纳滤吸收式制冷方法和装置的制作方法

专利名称：：纳滤吸收式制冷方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种制冷、制热的方法与技术，尤其是以低浓度溶液为蒸发液、高浓度溶液为吸收剂，用纳滤的方法对蒸发液(制冷剂)和吸收液(剂)进行循环再生的吸收式制冷、制热的方法，也涉及本方法延伸的制冷、制热装置，涉及纳滤吸收式制冷、制热机组、热泵冷热水机组、热泵空调机组的方法与装置。二、
背景技术：
。常用空调制冷有两大类方法一类是机械驱动的制冷，另一类是热力驱动的制冷。机械驱动的主要方法有蒸汽压縮循环制冷、气体膨胀循环制冷等，其中蒸汽压縮循环制冷应用最广泛。热力驱动的吸收式制冷或蒸汽喷射式制冷，其中吸收式制冷应用最多。在空调制冷市场中机械制冷与吸收式制冷的市场比为8:2。还有其它一些制冷方法，如自然蒸发冷却制冷、吸附式制冷等，这些方法的应用受条件和技术的限制较多，实际应用较少。蒸汽压縮式制冷是制冷剂在压縮机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压縮、放热冷凝、节流和吸热蒸发四个主要热力过程，以完成制冷循环。机械式制冷使用的制冷剂为CFCs或HCFCs的化学物质，CFCs或HCFCs的大量使用及泄漏是造成臭氧层破坏和温室效应的罪魁祸首，研究CFCs或HCFCs的替代物或采用天然工质制冷是人们努力的方向之一。蒸汽压縮循环制冷有多种形式的循环冷水(热泵)机组，按其用途可分为两大类工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组(后文简称商用机)，户用和类似用途的冷水(热泵)机组(后文简称户用机)。商用机名义工况的制冷性能系数见表l，户用机名义工况的制冷性能系数见表2。表1商用机名义工况的制冷性能系数<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表2户用机名义工况的制冷性能系数<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>热力吸收式制冷的工质通常是一fl^二元溶液，由沸点不同的两种物质组成。其中低沸点组分作制冷剂,高沸点组分作吸收剂。二元溶液在发生器、冷凝器、吸收器、溶液泵及膨胀阀等主要设备中完成制冷循环。在发生器中，二元溶液被加热介质加热，解析出冷剂蒸汽。冷剂蒸汽在冷凝器中被冷却成液体，然后经节流阀降压，进入蒸发器吸热蒸发，产生制冷效应。蒸发产生的冷剂蒸气进入吸收器，被来自发生器的浓溶液吸收，再由溶液泵压送入发生器，如此循环制取冷量。所谓二元溶液，即两种互相不起化学作用的物质组成的均匀混合物。热力吸收式制冷的吸收工质对一般要求下列特性①化学稳定，无毒；②水蒸汽分压低；③不易结晶；④腐蚀性低；⑤导热系数高；经济性好。目前常用的吸收式制冷二元溶液有7jC/溴化锂溶液、氨/水溶液。由于吸收式制冷用的制冷剂为天然物质，对臭氧层无破坏作用，亦无温室气体效应，因此吸收式制冷被称为绿色制冷，有待着进一步扩大应用范围。氨/水溶液吸收式制冷机需精馏分离塔，体积、重量较大，性能系数低，氨气有毒，且为高压循环，除在食品制造过程和贮藏领域中，需制用制取-50'C左右的低温盐水或制取-600'C的低温外，一般很少应用。目前应用最广泛的是以水/溴化锂为工质对的吸收式制冷机组。溴化锂热力吸收式制冷的工质是溴化锂水溶液。漠化锂水溶液是比较理想的吸收式制冷工质对，因为在常压下，水的沸点是100'C，而溴化锂的沸点是1265'C,两者相差甚大，因此，溶液沸腾时产生的蒸汽几乎都是水的成分，很少带有溴化锂的成分，这样就无需进行精馏就可得到纯的冷剂蒸汽。但也有不足，水在O'C就会结冰，考虑传热温差，它制取的冷媒温度一般在5'C以上，溴化锂热力吸收式热泵只能在5'C以上的环境中工作。在溴化锂制冷中，溴化锂溶液的浓度一般在5460%之间变化。当浓度变稀时就需进行再生，再生就是利用热能将稀溶液中的水分蒸发使溶液浓度增加。再生时有水的相变发生，因而消耗大量倉g量。溴化锂吸收制冷机分为单效吸收式制冷机和双效吸收式制冷机两种。单效溴化锂吸收制冷机的理论性能系统数为0.79，实际为0.7左右；双效溴化锂吸收制冷机的理论性能系统数为1.42，实际为1.10左右。机械式制冷和吸收式制冷都需消耗大量能耗。机械式制冷能耗一般为电能，为二次能源；热力制冷能耗为热能，为一次能源。机械式制冷的性能系数较高，热力吸收式制冷的性能系数较低，当将两种方式转化成一次能源比较时，双效吸收式制冷与机械制冷的能效比相当。两种制冷方式都需消耗大量的能源。发达国家空调高峰电负荷为电网负荷的3040%，我国发达城市的空调高峰电负荷已达电网负荷的3040%，空调用电是造成我国近几年用电紧张的直接原因。