分段溶液吸收的微型分布式冷热电联供装置的制作方法

本实用新型属于热电冷三联供技术领域，特别是利用溶液蓄放热能力进行供热的分段溶液吸收的微型分布式冷热电联供装置。

背景技术：

以燃气内燃机作为主机，结合吸收式制冷机构成的热电冷三联供系统在楼宇型分布式系统中最为常见，该系统设备紧凑、流程简单、调节灵活、投资较小，尤其适用于单独工厂车间或小型办公场所。常规的吸收式制冷机以内燃机排烟作为驱动热源，低温热源以空气源为主，系统体现了较好的余热回收效果。然而，随着系统的不断推广应用，其在冬季供热工况下的问题也凸显出来。我国北方地区冬季室外环境温度较低，作为制冷机的低温热源，当环境空气温度低于5℃时，蒸发器表面结霜，传热热阻增大，系统运行效率降低。此时，如果环境温度持续降低至蒸发器内部工质蒸发的沸点，导致工质不能吸热，运行效果迅速恶化，若降低蒸发、吸收侧压力，溴化锂溶液极易结晶，吸收器及溶液管路易被堵塞，系统运行恶化，长时间运行将影响系统使用寿命。因此，在采暖季吸收式制冷机中的吸收器和蒸发器侧关闭，系统普遍以换热器形式运行，蒸发器侧关闭，系统内部处于一个压力水平，热量提升效果未得到有效发挥。

对结合吸收式制冷机的冷热电联供系统，为了保证冬季供热效果，应尽快解决低温热源冬季温度过低的问题，充分利用吸收式溶液浓度变化过程中蓄放热的特点，通过优化配置，发挥系统优势。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用溶液自身的蓄放热能力解决冬季供热问题的微型分布式冷热电联供装置，依据环境温度的条件通过对溶液吸收过程的放热量和空气源低品位热量的综合利用，解决冬夏工况冷热电联供的问题，提高装置使用效率。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种分段溶液吸收的微型分布式冷热电联供装置，其包括燃气内燃发电机组(1)、双效溴化锂吸收式制冷机系统、冷却塔(16)、及热用户供回水系统；所述燃气内燃发电机组(1)的排烟管道穿过双效溴化锂吸收式制冷机系统的高压溶液发生器(5)中，另一端通向排烟出口；所述的燃气内燃发电机组(1)缸套水的出口与水水换热器(2)相连，所述水水换热器(2)出口端与缸套水的进口相连；

所述的双效溴化锂吸收式制冷机系统包括高压溶液发生器(5)，所述的高压溶液发生器(5)的水蒸气管穿过低压溶液发生器(6)后连接第二高压膨胀阀(14)；所述低压溶液发生器(6)的水蒸气管与第二高压膨胀阀(14)出口的管道联通后进入冷凝器(7)，出口依次连接第二低压膨胀阀(15)、蒸发器(8)；所述蒸发器(8)的出口管道连接至三通调节阀(24)，出口一路连接第一溶液吸收器(3)，另一路连接第二溶液吸收器(4)；所述高压溶液发生器(5)的底部溶液出口管依次连接高温溶液换热器(9)、第一高压膨胀阀(12)，与低压溶液发生器(6)的溶液进口管相连通；所述低压溶液发生器(6)底部溶液出口管依次连接低温溶液换热器(10)、第一低压膨胀阀(13)，与第一溶液吸收器(3)的溶液进口管相连通；所述第一溶液吸收器(3)底部溶液出口管与三通阀(23)进口相连，所述三通阀(23)的一个出口连接第二溶液吸收器(4)的溶液进口管，另一个出口与第二溶液吸收器(4)的溶液出口管相连通后连接至溶液泵(11)、所述溶液泵(11)的出口依次连接低温溶液换热器(10)、高温溶液换热器(9)，与高压溶液发生器(5)溶液进口管相连通。

