一种回收相变热的直燃式吸收制冷方法及装置的制造方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本发明涉及一种吸收制冷装置及方法，具体设计一种回收相变热的直燃式吸收制冷方法及装置。
[【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；直燃型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，由于热源可以采取多种的燃料直燃而获得，方便适应不同的环境使用，故近些年发展较快。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 type air condit1ningdevice or refrigerating device，，和 2009-236441 “Heat pup type refrigeratingdevice”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，直燃式溴化锂吸收式冷水机组能效限定值COP为1.1?1.4.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栗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谮热，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 “通过热栗提取电厂余热加热冷凝水系统”；中国专利CN20101063699.5 “热电联产耦合热栗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栗循环装置”；中国专利CN201010163688.7 “电厂循环水热栗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，通过热栗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栗应用于制冷、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稀溶液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；而制冷剂在冷剂水蒸发器中吸收冷媒循环水的低温热能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，还需要循环栗，反复喷淋吸收溶液和制冷剂，而在中国发明专利ZL 2011 I 0442494.“一种多效板式升膜逆流蒸发浓缩装置和方法”提出了采用板式换热器作为内耦升降膜式换热的办法，闪蒸制取二次蒸汽多级使用，达到高效节能和降低装备投资的目的；中国专利CN200480010361.9 “带外部回路的蒸发器和热交换器以及包括该蒸发器或热交换器的热栗系统和空调系统一一种板式换热器”用板式换热器作为蒸发器或冷凝器，以提高换热效率，包括美国专利US6176101 BI “FLAT-PLATEABSORBERS AND EVAPORATORS FOR ABSORPT1N COOLERS” 则将冷凝器和蒸发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尚和降低系统造价提出解决方案。
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【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于提高直燃式吸收制冷装置的能效比。
[0006]为了实现上述目的，提供一种直燃式吸收制冷装置，包括以下设备:
[0007]冷剂水蒸发器，包括进口，
[0008]吸收器，包括出口和进口，
[0009]第二溶液换热器，冷侧进口通过管道连接吸收器，
[0010]第一溶液换热器，热侧进口通过管道连接浓溶液换热器热侧出口，热侧出口与吸收器进口连接，冷侧进口连接生活水管，
[0011 ] 第二相变换热器，冷侧进口通过管道连接浓溶液换热器冷侧出口，
[0012]凝结水换热器，热侧进口通过管道与第二相变换热器的热侧出口连接，冷侧进口与生活水管连接，
[0013]凝结水液位器，具有进口、出口以及补液口，进口通过管道与凝结水换热器的热侧出口连接，
[0014]直燃式发生器，直燃式发生器具有进口、顶部的气相出口和中部的液相出口，进口通过管道连接第二相变换热器冷侧出口，直燃式发生器液相出口与第一溶液换热器的热侧进口通过管道连接，
[0015]第一相变换热器，热侧进口通过管道连接第一直燃式发生器气相出口，冷侧进口通过管道连接凝结水液位器出口，
[0016]真空气液分离器，具有进口、顶部的气相出口和不凝气体出口以及底部的液相出口，进口与第一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器补液口通过管道连接，