能源紧缺是当今人类面临的重大课题，发展高效制冷技术是人类所追求的目标。反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析、渗析统称为膜分离或浓縮。所谓膜分离或浓縮系指在某种推动力作用下，利用特定膜的透过性，达到分离或浓縮溶液中离子或分子以及某些微粒的目的。膜分离或浓縮的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。电渗析的推动力为电位差，渗析的推动力为浓度差，其余的膜分离或浓缩的推动力为压力差。这种分离或浓縮在室温、无相变条件下进行，具有方便、节能的特性，具有广泛的适用性。CN1645012膜分离浓縮溶液的溴化锂吸收式制冷机，它包括蒸发器(l)、吸收器(2)、抽气装置(3)、蒸发器泵(4)、吸收器回流泵(5)、设置膜分离过滤器(6),所述膜分离过滤器有进液口，出液口、出水口分别与吸收器稀溶液出口、吸收器浓溶液进口、蒸发器进水口相连接。现有专利没有针对吸收式制冷法特点和膜分离的特'阵进行设计，现有技术未涉及纳滤再生的方法，简单地把现有热力吸收式制冷的工艺流程和膜分离的方法相结合，有以下几个明显不足其一、物料不平衡。吸收式制冷是一个封闭系统，要求物料平衡。膜分离达不到热力再生时水蒸汽的纯度，制冷剂中含有吸收工质，随着制冷循环的不断进行，蒸发器中吸收工质不断增加，吸收器中的工质不断减少，最终制冷循环不能进行。其二、没有进行膜分离能力的筛选。膜分离有多种类型，各类型的分离能力不同，适应不同的对象。现有吸收式制冷的工质都是小分子物质，膜分离中，超滤、微滤对小分子物质没有分离浓缩作用，因此，超滤、微滤不能用于吸收剂的浓縮。渗析是依靠离子或粒子的浓度差进行的，它只能稀释溶液，不能浓缩溶液，因此不能用于吸收式制冷溶液的浓縮再生。电渗析是依靠电位差进行浓縮带电粒子或电解质溶液的，由于电渗析有电极反应和电化学反应，这样就改变了吸收液的化学成分，随着制冷循环的不断进行，最终导致不能制冷；同时，正因为有电化学反应和电极反应，其电流效率非低，高浓度吸收液电渗析浓縮的能耗比热力再生的能转还高，因此，电渗析不能用于吸收液—的浓缩再生。反渗透理论上可用于吸收液的浓缩再生，但实际上不可行。这是因为反渗透的溶质去除率高，高浓度溶液的渗透压大。如将54%溴化锂溶液浓縮到60%,25'C时其渗透压为25.93MPa,实际所需压力更大。目前反渗透膜的最大压力在7.00MPa,即使生产出工作压力为26.00MPa的反渗透膜，其管路系统、相关配件及加压泵的造价亦难以承受，因此，用反渗透进行浓縮时，小分子量组分的终了浓度一般不超过15%，大分子量组分的终了浓度不超过20%,用反渗透再生高浓度小分子物质的吸收液是不可行的。其三、没有具体的流程和方法。不同的处理对象应有不同的膜分离流程和方法与之适应，现有膜分离的流程和方法适应于低浓度溶液开式系统，不适应于为高浓度溶液、闭式系统。如电渗析的极水与浓溶液、稀溶液需独立排放，电渗析的推动力是电场；目前的纳滤膜工艺流程是针对低浓度溶液分离浓縮设计的，还没有多级纳滤膜系统使用；单级纳滤膜处理高浓度溶液时，其稀溶液浓度仍较高；纳滤再生后的稀溶液不能得到热力再生一样纯度的制冷剂等。这些都要求新的纳滤膜流程、制冷流程和方法与之适应。由此可见，现有专利申请在实用上还值得商榷。三、
发明内容本发明目的是根据吸收式制冷法和纳滤膜分离法的特性，本发明提出纳滤吸收式制冷的方法与技术，设计了纳滤吸收式制冷、制热的流程，尤其是用于溴化锂纳滤吸收式制冷、制热的流程。溴化锂纳滤吸收制冷与现有溴化锂吸收式制冷相比有许多新特点，拓展了溴化锂吸收式制冷的应用范围，提出一种节能、环保、应用广泛的吸收式制冷方法与技术。纳滤吸收式制冷方法纳滤吸收式制冷循环由制冷剂蒸汽的吸收过程、吸收液的纳滤再生过程、制冷剂的蒸发过程和蒸发液的纳滤再生过程四个主要步骤组成；其循环步骤如下吸收液在吸收器中吸收制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽凝结成液体，吸收液浓度变低，成稀吸收液，此过程为吸收过程。在吸收过程中放出凝结热，用冷却水将凝结热带走，保持吸收过程的热平衡；吸收后的稀吸收液进入纳滤系统中再生成浓吸收液，此再生为吸收液的纳滤再生；再生后的浓吸收液进入吸收器中作吸收液；蒸发液中的制冷剂在蒸发器中蒸发成制冷剂蒸汽，随着制冷剂的蒸发，蒸发液浓度增加，变成浓蒸发液，此过程为蒸发过程；在蒸发过程中吸收能量，通过吸收冷媒的热量，降低冷媒的温度，实现制冷的目的；变浓后的浓蒸发液进入纳滤系统中再生成稀蒸液，此再生为蒸发液的纳滤再生；再生后的稀蒸发液进入蒸发器中作蒸发液。这样就完成了一个纳滤吸收式制冷循环。