而且，所述三通阀(23)夏季工况时连接溶液泵(11)侧出口打开，第一溶液吸收器(3)出口溶液连接至溶液泵(11)入口；冬季工况时连接第二溶液吸收器(4)侧出口打开，第一溶液吸收器(3)溶液出口连接至第二溶液吸收器(4)溶液入口。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、本分段溶液吸收的微型分布式冷热电联供装置，燃气内燃发电机组排烟余热驱动双效溴化锂吸收式制冷机系统，双效溴化锂吸收式制冷机系统组包括依次循环连接的高压溶液发生器、低压溶液发生器、蒸发器、冷凝器、第一溶液吸收器、第二溶液吸收器、换热器；用户回水分为两路，一路依次连接第一溶液吸收器、冷凝器至供水管路，另一路连接蒸发器至供水管路；缸套水出口连接水水换热器，提供生活热水负荷后回到入口；冷却水管路依次连接第一溶液吸收器、冷凝器进入冷却塔，降温后回到第一溶液吸收器；热源水管路经蒸发器出口分为两路，一路连接第一溶液换热器，另一路连接第二溶液换热器，两路出口的开关状态和出口流量根据冬夏工况的要求通过三通调节阀控制。系统不但体现了能量的梯级利用，同时利用了溶液自身的蓄放热功能，使得吸收式制冷机在冬季也可循环运行，系统综合性能得到提升。

2、本分段吸收式的微型分布式冷热电联供装置，将溶液吸收过程的蓄放热功能和空气的低品位热能联合作为溴冷的冷、热源，冷却水的热量通过冷却塔耗散到空气中，热源水通过第二溶液吸收器进行加热，利用三通调节阀调节进入第二溶液吸收器的蒸汽量。本系统将溶液吸收过程中的放热量用做冬季供热的低温热源，克服了冬季室外空气温度过低导致的低温热源不足和设备表面易结霜的问题，双效溴化锂吸收式制冷机系统冬季运行更加平稳，提高了能量利用效率，扩大了装置的应用范围。

附图说明

图1是本实用新型的系统流程图。

附图标记说明

1-燃气内燃发电机组；2-水水换热器；3-第一溶液吸收器；4-第二溶液吸收器；5-高压溶液发生器；6-低压溶液发生器；7-冷凝器；8-蒸发器；9-高温溶液换热器；10-低温溶液换热器；11-溶液泵；12-第一高压膨胀阀；13-第一低压膨胀阀；14-第二高压膨胀阀；15-第二低压膨胀阀；16-冷却塔；17-截断阀；18～23-三通阀；24-三通调节阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种分段溶液吸收的微型分布式冷热电联供装置，其包括燃气内燃发电机组(1)、双效溴化锂吸收式制冷机系统系统、冷却塔(16)、热用户供回水系统；燃气内燃发电机组(1)的排烟管道穿过双效溴化锂吸收式制冷机系统的高压溶液发生器(5)中，另一端通向排烟出口；燃气内燃发电机组(1)缸套水的出口与水水换热器(2)相连，水水换热器(2)出口端与缸套水的进口相连；

双效溴化锂吸收式制冷机系统包括高压溶液发生器(5)，高压溶液发生器(5)的水蒸气管穿过低压溶液发生器(6)后连接第二高压膨胀阀(14)；低压溶液发生器(6)的水蒸气管出口处与第二高压膨胀阀(14)出口的管道联通，随后依次连接连接冷凝器(7)、第二低压膨胀阀(15)、蒸发器(8)；蒸发器(8)的出口管道分为两路，一路连接第一溶液吸收器(3)，另一路通过三通调节阀(24)连接第二溶液吸收器(4)；高压溶液发生器(5)的底部溶液出口管依次连接高温溶液换热器(9)、第一高压膨胀阀(12)，与低压溶液发生器(6)的溶液进口管相连通；低压溶液发生器(6)底部溶液出口管依次连接低温溶液换热器(10)、第一低压膨胀阀(13)，与第一溶液吸收器(3)的溶液进口管相连通；第一溶液吸收器(3)底部溶液出口管与三通阀(23)进口相连，三通阀(23)的一个出口连接第二溶液吸收器(4)的溶液进口管，另一个出口与第二溶液吸收器(4)的溶液出口管相连通后连接至溶液泵(11)，溶液泵(11)的出口依次连接低温溶液换热器(10)、高温溶液换热器(9)，与高压溶液发生器(5)溶液进口管相连通。

三通阀(23)夏季工况时连接溶液泵(11)侧出口打开，第一溶液吸收器(3)出口溶液连接至溶液泵(11)入口；冬季工况时连接第二溶液吸收器(4)侧出口打开，第一溶液吸收器(3)溶液出口连接至第二溶液吸收器(4)溶液入口。

