一种多级板式蒸发吸收式制冷装置和方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本发明涉及余热回收装置和方法，具体涉及一种多级板式蒸发吸收式制冷装置和方法。
[【背景技术】]
[0002]传统的吸收式制冷方法已经有近百年的生产历史，采用基本定型的热力学过程和设备；在实际使用中，用得最多的是用于空调的溴化锂吸收式制冷循环和用于制冷、空调的氨吸收式制冷循环。近几十年由于受“蒙特利尔协议”规定的影响，减少氟碳化物的使用，以及利用余热作为驱动热源对减少碳排放具有的意义，吸收式制冷方法得到了较大的推广和发展，例如中国专利CN200510060377.7 “多能源驱动的溴化锂制冷空调机”专利中，利用了太阳能、微波和燃油(气)多种能源，日本专利2009-236440 “Gas heat pup typeair condit1ning device or refrigerating device，，和 2009-236441 “Heat pup typerefrigerating device”开发了用气体发动机废热作为空调、制冷机热源的吸收式制冷方法。此种制冷方法多应用于低温余热的利用。但这些改进都不能提高吸收式制冷循环本身的能效比。最新的GB 29540-2013《溴化锂吸收式冷水机组能效限定值及能效等级》标准中确定双效溴化锂吸收式制机组的COP为1.12?1.4，而双效溴化锂制冷机的输入热源蒸汽为150°C甚至更高温度，而氨-水吸收式制机组冷COP仅在0.3?0.4。由于蒸汽机械压缩热泵具有能用很小的机械功提升低温余热蒸汽的显热，变为高温蒸汽就可回收其潜热，作为高温热源利用，因此在热能系统中受到重视，在中国专利CN201010198705.0“通过热泵提取电厂余热加热冷凝水系统”；中国专利CN20101063699.5 “热电联产耦合热泵实现区域冷热联供系统及方法”;中国专利CN200910223748.7 “低温余热发电系统乏汽冷凝过程自耦冷源热泵循环装置”;中国专利CN201010163688.7“电厂循环水热泵耦合热电联产的集中供暖系统及方法”都涉及了利用低温热源，包括水和蒸汽，通过热泵机组提高整个热电联产的发电供热系统的能效比；但都没有涉及到利用蒸汽机械压缩热泵应用于制冷、空调循环中的问题，以提高制冷机组本身的能效比问题。
[0003]吸收式制冷方法的能效比低的其中一基本原因是在高压发生器冷剂水进行浓缩时吸热生成的制冷剂蒸汽需要吸收大量的热能，而制冷剂蒸汽所含的热量在冷凝过程中释放出相变热被排放到系统外，得不到回收利用；而制冷剂在低压蒸发器中吸收冷媒循环水的低温热能进而生成低温低压冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽进入吸收器又有汽相转变为液相，相变所释放的热量，通常也被排放到制冷系统外，也没有得到回收利用。在CN201020188184.6 “双效第二类溴化锂吸收式热泵机组”中只是开发了一种供热的热泵机组，没有解决上述循环中排放热的回用。在CN200820115165.3 “一种冷热双向同时利用的单效型第三种吸收式热泵”，因为利用了一部分的排放热，用于供热，可以同时供冷和供热，COP可达2.2?2.6。但因为并不是重新回用于系统，减少驱动制冷系统能量输入，所以不能根本上解决排放热的回用问题。也没有解决低能效比的问题，因此制冷和采暖的能效比，仍都很低。
[0004]吸收式制冷、空调循环造价高的重要原因是，传统上多采用管壳式换热设备和喷淋传质方法，传热、传质系数低，换热面积大，还需要循环泵，反复喷淋吸收溶液和制冷剂，而在中国专利CN200480010361.9 “带外部回路的吸收器和热交换器以及包括该吸收器或热交换器的热泵系统和空调系统”用板式换热器作为吸收器或冷凝器，以提高换热效率，包括美国专利 US6176101 BI “FLAT-PLATE ABSORBERS AND EVAPORATORS FOR ABSORPT1NCOOLERS”则将冷凝器和吸收器组装在一个板式换热器中，这种设备为回收冷凝热提供了可能，但该专利没有为解决吸收式制冷方法的能效比提高和降低系统造价提出解决方案。
[
【发明内容】
]
[0005]本发明的目的在于提高多级板式蒸发吸收式制冷装置的能效比。
[0006]为了实现上述目的，发明一种多级板式蒸发吸收式制冷装置，包括:
[0007]冷剂水蒸发器，包括进口，
[0008]吸收器，包括出口和进口，
[0009]其特征在于还包括以下设备:
[0010]四路溶液换热器，包括两个冷侧通路:第一和第二冷侧通路，以及一个热侧通路，第一冷侧通路的进口与吸收器的出口通过管道连接，热侧通路的出口与吸收器的进口通过管道连接，第二冷测通路与生活水管道连接，第一冷侧通路的出口为两个:第一冷侧通路的第一出口和第一冷侧通路的第二出口，
[0011 ] 蒸汽混合器，具有生蒸汽进口、再生蒸汽进口，以及出口，生蒸汽进口与生蒸汽管道连接；
[0012]第一相变换热器，其热侧进口通过管道与蒸汽混合器出口连接，冷侧进口与四路溶液换热器的第一冷侧通路的第一出口通过管道连接，
[0013]第四板式换热器，热侧进口与第一相变换热器的热侧出口通过管道连接，冷侧进口与生活水管道连接，
[0014]第一闪蒸汽液分离器，具有进口，顶部气相出口和底部液相出口，其进口与第一相变换热器的冷侧出口通过管道连接，
[0015]第二相变换热器，其热侧进口通过管道与第一闪蒸汽液分离器的气相出口连接，其冷侧进口通过管道与四路溶液换热器的第一冷测通路的第二出口连接，
[0016]第二闪蒸汽液分离器，具有进口，顶部气相出口和底部液相出口，其进口与第二相变换热器的冷侧出口通过管道连接；其液相出口与第一闪蒸汽液分离器出口通过管道合并后接入四路溶液换热器的热侧进口连接，
[0017]第三相变换热器，其热侧进口与第二闪蒸汽液分离器的气相出口通过管道连接，其冷侧进口通过管道与第四板式换热器的热侧出口通过管道连接，其热侧出口与第二相变换热器的热侧出口通过管道合并后与冷剂水蒸发器的进口通过管道连接，
[0018]凝结水液位控制器，具有出口、进口和排水口，其出口通过管道与第四板式换热器与第三相变换热器之间连接的管道相通；
[0019]第三闪蒸汽液分离器，具有进口，顶部气相出口和底部液相出口，其进口与第三相变换热器的冷侧出口通过管道连接，液相出口与凝结水液位控制器的进口通过管道连接；
[0020]机械蒸汽压缩泵，其进口与第三闪蒸汽液分离器的气相出口通过管道连接，其出口通过管道与蒸汽混合器的再生蒸汽进口通过管道连接。
[0021]该设备还具有如下优化结构:
[0022]所述的机械蒸汽压缩泵具有自动测定饱和度的补水箱。
[0023]所述的第一、第二、第三相变换热器为板式换热器、板式蒸发器、板式冷凝器或管壳式换热器。
[0024]所述的机械蒸汽压缩泵为单级或多级风机及压缩泵的组合，其结构形式为罗茨式、离心式、往复式或螺杆式。
[0025]本发明还包括一种多级板式蒸发吸收式制冷装置的制冷方法:
[0026]来自吸收器的稀