吸收和蒸发过程在真空中进行。纳滤吸收式制冷的吸收液和蒸发液为浓度不同的二元溶液或多元溶液。典型的釆用溴化锂溶液，根据蒸发温度的需要，通过控制溴化锂蒸发液的浓度来调节其蒸发温度；当以溴化锂溶液为蒸发液时，其质量浓度一般<30%;当溴化锂溶液浓度在5%20%之间时，其凝固温度为-2.5'C-15'C。考虑传热温差，漠化锂纳滤吸收式制冷可实现制取-10'C以上的冷媒或在-l(TC以上的环境中'制取热量。蒸发液和吸收液的再生为纳滤再生法，釆用蒸发液的纳滤再生系统与吸收液的纳滤再生系统相互独立或相结合的方法。制热过程只是将制冷过程中蒸发器的作用与吸收器的作用互换，通过阀门的转向即可实现，其它流程不变，因此本发明既包括纳滤吸收式制冷的方法与流程也包括了纳滤吸收式制热的方法与流程。所述二元溶液是由沸点不同的两种物质组成的溶液，蒸发温度低的物质为制冷工质，蒸发温度高的物质为吸收工质。如水/溴化锂溶液、水/氯化锂溶液、水/氯化钙溶液、水/二甘醇溶液、水/丙三醇溶液、水/三甘醇溶液、氨/水溶液、三氟乙醇/甲基吡咯烷酮、三氟乙醇/四乙二醇二甲醚、三氟乙醇/吡咯烷酮。本发明也完全适用于多元溶液，所述多元溶液制冷工质指类似上述两种或两种以上吸收工质混合后组成的溶液，如水-氯化锂-氯化钙溶液，水-溴化锂-氯化锂溶液。纳滩吸收式制冷对二元溶液和多元溶液的要求除现有吸收式制冷对二元溶液的特征要求外，还应有利于纳滤再生的要求。吸收式制冷用的三元或多元溶液也没有超出本发明范围。吸收液和蒸发液的纳滤再生系统相结合的方法是纳滤再生为多级纳滤系统，一般为二至六级多级纳滤的流程是将稀吸收液输入第一级纳滤单元的入口，第一级纳滤再生后的浓溶液返回吸收器中作吸收液，再生后的稀溶液输出进入第二级纳滤再生单元入口，第二级纳滤再生单元的浓溶液输出进入第一级纳滤再生单元的入口与稀吸收液一并作为第一级纳滤的再生液，第二再生单元的稀溶液输出进入第三级纳滤再生单元的入口；依次类推；末级纳滤再生单元的稀溶液返回蒸发器中作蒸发液，末级纳滤再生单元的浓液输入上一级纳滤再生单元的入口作倒数第二级的再生液；蒸发后的浓蒸发液输入末级纳滤再生单元的入口与倒数第二级的稀溶液一并作为末级纳滤的再生液。所述的二元溶液是吸收式制冷剂是水/溴化锂溶液，并用于溴化锂吸收式制冷机的流程，采用二至六级纳滤再生，即设有二至六级纳滤再生单元。蒸发液和吸收液的再生为纳滤再生法，并采用蒸发液的纳滤再生系统与吸收液的纳滤再生系统相互独立或相结合的方法。采用三级纳滤再生第一级纳滤单元对吸收后的稀吸收液进行浓縮再生，纳滤再生后的浓溶液返回吸收器中作吸收液，再生后的稀液输出进入第二级纳滤再生单元入口，第二级纳滤再生单元的浓溶液输出进入第一级纳滤再生单元的入口与稀吸收液一并作为第一级纳滤的再生液，第二再生单元的稀溶液输出进入第三级纳滤再生单元的入口；第三级纳滤再生单元的稀溶液输出至蒸发器中作蒸发液，第三级纳滤再生单元的浓溶液输出至第二级纳滤再生单元的入口；蒸发后的浓蒸发液输入第三级纳滤单元的入口与第二纳滤的稀溶液一并作第三级纳滤的再生液。采用加压与能量回收方式相结合的方法这是因为纳滤是在压力推动下进行的，每级纳滤都需一定的工作压力。再生液加压后进入纳滤系统，再生后的稀溶液几乎没有压力，浓溶液仍有较高的压力，因此，第一级纳滤设置加压泵加压，其余各级纳滤的加压装置首先采用能量回收装置，回收纳滤后浓溶液的能量作为下一级纳滤再生液的加压动力，末级纳滤浓溶液的回收能量作为浓蒸发液的加压动力；当回收的能量达不到下级纳滤的动力要求时，则设置加压泵加压或加压泵补充能量回收装置加压的方式。这样可进一步提高系统的制冷、制热性能系统，并减少加压泵的台数。纳滤吸收式制冷方法循环装置，以纳滤为吸收液和蒸发液的再生方法构成的制冷制热装置，包括蒸发器、吸收器、真空装置、蒸发液泵、吸收液泵、纳滤膜再生单元、再生液泵，所述纳滤再生单元设有稀吸收液进口、浓吸收液出口、浓蒸发液进口、稀蒸发液出口，各接口分别与吸收器的出口、进口和蒸发器的出口、进口相连接；纳滤再生单元为二至六级纳滤，第一级纳滤的入口连接吸收器的稀吸收液出口和下一级纳滤的浓溶液出口，第一级纳滤输出的浓溶液进入吸收器内作吸收液，第一级纳滤的稀溶液输出至下一级纳滤的再生液入口；下一级纳滤的浓溶液输出至上一级纳滤的再生液入口，稀溶液输出至下一级纳滤的再生液入口，依此类推；末级纳滤的低浓度溶液输出至蒸发器内作蒸发液，浓溶液输出至上一级纳滤的再生液入口，蒸发器内的浓蒸发液与倒数第二级的稀溶液一并输出至末级的入口作为末级的再生液。其特征是以纳滤为吸收液和蒸发液的再生装置构成的吸收式制冷制热装置，包括蒸发器、吸收器、真空装置、蒸发液泵、吸收液泵、纳滤膜再生单元，所述纳滤再生单元设有稀吸收液进口、浓吸收液出口、浓蒸发液进口、稀蒸发液出口，各接口分别与吸收器的出口、进口和蒸发器的出口、进口相连接。