热用户系统分为冬季和夏季两个工况。

冬季工况时所述三通阀(18)连接三通阀(19)侧出口打开，供热回水经三通阀(18)、三通阀(19)进入第一溶液吸收器(3)冷却管入口；所述的三通阀(22)连接热用户供水侧出口打开，第一溶液吸收器(3)冷却管出口与冷凝器(7)冷却水入口管相连，所述冷凝器(7)出口与供水管相连通，形成供热水循环。所述的三通阀(20)连接第二吸收器(4)侧出口打开，三通阀(21)连接第二溶液吸收器(4)侧入口打开，热源水在第二溶液吸收器(4)中吸收热量后进入蒸发器(8)，放出热量后再回到第二溶液吸收器(4)，形成热源水循环。

夏季工况时所述三通阀(18)连接三通阀(21)侧出口打开，制冷回水经三通阀(18)、三通阀(21)进入蒸发器(8)冷冻水入口；所述三通阀(20)连接热用户供水侧出口打开，蒸发器(8)冷冻水出口与供水管相连通，形成制冷水循环。所述三通阀(19)连接冷却塔侧入口开启，来自冷却塔(16)的冷却水经过三通阀(19)与第一溶液吸收器(3)冷却管入口相连；所述三通阀(22)连接冷却塔侧出口打开，第一溶液吸收器(3)冷却管出口与冷凝器(7)冷却水入口管相连，冷凝器(7)冷却水出口与冷却塔(16)入口相连通，形成冷却水循环。

本实用新型分段溶液吸收的微型分布式冷热电联供方法的控制方法为：

1)溶液循环：燃气内燃发电机组(1)的排烟余热作为双效溴化锂吸收式制冷机系统高压溶液发生器(5)的驱动热源，溴化锂溶液被加热蒸发产生水蒸气和较浓溴化锂溶液，较浓溴化锂溶液进入高温溶液换热器(9)，与来自低温溶液换热器(10)的低温稀溴化锂溶液进行换热，温度降低后进入第一高压膨胀阀(12)进一步降温降压，进入低压溶液发生器(6)；所述高压溶液发生器(5)的水蒸气进入低压溶液发生器(6)加热来自第一高压膨胀阀(12)的较浓溴化锂溶液，溶液进一步蒸发产生水蒸气和浓溴化锂溶液；浓溴化锂溶液进入低温溶液换热器(10)，与来自溶液泵(11)的稀溴化锂溶液进行换热，降温后进入第一低压膨胀阀(13)进一步降温降压后进入第一溶液吸收器(3)；蒸发器(8)出口的水蒸气通过三通调节阀(24)分为两路。夏季工况时，三通调节阀(24)连接第一溶液吸收器(3)侧开启，连接第二溶液吸收器(4)侧关闭，浓溴化锂溶液在第一溶液吸收器(3)内吸收来自蒸发器(8)的水蒸气浓度降低成为稀溶液；冬季工况时，三通调节阀(24)连接两侧出口均打开，所述的溴化锂浓溶液在第一溶液吸收器(3)内吸收部分水蒸气后，再进入第二溶液吸收器继续吸收来自蒸发器(8)的水蒸气，浓度降低成为稀溶液，三通调节阀(24)两出口处蒸汽流量通过蒸发器(8)热负荷和温度要求进行控制。稀溶液依次进入溶液泵(11)、低温溶液换热器(10)、高温溶液换热器(9)升温增压后进入高压溶液发生器(5)，完成溶液循环。

2)制冷剂循环：由高压溶液发生器(5)产生的水蒸气首先进入低压溶液发生器(6)，与较低浓度的溴化锂溶液进行换热后降温，随后进入第二高压膨胀阀(14)压力降为中压等级；低压溶液发生器(6)产生的水蒸气出口处与第二高压膨胀阀(14)出口处的液态水混合后进入冷凝器(7)，放热冷凝后进入第二低压膨胀阀(15)降为低压级别；所述冷凝水进入蒸发器(8)，与外部换热后蒸发为水蒸气；夏季工况时，水蒸气经三通调节阀(24)进入第一溶液吸收器(3)，与来自第一低压膨胀阀(13)的浓溴化锂溶液接触，水蒸气全部被浓溴化锂溶液吸收，完成制冷剂的循环；冬季工况时，水蒸气经三通调节阀(24)分别进入第一溶液吸收器(3)和第二溶液吸收器(4)，与来自第一低压膨胀阀(13)的浓溴化锂溶液先后接触，水蒸气依次被浓溴化锂溶液吸收，完成制冷剂循环。