[0017]机械蒸汽压缩栗，具有进口和出口，其进口与真空气液分离器的气相出口通过管道连接，出口与第二相变换热器的热侧进口通过管道连接，
[0018]板式冷却器，热侧进口与真空气液分离器的不凝气体出口通过管道连接，板式冷却器的冷侧与水管连接，
[0019]真空栗，进口与板式冷却器热侧出口通过管道连接。
[0020]上述设备还进一步具有如下优化结构:
[0021]所述的机械蒸汽压缩栗吸收低温再生蒸汽压缩栗还设置有自动测定再生蒸汽饱和度的自动补水箱。
[0022]所述的机械蒸汽压缩栗为单级或多级风机和压缩栗的组合，其结构形式为罗茨式、离心式、往复式、螺杆式。
[0023]所述的第一、第二相变换热器为板式内耦合相变换热器、板式蒸发器、板式冷凝器或管壳式换热器。
[0024]本发明还包括一种直燃式吸收制冷装置的制冷方法，吸收器中冷剂水稀溶液通过浓溶液换热器预热后进入第二相变换热器中，与来自机械蒸汽压缩栗的蒸汽进行换热后，进入直燃式高压发生器中受热气化，在顶部形成冷剂水蒸汽，在底部形成冷剂水浓溶液，冷剂水浓溶液依次经过浓溶液换热器与冷剂水稀溶液换热，经过溶液换热器与生活水换热后回到吸收器中，第二相变换热器换热后形成凝结水，凝结水进入凝结水换热器与生活水换热后进入凝结水液位器中经过调整液位后进入第一相变换热器，与来自直燃式发生器的冷剂水蒸汽换热，换热后的冷剂水蒸汽形成凝液回到冷凝水蒸发器中，换热后的凝结水形成再生蒸汽进入真空气液分离器，气相为再生蒸汽，液相为凝结水，凝结水进入冷凝水液位器用于补液，再生蒸汽进入机械式蒸汽压缩栗进行循环，真空企业分离装置中的不凝气体随真空栗抽真空经过板式冷却器的水冷后被排出到外界。
[0025]该方法还进一步具有如下优化工艺:
[0026]所述的稀溶液蒸发浓缩主负荷由第二相变换热器承担，补充负荷由直燃式发生器外部输入燃料直燃承担。
[0027]机械蒸汽压缩栗吸收低温再生蒸汽增压升温后输入第二相变换热器的热侧。
[0028]所述的第一溶液换热器冷却浓溶液且自动定温同事加热生活用水。
[0029]所述的凝结水换热器冷却凝结水且自动定温同时加热生活用水。
[0030]本发明的工艺方法改变了原传统的典型路线，通过回收和再利用冷剂水蒸发潜热因而获得超高的能效比，能效比C0P3?4，远高于传统直燃机组的C0P1.1?1.4。从吸收式制冷的热平衡方程式也可以粗略看到，道理很简单:QL+QR = QN+QX由于QN = O则QR =0+QX-QL
[0031]式中:QL_制冷量QR-输入能量QN-冷凝排热QX-吸收排热
[0032]而要使得冷凝热排放趋于零，且有效利用再循环是个难题
[0033]本方法彻底解决了这个难题。因而对于传统的吸收制冷方式冲击很大，甚至具有颠覆性影响。由于将冷剂水蒸汽冷凝时潜热全部回收，即冷凝热排放为零且又被全部回收利用，即QN = 0，则实际需要输入热量为吸收器排放热与制冷量之差。
[0034]2、为了有效事实本方法而重组和构思了新工艺路线，保留传统工艺的冷剂水蒸发器、吸收器和直燃式高压发生器的元器件，原则上该部分的原设计功能得以保存；主要重组了冷剂蒸汽的冷凝系统，这也是节能的主要环节，通过新增第一板式内耦热合相变换器液化冷剂水蒸汽和冷却了冷剂水，与此同时吸收了冷剂水蒸汽的相变潜热和部分显热，用于凝结水的加热和汽化，生成了再生蒸汽。为了维持高压发生器内的绝对压压力，冷剂水的冷凝温度的确定通过设置在凝结水换热器上的全自动温度调节装置来完成，这就要求用于再生蒸汽的凝结水入口温度要保持与冷剂水冷凝温度之间有一个合适的过冷度。
[0035]3、再生蒸汽的生成方法及装备
[0036]采用了高效率的板式多效组合方式，在第一相变换热器内两侧流体逆流传热，分别以降膜、升膜的状态逆向流动，尤其是在冷侧流体受热过程中分别在对流区、泡核沸腾区获得强化和控制，进而在间壁温差很小，约温差Λ t = 3?4°C时即可获得良好的热驱动力，生成设定压力、温度下的饱和再生蒸汽，此时的再生蒸汽温度和压力较热源蒸汽尚低一阶位能。
[0037]4、机械蒸气压缩栗吸取真空气液分离器的再生蒸汽经过增压增温使得再生蒸汽提高一阶位能成为满足热源饱和蒸汽的条件。机械蒸气压缩内热栗可以选择罗茨型、离心式、往复式等结构形式的；压缩栗进出口两段蒸汽状态的信号及时采集和传输及对应调节反应速度和精准度需要把握得当。真空气液分离器入动力为电力，配置有变频器。由于真空气液分离器在提高蒸汽显热做功时所消耗的电能仅为再生蒸汽潜热的极少一部分，本机组所测算的数值约为1/26，即输入Ikw的电力可获得热能26kw。
[0038]5、新增的真空栗组用于再生蒸汽在第二板式内耦合相变换热器、真空汽液分离器的不凝气体抽取，以保证该工艺工程的稳定和高效；辅助功能是可以预置系统的真空度与凝结水换热器共偶，调节再生蒸汽的参数，例如压力、温度。
[【附图说明】]
[0039]图1为实施例中的装置流程示意图；
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