所述液氨储罐内的液氨进行热交换,使所述液氨储罐内的液氨蒸发增压后进入节流阀膨胀降温后成为气液两相流,所述气液两相流进入蒸发器吸热膨胀后再进入吸收器,在所述吸收器内与从所述换热盘管内流出的稀氨水混合形成浓氨水并流回至浓氨水储罐内,所述气液两相流在蒸发器内吸热的同时提供冷量,实现制冷。

(三)有益效果

本发明所提供的储能制冷系统通过将低品位热能储存于高压液氨和热氨水中,并在需要的时候以冷能的形式释放出来,从而有利于促进低品热能的综合利用。

附图说明

图1是根据本发明的一种储能制冷系统的优选实施例的结构示意图;

图中,1:浓氨水储罐;2:发生器;3:分离器;4:冷凝器;5:液氨储罐;6:稀氨水储罐;7:节流阀;8:蒸发器;9:吸收器;10:蓄冷水箱;11:冷却塔;12:第一控制阀;13:第二控制阀;14:第三控制阀;15:第四控制阀;16:第五控制阀;17:第一驱动泵;18:第二驱动泵;19:第六控制阀;20:换热盘管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了根据本发明的一种储能制冷系统的一个优选实施例。如图所示,该储能制冷系统包括依次连接构成循环回路的浓氨水储罐1、发生器2、分离器3、冷凝器4、液氨储罐5、节流阀7、蒸发器8和吸收器9。其中,冷凝器4与分离器3顶部的第一出口连通,发生器2与低品位热源连接。在浓氨水储罐1和发生器2之间设置有第一控制阀12,在冷凝器4和液氨储罐5之间设置有第二控制阀13,在液氨储罐5和节流阀7之间设置有第三控制阀14,在吸收器9和浓氨水储罐1之间设置有第六控制阀19,在循环回路上还设置有驱动循环回路内的流通介质的第一驱动泵17。该储能制冷系统还包括依次连接构成稀氨支路的稀氨水罐6和换热盘管20,其中,换热盘管20位于液氨储罐5内,稀氨支路的两端分别与分离器3和吸收器9连接,其中,稀氨支路与分离器3底部的第二出口连通,在稀氨水储罐6和分离器3之间设置有第四控制阀15,在稀氨水储罐6和换热盘管20之间设置有第五控制阀16,在稀氨支路上还设置有用于驱动稀氨支路的流通介质的第二驱动泵18。

该储能制冷系统包括两种工作模式:储能模式和制冷模式。使用时,首先开启储能模式,即开启第一控制阀12、第二控制阀13和第四控制阀15,关闭第三控制阀14、第五控制阀16和第六控制阀19,并开启第一驱动泵17,使得浓氨水储罐1中的浓氨水在第一驱动泵17的驱动下进入发生器2中,经热源加热后进入分离器3,并在分离器3中分离为高压氨气和热稀氨水,热稀氨水经底部的第二出口向下进入稀氨水储罐6中存储,高压氨气经顶部的第一出口进入冷凝器4中,在冷凝器4的冷却下液化为液氨,然后进入液氨储罐5中存储,储能模式完成。储能模式完成后,液氨和热稀氨水分别在液氨储罐5与稀氨水储罐6中暂存。

当需要制冷时,开启制冷模式,即关闭第一控制阀12、第二控制阀13和第四控制阀15,开启第三控制阀14、第五控制阀16和第六控制阀19,并开启第二驱动泵18,以使得稀氨灌6中的稀氨水在第二驱动泵18的驱动下进入位于液氨储罐5内的换热盘管20内,从而使得液氨储罐5内的液氨蒸发增压后进入节流阀7膨胀降温,成为气液两相流后进入蒸发器8吸热膨胀,蒸发器8排出的乏氨气进入吸收器9,在吸收器9内与从换热盘管20内流出的稀氨水混合形成浓氨水并流回至浓氨水储罐1内存储。液氨在蒸发器8内吸热的同时提供冷量,实现制冷,例如可将冷量通过冷媒介质(例如水)的形式储存于蓄冷水箱10中。

本发明所提供的储能制冷系统通过将低品位热源储存于高压液氨和热氨水中,并在需要的时候以冷能的形式释放出来,从而有利于促进低品热能和可再生能源的综合利用。

优选地,该储能制冷系统还包括控制器(未示出),第一驱动泵17、第二驱动泵18、第一控制阀12、第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀15、第五控制阀16和第六控制阀19分别与控制器连接,以分别在控制器的控制下开启或关闭。

具体地,低品位热源在这里指的是温度较低不便于直接利用的热源,例如中低温光热、地热,工厂生产过程中产生的大量的余热、废热。

进一步地,为了促使从蒸发器8排出的乏氨气充分与从换热盘管20流出的稀氨水混合形成浓氨水,优选该储能制冷系统还包括第一供冷循环回路,冷凝器4位于该第一供冷循环回路上,在该第一供冷循环回路上还设置有冷却塔11或风冷器。此外,优选该储能制冷系统还包括第二供冷循环回路,吸收器9、冷却塔11或风冷器位于该第二供冷循环回路上。

优选地,该储能制冷系统由电网低谷电力或可再生能源电力供电,以协助电网调峰或促进可再生能源消纳,。

此外,为了防止液氨储罐5和稀氨水储罐6中所储存的热量产生损失,优选液氨储罐5和稀氨水储罐6的罐壁外部均设置有保温层。

本发明还公开了一种上述储能制冷系统的控制方法,其包括储能模式和制冷模式,

在储能模式下,开启第一控制阀12、第二控制阀13和第四控制阀15,关闭第三控制阀14、第五控制阀16和第六控制阀19,使浓氨水储罐1内的浓氨水进入发生器2中吸热升温,然后经分离器3分离为高压氨蒸气和热稀氨水,高压氨蒸气经冷凝器4冷却液化后储存于液氨储罐5中,热稀氨水储存于稀氨水储罐6内;

在制冷模式下,关闭第一控制阀12、第二控制阀13和第四控制阀15,开启第三控制阀14、第五控制阀16和第六控制阀19,使热稀氨水进入位于液氨储罐5的换热盘管20内与液氨储罐5内的液氨进行热交换,使液氨储罐5内的液氨蒸发增压后进入节流阀7膨胀降温后成为气液两相流,所述气液两相流进入蒸发器8吸热膨胀后进入吸收器9,与从换热盘管20内流出的稀氨水混合形成浓氨水并流回至浓氨水储罐1内;液氨在蒸发器88内吸收冷媒介质(例如水)的热量的同时提供冷量,实现制冷。

当采用光热和光伏驱动,储能模式在日间开启,制冷模式在夜间开启,当采用电网低谷电力和其他热能供能时,储能模式在夜间开启,制冷模式在日间开启。

以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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