设有二至六级纳滤再生单元，首级纳滤单元进液口连接至吸收器的出液口，纳滤再生后浓液出口连接至吸收器入口，再生后稀液出口连接第二级纳滤再生单元入口，第二级纳滤再生单元的浓液输出进入首级纳滤再生单元的入口，第二再生单元的稀液输出进入第三级纳滤再生单元的入口；依次类推，末级纳滤的低浓度溶液输出至蒸发器内作蒸发液，浓溶液输出至上一级纳滤的再生液入口，蒸发器内的浓蒸发液与倒数第二级的稀溶液一并输出至末级的入口作为末级的再生液。本发明采用三级纳滤再生单元构成的装置第一级纳滤的入口连接吸收器中的稀吸收液和第二级纳滤的浓溶液出口，第一级纳滤的浓溶液出口连接至吸收器入口，第一级纳滤的稀溶液出口连接第二级纳滤的入口；第二级纳滤的浓溶液出口连接至第一级纳滤再生液的入口，稀溶液出口连接第三级纳滤再生液的入口，第三级纳滤的低浓度溶液连接至蒸发器的入口，浓溶液出口连接至第二级纳滤再生液的入口，蒸发器的出口与第二级的稀溶液出口一并连接至第三级再生液入口。本发明在系统中设有精密过滤装置或对纳滤膜进行反冲洗的装置。纳滤膜要求溶液中不含悬浮物、胶粒、金属氧化物等，它们的存在会影响膜的性能和寿命，因此，纳滤吸收式制冷的吸收液用纯水配制，配制后进行预处理，将其浊度和淤塞密度处理到满足膜的要求后充注，以简化预处理装置。在制冷系统的运行过程中，吸收剂和制冷剂与换热器、管道等接触，产生微量杂质和污染物，必须将其去除，因此，在系统中设有精密过滤器，以去除运行中产生的微量污物，必要时可对纳滤膜进行反冲洗，以保证纳滤膜长期、稳定、高效地运行。采用蒸发液的纳滤再生系统与吸收液的纳滤再生系统相互独立时，可以使用单级或多级的再生系统。纳滤可用于吸收液和蒸发液的再生。纳滤是所有膜分离技术中发展最迟的技术。20世纪80年代末期，随着新的制膜方法(如界面聚合法)的出现和制膜工艺的不断改进，一批新型复合膜(如疏松型反渗透膜和致密型超滤膜)得以问世，现在人们习惯上将该类膜称为纳滤膜。作为一种新型膜分离技术，纳滤膜在其分离作用中表现出两个显著特征一个是其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间；另一个是纳滤膜对无机盐和小分子物质有一定的截留率。从结构上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的表面分离层和它的支撑层的化学组成不同。根据其第一个特征，推测纳滤膜的表面分离层可能拥有lnm左右的微孔结构，故称之为"纳滤"。纳滤膜对单价离子和小分子物质有一定的截留率，一般为10%80%，截留率不是一个定值；相同压力、同一纳滤膜对不同浓度溶液的截留率、溶剂通量及溶质通量不同；对高浓度溶液可通过多级纳滤分离浓縮，其终级低浓度溶液仍有一定溶质浓度的溶液。由于纳滤膜透过液含有一定浓度的溶质，其工作压力比反渗透低得多。吸收液和蒸发液是单价无机盐溶液或小分子溶液，浓度较高，纳滤完全可用于吸收液和蒸发液的再生。结合吸收式制冷的特点，发明了纳滤吸收式制冷、制冷。纳滤吸收式制冷流程如图1所示，纳滤吸收式制热流程如图2所示。本发明吸收液采用多级纳滤再生。由于吸收液的浓度较高及单级纳滤的截留率不高，单级再生后的稀溶液中含有较多吸收工质，稀溶液浓度达不到稀蒸发液的浓度要求，必需釆用多级纳滤再生，分级回收吸收工质，并将多级纳滤中末级的稀溶液送入蒸发器中作蒸发液，以维持各系统间的物料平衡。吸收液的纳滤再生一般是二至六级。纳滤的级数根据吸收液的种类、浓度、纳滤膜的性能、种类确定。采用低浓度溶液为蒸发液。这是因为纳滤再生后的稀溶液达到热力再生的纯度，稀溶液中仍在一定量的吸收工质，因此，进入蒸发器中的溶液为含有较低吸浓度的吸收工质，以此溶液为蒸发液。这是因为低浓度溶液对蒸汽分压力影响较小，低浓度溶液可作为制冷循环的蒸发液。如以低浓度溴化锂溶液为蒸发液，质量浓度<30%时，由溴化锂溶液的物性参数可知，对水蒸汽的分压力影响不大，可作为吸收式制冷的蒸发液。当溴化锂溶液浓度在5%20%之间时，凝固温度为-2.5'C-15。C。考虑传热温差，可制取-10。C以上冷媒，采用此方法设计的溴化锂热泵可在-l(TC以上的环境中制热。这就克服了现有溴化锂吸收式制冷机以纯水为制冷工质时不能制取5'C以下冷媒和溴化锂吸收式热泵只能在5'C以上的环境中制热的缺限，拓展了溴化锂吸收式制冷的应用范围。设有蒸发液(制冷剂)纳滤再生系统。由于釆用低浓度溶液为蒸发液，进入蒸发器中的溶液不是纯制冷剂，蒸发液中含有一定浓度的吸收工质，随着制冷剂的蒸发，蒸发液的浓度不断增加，当蒸发液浓度超过一定值后，制冷循环就不能进行，这就要求对蒸发液(制冷剂)进行再生，保持蒸发液的浓度在要求的范围内。