3)冬季工况：热用户侧第一系统启动：三通阀(18)连接三通阀(19)侧出口打开，来自热用户的供热回水经三通阀(18)、三通阀(19)进入第一溶液吸收器(3)冷却管入口，被溶液吸收过程的放热量加热，出口温度上升；三通阀(22)连接热用户供水侧出口打开，来自第一溶液吸收器(3)冷却管出口处的供热回水进入冷凝器(7)，被冷凝过程的放热量加热，温度继续上升达到供热要求，供热用户使用。热源水系统启动：三通阀(20)连接第二吸收器(4)侧出口打开，三通阀(21)连接第二溶液吸收器(4)侧入口打开，热源水在第二溶液吸收器(4)中吸收热量后温度上升，再进入蒸发器(8)，放出热量用于工质蒸发，之后再回到第二溶液吸收器(4)，在进入第二溶液吸收器(4)之前管道中加设补水管，通过截断阀(17)相连，形成热源水循环。

4)夏季工况：热用户侧第二系统启动：三通阀(18)连接三通阀(21)侧出口打开，三通阀(20)连接热用户供水侧出口打开，制冷回水经三通阀(18)、三通阀(21)进入蒸发器(8)，放出热量用于工质蒸发，出口温度降低达到制冷要求，供用户使用。冷却水系统启动：三通阀(19)连接冷却塔侧入口打开，三通阀(22)连接冷却塔侧出口打开，来自冷却塔(16)的冷却水经过三通阀(19)进入第一溶液吸收器(3)，被吸收过程的放热量加热后进入冷凝器(7)，继续被工质冷凝放热量加热，温度上升后进入冷却塔(16)，将热量释放给环境空气后温度降低，形成冷却水循环。

举例说明：

冬季工况：

来自燃气内燃发电机组(1)548℃排烟进入双效溴化锂吸收式制冷机系统高压溶液发生器(5)放热后以160℃排出系统，127℃54％浓度的溴化锂溶液被加热蒸发，产生136℃的水蒸气和142℃58％浓度的溴化锂溶液。所述58％浓度的溴化锂溶液进入高温溶液换热器(9)，与来自低温溶液换热器(10)的60℃54％浓度的溴化锂溶液进行换热，温度降为65.08℃后进入第一高压膨胀阀(12)，压力降为12kPa后进入低压溶液发生器(6)。高压溶液发生器(5)的水蒸气进入低压溶液发生器(6)加热来自第一高压膨胀阀(12)58％的溴化锂溶液，溶液进一步蒸发产生82℃水蒸气和85℃63％溴化锂溶液。63％浓度的溴化锂溶液进入低温溶液换热器(10)，与来自溶液泵(11)的54％浓度的溴化锂溶液进行换热，温度降为51.38℃后进入第一低压膨胀阀(13)，压力降为0.91kPa，进入第一溶液吸收器(3)。蒸发器(8)出口5.63℃的水蒸气通过三通调节阀(24)分为两路，一路进入第一溶液吸收器(3)被63％浓度溴化锂溶液吸收，浓度降为62％进入第二溶液吸收器(4)；另一路进入第二溶液吸收器(4)被62％浓度溴化锂溶液吸收，浓度降为54％成为稀溶液，稀溶液依次进入溶液泵(11)、低温溶液换热器(10)、高温溶液换热器(9)后压力上升到74.7kPa、温度上升到127℃，进入高压溶液发生器(5)，完成溶液循环。

由高压溶液发生器(5)产生的136℃水蒸气首先进入低压溶液发生器(6)，与较低浓度的溴化锂溶液进行换热后降温冷凝为91.5℃的气液两相混合流，随后进入第二高压膨胀阀(14)压力降为12kPa；低压溶液发生器(6)产生的82℃水蒸气与来自第二高压膨胀阀(14)的气液两相混合流混合后进入冷凝器(7)，放热冷凝为49.4℃冷凝水，再进入第二低压膨胀阀(15)压力降为0.91kPa；低压冷凝水进入蒸发器(8)，与外部换热后蒸发为5.63℃饱和水蒸气；饱和水蒸气经三通调节阀(24)调节，根据蒸发热负荷要求流量中的十分之一进入第一溶液吸收器(3)、剩余进入第二溶液吸收器(4)，与来自第一低压膨胀阀(13)的浓溴化锂溶液先后接触，水蒸气依次被浓溴化锂溶液吸收，完成制冷剂循环。