此浓蒸发液的浓度与最后一级纳滤的再生液浓度相近，因此，将浓蒸发液与倒数第二级纳滤的稀溶液加压后一并作为末级纳滤的再生液，再生后的稀溶液(低浓度溶液〉进夂蒸发器中作蒸发液，浓溶液作倒数第二级的再生液。进入蒸发器中的吸收工质通过多级纳滤系统回到吸收液中，通过运行参数的控制，实现各系统间的物料平衡，这样就完成了蒸发液(制冷剂)纳滤再生。吸收液和蒸发液的再生流程如图1中的纳滤膜再生部分。此外，在系统中设有精密过滤器，以去除运行中产生的微量污物，必要时可对纳滤膜进行反冲洗。本发明的有益效果是纳滤吸收式制冷、制热的吸收液和蒸发液的再生在常温、无相变条件下进行，纳滤吸收式制冷具有如下特点节能，排热量小，采用能量回收后更节省能量，环保，无须采用蒸汽冷凝器，可制取低温冷媒，机组可小型化、模块化，具体而言特点如下。节能以溴化锂纳滤吸收式制冷为例，按反渗透计算，其理论性能系数为54.1;根据反渗透海水淡化工程实际运行数据计算，其实际性能系数为12.5。相同浓差下，纳滤比反渗透的工作压力低得多，因此，纳滤吸收式制冷性能系数更高。由此可见，纳滤吸收式制冷是一种非常节能的制冷系统，比现有最好的商用制冷机(大型离心机)的名义工况节能62.4%以上，比现有最好的户用制冷机(水冷式)的名义工况节能72.8%以上。排热量小热力吸收式制冷要排出吸收过程吸收热和制冷剂蒸汽的凝结热，其排热量约为蒸气压縮式制冷机的2倍。循环冷却水量大，水分损失多，循环冷却能耗高，需设置水蒸汽冷凝器。纳滤吸收式制冷无需设置水蒸汽冷凝器，其排热量比蒸气压缩式制冷机略低。环保纳滤吸收式制冷的吸收液均为天然工质，无臭氧层破坏作用和温室气体效应，克服了CFCS或HCFCs化学物质的臭氧层破坏作用和温室气体效应，纳滤吸收式制冷是一种环保、绿色的制冷方式。可制取低温冷媒本发明采用低浓度溶液为蒸发液，设有蒸发液的纳滤再生循环。当以溴化锂溶蒸发液时，质量浓度为5%20°/。，溶液的凝固温度为-2.5。C-15。C。考虑传热温差，可制取-10"C以上冷媒。根据制取冷媒温度的需要，通过控制蒸发液的浓度，调节其蒸发温度。正因为采用i氏浓度溴化锂溶液为蒸发液，克服现有溴化锂机组的不足，实现了在-l(TC以上的环境中制热的功能，拓展了漠化锂吸收式制冷机的工作条件范围，设计出更多形式的溴化锂吸收式制冷、制热机型。还可根据实际需要的特点，选用其它吸收剂、制冷剂。小型化、模块化。纳滤膜组件有巻式组件、管式组件、中空纤维式组件和板框式组件。其单位体内的装填密度高，其装填密度分别为656平方米/立方米、328平方米/立方米、9180平方米/立方米、492平方米/立方米，单位体内的膜表面大，易于小型化、模块化，因此，纳滤吸收式制冷、制热机组易于小型化、模块化。基于以上特点，根据本发明纳滤吸收式制冷、制热的方法和技术，可设计纳滤吸收式冷水机组；纳滤吸收式风冷热泵机组；纳滤吸收式水源热泵机组；纳滤吸收式风冷热泵空调机组；纳滤吸收式风冷热泵卫生热水机组；纳滤吸收式升温除湿机组；纳滤吸收式调温除湿机组等。它几乎函盖了现有空调用制冷、制热技术的全部范畴，因此，纳滤吸收式制冷可以完全替代现有空调用制冷、制热的各种装置。四图1是本发明纳滤吸收式制冷流程纳滤吸收式冷水机组流程；图2是本发明纳滤吸收式制热流程；图3是本发明纳滤吸收式风冷热泵机组流程；图4是本发明纳滤吸收式水源热泵机组流程；图5是纳滤吸收式风冷热泵空调机组流程；图6是本发明纳滤吸收式风冷卫生热水机组流程。五具体实施方式本发明方法的具体化1、多级纳滤再生。由于吸收液的浓度较高及单级纳滤的截留率不高，单级再生后的稀溶液中含有较多吸收工质，稀溶液浓度达不到蒸发液的低浓度要求，必需采用多级纳滤再生，分级回收吸收工质，并将吸收液中吸收的制冷剂再生后送入蒸发器中，以维持各系统间的物料平衡。吸收液的纳滤再生一般是二至六级，也可以采用其它数量。纳滤的级数根据吸收液的种类、纳滤膜种类及性能确定。首级纳滤再生的入口为吸收器中的稀吸收液和下一级纳滤的浓溶液，首级纳滤的浓溶液进入吸收器内作吸收液，首级纳滤的稀溶液作下一级纳滤的再生液；下一级纳滤的浓溶液作上一级纳滤的再生液，稀溶液作下一级纳滤的再生液，依此类推；末级纳滤的低浓度溶液进入蒸发器内作蒸发液，浓溶液作上一级纳滤的再生液，蒸发器内的浓蒸发液与倒数第二级的稀溶液一并作为末级的再生液。(单级时蒸发器内的浓蒸发液亦进入纳滤再生。)就装置而言，首级纳滤的入口为吸收器中的稀吸收液和下一级纳滤的浓溶液，首级纳滤出口的浓溶液进入吸收器内作吸收液，首级纳滤出口的稀溶液作为下一级纳滤的再生液；下一级纳滤的浓溶液输出作上一级纳滤的再生液，稀溶液输出作下一级纳滤的再生液，依此类推；末级纳滤的低浓度溶液进入蒸发器内作蒸发液，浓溶液作上一级纳滤的再生液。后几级纳滤再生元件可以用反渗透元件替代当高浓度吸收液经过前几级纳滤处理后，其输出稀溶液浓度达到反渗透浓縮的浓度要求时，可用单级反渗透再生替代后几级纳滤再生。2、釆用低浓度溶液为蒸发液。在热力吸收式制冷中，水/漠化锂是典型的常用的二元溶液，水和溴化锂的沸点相差甚大，浓缩再生时蒸汽中只有水而无溴化锂，水蒸汽冷凝为液态水作为制冷剂时，亦为纯水。纳滤再生时，终极纳滤再生后的稀溶液达到热力再生的纯度，稀溶液中仍存在一定量的吸收工质。当溶液浓度较低时，对蒸汽分压力影响较小，低浓度溶液可作为制冷循环的蒸发液。湊化锂吸收工质其质量浓度<30%时，由溴化锂溶液的物性参数可知，对水蒸汽的分压力影响不大，可作为吸收式制冷的蒸发液。由于釆用低浓度溶液为蒸发液，蒸发液的吸收工质不能通过蒸发实现物料平衡，因此系统中设有蒸发液的纳滤再生系统，通过纳滤再生系统保持需要的蒸发液浓度和物料平衡。就蒸发液(制冷剂)纳滤再生的装置而言，由于吸收器浓蒸发液的浓度与末级纳滤的再生液浓度接近，因此，将浓蒸发液与倒数第二级纳滤的稀溶液加压后一并作为末级纳滤的再生液，再生后的稀溶液(低浓度溶液)进入蒸发器中作蒸发液，再生后的浓溶液作上一级的再生液。这样进入蒸发器的吸收工质通过多级纳滤系统回到吸收液中，通过运行参数的控制，实现各系统间的物料平衡。吸收液和蒸发液的再生流程如图1中的纳滤膜再生部分，图中为三级纳滤再生系统，当为其它级数纳滤再生系统时，根据此流程进行增减。3、加压及能量回收装置。纳滤是在压力推动下进行的，每级纳滤都是在一定压力下进行。再生液加压后进入纳滤系统，再生后的稀溶液几乎没有压力，浓溶液仍有较高的压力，因此，首先回收浓溶液的能量，作为下一级纳滤的加压动力；其次，当回收能量不够时，需设置加压泵补充。系统中设有能量回装置，对各级纳滤后浓溶液的能量回收利用。吸收式制冷的吸收液为高浓度溶液，所需压力较高，一般小于5.0MPa。加压及能量回收装置的具体做法是，进入各级纳滤再生液的浓度首级(第一级)最高，然后逐级递减，因而首级纳滤所需压力最高，然后逐级递减。进入首级纳滤再生液的流量最大，然后逐级递减。因此，首级纳滤所需能量最大，然后逐级递减。典型的如将60%的溴化锂溶液浓缩到65%,末级纳滤后稀溶液为5%，则多级纳滤的浓溶液与稀溶液的质量比11:1，浓溶液比稀溶液量大得多，且压力较高，因此，在各级纳滤后设有能量回收装置，回收各级纳滤浓溶液的能量，作为下一级纳滤的加压动力。首级纳滤的动力装置为加压泵，其余各级动力装置为能量回收装置，这样可减少加压泵的台数和提高能量利用效率。能量回收装置有涡轮透平式和柱塞式等压力交换器(即能量回收装置)。前者的能量回率为35%70%,后者效率高达卯％95%。各级纳滤都需动力装置，首级必须设置加压装置，其余各级纳滤的动力装置首先采用能量回收装置，加压装置及能量回收装置的流程如图1所示；当回收能量达不到下级纳的动力要求时，则需设置加压泵加压或加压泵与能量回收装置相结合的加压方式。4、吸收液的预处理充注及精密过滤。纳滤膜要求溶液中不含悬浮物、胶粒、金属氧化物等，它们的存在会影响膜的性能和寿命，因此，纳滤吸收式制冷的吸收液用纯水配制，配制后进行预处理，将其浊度和淤塞密度处理到满足膜的要求后充注，以简化预处理装置。在制冷系统的运行过程中，吸收剂及制冷剂与换热器、管道等接触，产生微量杂质和污染物，必须将其去除，以保证纳滤膜的长期稳定运行，因此，在系统中设有精密过滤器，以去除运行中产生的微量污物，必要时可对纳滤膜进行反冲洗。纳滤吸收式制冷具有许多特点性能系数高，排热量小，可制取-10'C以上冷媒，机组可小型化、模块化，可设计成冷水机组、热泵机组、热泵空调机组、卫生热水机组等。性能系数高。以漠化锂纳滤吸收式制冷为例，按反渗透计算，其理论性能系数为54.1;根据反渗透海水淡化工程实际运行数据计算，其实际性能系统为12.5。相同浓差下，纳滤比反渗透的工作压力低得多，因此，纳滤吸收式制冷性能系数更高。由此可见，纳滤吸收式制冷是一种非常节能的制冷系统，比现有最好的商用制冷机节能62.4%以上，比现有最好的户用制冷机节能72.8°/以上。纳滤吸收式制冷排热量小。热力吸收式制冷要排出吸收过程吸收热和制冷剂水蒸汽的凝结热，其排热量约为蒸气压缩式制冷机的2倍，循环冷却水量大，水分损失多，循环冷却能耗高，需设置水蒸汽冷凝器。纳滤吸收式制冷无需设置水蒸汽冷凝器，其排热量与蒸气压缩式制冷机的相当。可制取-10'C以上冷媒。如溴化锂纳滤吸收式制冷采用低浓度溴化锂溶液为蒸发液，以蒸发液中的水为制冷剂，设置了蒸发液的纳滤再生循环，稀溶液浓度为1%20%,当浓度为5%20/。时，稀溶液的凝固温度为-2.5'C-15'C。根据蒸发温度的需要控制蒸发液的浓度，考虑传热温差，可制取-10'C以上冷媒。也正因为如此，克服了溴化锂热力吸收制冷机不能制取5'C以下的冷媒和实现低温制热的缺限，纳滤吸吹式制冷可设计成热泵机组，实现在-l(TC以上的环境中制热，拓展了溴化锂吸收式制冷、制热的应用范围。