热用户侧管路系统中三通阀(18)连接三通阀(19)侧出口打开，来自热用户的40℃供热回水经三通阀(18)、三通阀(19)进入第一溶液吸收器(3)，被溶液吸收过程的放热量加热至41.5℃进入冷凝器(7)，被冷凝过程的放热量加热继续加热至46.5℃，供热用户使用。热源水系统中三通阀(20)连接第二吸收器(4)侧出口打开，三通阀(21)连接第二溶液吸收器(4)侧入口打开，7℃的热源水在第二溶液吸收器(4)中吸收热量后温度上升至15℃，再进入蒸发器(8)，放出热量用于工质蒸发，之后再回到第二溶液吸收器(4)。

夏季工况：

来自燃气内燃发电机组(1)548℃排烟进入双效吸收式制冷机高压溶液发生器(5)放热后以160℃排出系统，127℃54％浓度的溴化锂溶液被加热蒸发，产生136℃的水蒸气和142℃58％浓度的溴化锂溶液。58％浓度的溴化锂溶液进入高温溶液换热器(9)，与来自低温溶液换热器(10)的60℃54％浓度的溴化锂溶液进行换热，温度降为65.08℃后进入第一高压膨胀阀(12)，压力降为4.7kPa后进入低压溶液发生器(6)。高压溶液发生器(5)的水蒸气进入低压溶液发生器(6)加热来自第一高压膨胀阀(12)58％的溴化锂溶液，溶液进一步蒸发产生73.5℃水蒸气和82℃63％溴化锂溶液。63％浓度的溴化锂溶液进入低温溶液换热器(10)，与来自溶液泵(11)的54％浓度的溴化锂溶液进行换热，温度降为48.2℃后进入第一低压膨胀阀(13)，压力降为0.91kPa，进入第一溶液吸收器(3)。三通调节阀(24)连接第二溶液吸收器(4)侧关闭，蒸发器(8)出口5.63℃的水蒸气进入第一溶液吸收器(3)被63％浓度溴化锂溶液吸收，浓度降为54％成为稀溶液，稀溶液依次进入溶液泵(11)、低温溶液换热器(10)、高温溶液换热器(9)后压力上升到74.7kPa，温度上升到127℃进入高压溶液发生器(5)，完成溶液循环。

由高压溶液发生器(5)产生的136℃水蒸气首先进入低压溶液发生器(6)，与较低浓度的溴化锂溶液进行换热后冷凝为91.5℃的冷凝水，随后进入第二高压膨胀阀(14)压力降为4.7kPa；低压溶液发生器(6)产生的73.5℃水蒸气与来自第二高压膨胀阀(14)的冷凝水混合后进入冷凝器(7)，放热冷凝为31.8℃冷凝水，再进入第二低压膨胀阀(15)，压力降为0.91kPa；冷凝水进入蒸发器(8)，与外部换热后蒸发为5.63℃饱和水蒸气；所述饱和水蒸气经三通调节阀(24)进入第一溶液吸收器(3)，水蒸气被浓溴化锂溶液吸收，完成制冷剂循环。

热用户侧三通阀(18)连接三通阀(21)侧出口打开，三通阀(20)连接热用户供水侧出口打开，12℃的制冷回水经三通阀(18)、三通阀(21)进入蒸发器(8)，放出热量用于工质蒸发，出口温度降为6.8℃，供用户使用。冷却水系统三通阀(19)连接冷却塔侧入口打开，三通阀(22)连接冷却塔侧出口打开，来自冷却塔(16)的冷却水经过三通阀(19)进入第一溶液吸收器(3)，被吸收过程的放热量加热后进入冷凝器(7)，继续被工质冷凝放热量加热，温度上升后进入冷却塔(16)，将热量释放给环境空气。

采用本方法使溶液蓄放热能和空气源低品位余热得到充分利用，克服了冬季室外空气温度过低导致的低温热源不足和设备表面易结霜的问题，吸收式制冷机冬季运行更加平稳，提高了能量利用效率，扩大了装置的应用范围。

本实用新型虽公开了实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。