纳滤膜组件有巻式组件、管式组件、中空纤维式组件和板框式组件。其单位体内的充填密度高，单位体内的膜表面大，畢于小型化、模块化，因此，纳滤吸收式制冷、制热机组易于小型化、模块化。基于以上特点，设计了纳滤吸收式制冷流程，如图l所示；纳滤吸收式制热流程，如图2所示。以纳滤吸收式制冷、制热原理为基础，设计了纳滤吸收式冷水机组流程，如图1所示；纳滤吸收式风冷热泵机组流程，如图3所示；纳滤吸收式水源热泵机组流程，如图4所示；纳滤吸收式风冷热泵空调机组流程，如图5所示；纳滤吸收式风冷卫生热水机组流程，如图6所示。纳滤吸收式冷水机组，其流程如图l.所示。它是由吸收式制冷部分和多级纳滤再生部分组成。纳滤吸收式风冷热泵机组，其流程如图3所示。纳滤吸收式风冷热泵在纳滤吸收式制冷、制热的基础上设计而成。它以风为冷热源，制取冷热水。设置了风冷吸收器、散热风机及两个四通换向阀。通过四通阀的转换，实现制冷、制热的转换。纳滤吸收式水源热泵机组，其流程如图4所示。纳滤吸收式水源热泵在纳滤吸收式制冷、制热的基础上设计而成。它以水为冷热源，制取冷热水。设置了水冷吸收器、两个四通换向阀。通过四通阀的转换，实现制冷、制热的转换。亦可将吸收器、蒸发器组合在一个容器内。纳滤吸收式风冷热泵空调机组，其流程如图5所示。纳滤吸收式风冷热泵空调机在纳滤制冷、制热的基础上设计而成。它以风为冷热源，制取冷热风。设置了风冷吸收器、散热风机、风冷蒸发器、送风机及两个四通换向阀。通过四通阀的转换，实现制冷、制热的转换。纳滤吸收式风冷卫生热水机组，其流程如图6所示。纳滤吸收式风冷卫生热水机组在纳滤吸收式制热的基础上设计而成。它以风为热源，制取卫生热水。设置了风冷蒸发器、散热风机、热水箱及热水循环泵。以上针对溴化锂水溶液为吸收剂设计的，亦可以纳滤再生法为基础，筛选新的吸收剂、制冷剂。其应满足如下要求①化学稳定，无毒；②水蒸汽分压低；③不易结晶；腐蚀性低；导热系数高；⑥易于纳滤再生；⑦经济性好。然后根据不同的吸收剂特性，设计其纳滤吸收式制冷、制热流程。图l-2中，A-吸收式制冷部分B-纳滤膜再生部分，l-一级纳滤膜；2-二级纳滤膜；3三级纳滤膜；4-调节控制阀；5-能量回收装置；6-精密过滤器；7-再生液泵；8-蒸发器；9-吸收器；10-蒸发液泵；11-吸收液泵；12-真空装置；图3-5中，A-吸收式制冷、制热部分B-纳滤膜再生部分，1-U同上(包括图6);D-散热风机；14-四通换向阀；15-制冷剂气管；图5中，8-蒸发器是风冷蒸发器；9-吸收器是风冷吸收器；13-散热风机；14-送风机；15-西通换向阀；16-制冷剂气管；图6中，A-吸收式制卫生热水部分B-纳滤膜再生部分；13-散热风机，14-制冷剂气管；15-热水箱；16-热水循环泵。权利要求1、纳滤吸收式制冷方法，其特征是纳滤吸收式制冷循环由制冷剂蒸汽的吸收过程、吸收液的纳滤再生过程、制冷剂的蒸发过程和蒸发液的再生过程四个主要步骤组成；循环步骤如下吸收液在吸收器中吸收制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽凝结成液体，吸收液浓度变低，成稀吸收液，此过程为吸收过程；在吸收过程中放出凝结热，用冷却水将凝结热带走，保持吸收过程的热平衡；吸收后的稀吸收液进入纳滤系统中再生成浓吸收液，此再生为吸收液的纳滤再生；再生后的浓吸收液进入吸收器中作吸收液；蒸发液中的制冷剂在蒸发器中蒸发成制冷剂蒸汽，随着制冷剂的蒸发，蒸发液浓度增加，变成浓蒸发液，此过程为蒸发过程；在蒸发过程中吸收能量，通过吸收冷媒的热量，降低冷媒的温度，实现制冷的目的；变浓后的浓蒸发液进入纳滤系统中再生成稀蒸发液，此再生为蒸发液的纳滤再生；再生后的稀蒸发液进入蒸发器中作蒸发液，这样就完成了一个纳滤吸收式制冷循环；吸收和蒸发过程在真空中进行；纳滤吸收式制冷的吸收液和蒸发液为浓度不同的二元溶液或多元溶液。2、根据权利要求1所述的纳滤吸收式制冷方法，其特征是进入蒸发器中的溶液为低浓度二元溶液或多元溶液，并以此低浓度溶液为蒸发液；当以溴化锂溶液为蒸发液时，其质量浓度小于30%;根据蒸发温度的需要控制蒸发液的浓度，当溴化锂溶液浓度为5%20%时，其凝固温度为-2.5'C-15'C，考虑传热温差，溴化锂纳滤吸收式制冷可实现制取-l(TC以上的冷媒或在-l(rC以上的环境中制热。3、根据权利要求1所述的纳滤吸收式制冷方法，其特征是蒸发液和吸收液的再生为纳滤再生法，并采用蒸发液的纳滤再生系统与吸收液的纳滤再生系统相互独立或相结合的方法。4、根据权利要求3所述的纳滤吸收式制冷方法，其特征是吸收液和蒸发液的纳滤再生系统相结合的方法是纳滤再生为多级纳滤系统，一般为二至六级多级纳滤的流程是将稀吸收液输入第一级纳滤单元的入口，第一级纳滤再生后的浓溶液返回吸收器中作吸收液，再生后的稀溶液输出进入第二级纳滤再生单元的入口，第二级纳滤再生单元的浓溶液输出进入第一级纳滤再生单元的入口与稀吸收液一并作为第一级纳滤的再生液，第二再生单元的稀溶液输出进入第三级纳滤再生单元的入口；依次类推；末级纳滤再生单元的稀溶液返回蒸发器中作蒸发液，末级纳滤再生单元的浓液输入上一级纳滤再生单元的入口作倒数第二级的再生液；蒸发后的浓蒸发液输入末级纳滤再生单元的入口与倒数第二级的稀澄液一并作为末级纳滤的再生液。5、根据权利要求3所述的纳滤吸收式制冷方法，其特征是所述的二元溶液是水/溴化锂溶液，并用于溴化锂吸收式制冷的流程，采用二至六级纳滤再生，即设有二至六级纳滤再生单元，纳滤再生流程是第一级纳滤单元对吸收后的稀吸收液进行浓缩再生，第一级纳滤再生后的浓溶液返回吸收器中作吸收液，再生后的稀溶液输出进入第二级纳滤再生单元入口，第二级纳滤再生单元的浓溶液输出进入第一级纳滤再生单元的入口与稀吸收液一并作为第一级纳滤的再生液，第二再生单元的稀溶液输出进入第三级纳滤再生单元的入口；依次类推；末级纳滤再生单元的稀溶液返回蒸发器中作蒸发液，末级纳滤再生单元浓溶液输入上一级纳滤再生单元的入口作再生液；蒸发后的浓蒸发液输入末级再生单元的入口与倒数第二级的稀溶液一并作为末级纳滤的再生液。6、根据权利要求4所述的纳滤吸收式制冷方法，其特征是采用三级纳滤再生第一级纳滤单元对吸收后的稀吸收液进行浓縮再生，纳滤再生后的浓溶液返回吸收器中作吸收液，再生后的稀液输出进入第二级纳滤再生单元入口，第二级纳滤再生单元的浓溶液输出进入第一级纳滤再生单元的入口与稀吸收液一并作为第一级纳滤的再生液，第二再生单元的稀溶液输出进入第三级纳滤再生单元的入口；第三级纳滤再生单元的稀溶液输出至蒸发器中作蒸发液，第三级纳滤再生单元的浓溶液输出至第二级纳滤再生单元的入口；蒸发后的浓蒸发液输入第三级纳滤单元的入口与第二纳滤的稀溶液一并作第三级纳滤的再生液。7、根据权利要求l、3、4、5或6所述的纳滤再生方法，其特征是采用加压与能量回收方式相结合的方法第一级纳滤设置加压泵加压，其余各级纳滤的加压装置首先采用能量回收装置，回收纳滤后浓溶液的能量作为下一级纳滤再生液的加压动力，末级纳滤浓溶液的回收能量作为浓蒸发液的加压动力；当回收的能量达不到下级纳滤的动力要求时，则设置加压泵加压或加压泵补充能量回收装置加压的方式。8、纳滤吸收式制冷方法循环装置，其特征是以纳滤为吸收液和蒸发液的再生方法构成的制冷制热装置，包括蒸i器、吸收器、真空装置、蒸发液泵、吸收液泵、纳滤再生单元、再生液泵,所述纳滤再生单元设有稀吸收液进口、浓吸收液出口、浓蒸发液进口、稀蒸发液出口，各接口分别与吸收器的出口、进口和蒸发器的出口、进口相连接；纳滤再生单元为二至六级纳滤，第一级纳滤的入口连接吸收器的稀吸收液出口和下一级纳滤的浓溶液出口，第一级纳滤输出的浓溶液进入吸收器内作吸收液，第一级纳滤的稀溶液输出至下一级纳滤的再生液入口；下一级纳滤的浓溶液输出至上一级纳滤的再生液入口，稀溶液输出至下一级纳滤的再生液入口，依此类榫；末级纳滤的低浓度溶液输出至蒸发器内作蒸发液，浓溶液输出至上一级纳滤的再生液入口，蒸发器内的浓蒸发液与倒数第二级的稀溶液一并输出至末级的入口作为末级的再生液。9、根据权利要求8纳滤吸收式制冷方法循环装置，其特征是在各级纳滤浓液出口均设有能量回收装置，回收浓溶液的能量，作为下一级纳滤的加压动力。10、根据权利要求8纳滤吸收式制冷方法循环装置，其特征是采用三级纳滤再生单元第一级纳滤的入口连接吸收器中的稀吸收液和第二级纳滤的浓溶液出口，第一级纳滤的浓溶液出口连接至吸收器入口，第一级纳滤的稀溶液出口连接第二级纳滤的入口；第二级纳滤的浓溶液出口连接至第一级纳滤再生液的入口，稀溶液出口连接第三级纳滤再生液的入口，第三级纳滤的低浓度溶液连接至蒸发器的入口，浓溶液出口连接至第二级纳滤再生液的入口，蒸发器的出口与第二级的稀溶液出口一并连接至第三级再生液入口。全文摘要纳滤吸收式制冷方法，纳滤吸收式制冷循环由制冷剂蒸汽的吸收过程、吸收液的纳滤再生过程、制冷剂的蒸发过程和蒸发液的再生过程四个主要步骤组成；吸收液在吸收器中吸收制冷剂蒸汽，吸收液浓度变低，此过程为吸收过程；在吸收过程中放出凝结热，吸收后的稀吸收液进入纳滤系统中再生成浓吸收液，此再生为吸收液的纳滤再生；再生后的浓吸收液进入吸收器中作吸收液；蒸发液中的制冷剂在蒸发器中蒸发成制冷剂蒸汽，随着制冷剂的蒸发，蒸发液浓度增加，变成浓蒸发液，此过程为蒸发过程；纳滤再生是变浓后的浓蒸发液进入纳滤系统中再生成稀蒸发液；再生后的稀蒸发液进入蒸发器中作蒸发液，完成了一个纳滤吸收式制冷循环。文档编号F25B15/02GK101226018SQ200810003289公开日2008年7月23日申请日期2008年1月25日优先权日2007年11月2日发明者孙明建申请人:孙明建