一種雙蒸氣壓縮系統(tǒng)吸收式制冷方法及裝置的制造方法
【專利說明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本發(fā)明涉及一種電力驅(qū)動(dòng)雙蒸氣壓縮系統(tǒng)的多級(jí)稀溶液濃縮方法，在制冷過程全部吸收了高溫冷劑水蒸汽凝結(jié)排放熱回用于制冷系統(tǒng)，同時(shí)部分回用了低溫劑水蒸汽排放熱用于蒸汽壓縮式熱栗運(yùn)行所需的熱能，熱栗生成新熱能補(bǔ)充了制冷系統(tǒng)所需部分熱能，由此獲得超高能效比的吸收式制冷裝置。
[【背景技術(shù)】]
[0002]傳統(tǒng)的吸收式制冷方法已經(jīng)有近百年的生產(chǎn)歷史，采用基本定型的熱力學(xué)過程和設(shè)備;在實(shí)際使用中，用得最多的是用于空調(diào)的溴化鋰吸收式制冷循環(huán)和用于制冷、空調(diào)的氨吸收式制冷循環(huán)。近幾十年由于受“蒙特利爾協(xié)議”規(guī)定的影響，減少氟碳化物的使用，以及利用余熱作為驅(qū)動(dòng)熱源對(duì)減少碳排放具有的意義，吸收式制冷方法得到了較大的推廣和發(fā)展，例如公開文獻(xiàn)CN200510060377.7 “多能源驅(qū)動(dòng)的溴化鋰制冷空調(diào)機(jī)”中提出利用了太陽能、微波和燃油(氣)多種能源，CN101871702A “雙熱源高效吸收式制冷裝置”中提出雙熱源的利用方法，CN103438605A“吸收發(fā)生換熱型吸收式制冷循環(huán)”提出了太陽能作為熱源的方法，日本專利2009-236440 “Gas heat pup type air condit1ning device orrefrigerating device，，和2009-236441 “Heat pup type refrigerating device，，開發(fā)了用氣體發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱作為空調(diào)、制冷機(jī)熱源的吸收式制冷方法。此種制冷方法多應(yīng)用于低溫余熱的利用。但這些改進(jìn)都不能提高吸收式制冷循環(huán)本身的能效比。
[0003]最新的GB 29540-2013《溴化鋰吸收式冷水機(jī)組能效限定值及能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中確定雙效溴化鋰吸收式制機(jī)組的⑶P為1.12?1.4，而雙效溴化鋰制冷機(jī)的輸入熱源蒸汽為150°C甚至更高溫度，而氨-水吸收式制機(jī)組冷C0P僅在0.3?0.4。在提高吸收式制冷裝置能效比方面相關(guān)公開的專利文獻(xiàn):ZL011426144“帶蒸氣壓縮的并聯(lián)三效吸收式制冷裝置”中提出降低前一級(jí)發(fā)生器的溫度達(dá)到降低設(shè)備的腐蝕同時(shí)系統(tǒng)的效率略有提高，CN101520250“高效的兩級(jí)吸收式制冷裝置”提出了一種較方便的路線并略提高了效率。近期由于蒸汽機(jī)械壓縮熱栗具有能用很小的機(jī)械功提升低溫余熱蒸汽的顯熱，變?yōu)楦邷卣羝涂苫厥掌錆摕幔鳛楦邷責(zé)嵩蠢?，因此在熱能系統(tǒng)中受到重視，在中國專利CN201010198705.0“通過熱栗提取電廠余熱加熱冷凝水系統(tǒng)”；中國專利CN20101063699.5“熱電聯(lián)產(chǎn)耦合熱栗實(shí)現(xiàn)區(qū)域冷熱聯(lián)供系統(tǒng)及方法”;中國專利CN200910223748.7 “低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)乏汽冷凝過程自耦冷源熱栗循環(huán)裝置”;中國專利CN201010163688.7 “電廠循環(huán)水熱栗耦合熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供暖系統(tǒng)及方法”都涉及了利用低溫?zé)嵩?，包括水和蒸汽，通過熱栗機(jī)組提高整個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電供熱系統(tǒng)的能效比；但都沒有涉及到利用蒸汽機(jī)械壓縮熱栗應(yīng)用于制冷、空調(diào)循環(huán)中的問題，以提高制冷機(jī)組本身的能效比問題。
[0004]吸收式制冷方法的能效比低的基本原因是在高壓發(fā)生器進(jìn)行稀溶液濃縮時(shí)吸熱生成的制冷劑蒸汽需要吸收大量的汽化熱能，而高溫的制冷劑蒸汽所含的熱量在冷凝過程中釋放出相變熱均被全部排放到系統(tǒng)外，沒有回收利用；同樣低溫的制冷劑蒸汽在進(jìn)入低壓吸收器中由汽相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r(shí)所釋放的凝結(jié)熱熱量也被排放到制冷系統(tǒng)外，也沒有得到回收利用。在國內(nèi)外公開的專利文獻(xiàn)均沒有冷劑水蒸汽相變熱回收且用于自身制冷系統(tǒng)的報(bào)道。在CN201020188184.6“雙效第二類溴化鋰吸收式熱栗機(jī)組”中只是開發(fā)了一種供熱的熱栗機(jī)組，沒有解決上述循環(huán)中排放熱的回用。在CN200820115165.3 “一種冷熱雙向同時(shí)利用的單效型第三種吸收式熱栗”，利用了一部分的排放熱用于供熱，可以同時(shí)供冷和供熱，COP可達(dá)2.2?2.6。但因?yàn)椴⒉皇侵匦禄赜糜谙到y(tǒng)用于減少驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)能量輸入，所以不能根本上解決排放熱的回用問題。也沒有解決低能效比的問題，因此制冷和采暖的能效比，仍都很低。
[0005]吸收式制冷、空調(diào)循環(huán)造價(jià)高的重要原因是，傳統(tǒng)上多采用管殼式換熱設(shè)備和噴淋傳質(zhì)方法，傳熱、傳質(zhì)系數(shù)低，換熱面積大，還需要循環(huán)栗，反復(fù)噴淋吸收溶液和制冷劑，而在中國專利CN200480010361.9“帶外部回路的吸收器和熱交換器以及包括該吸收器或熱交換器的熱栗系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)”用板式換熱器作為吸收器或冷凝器，以提高換熱效率，包括美國專利US6176101 B1“FLAT-PLATE ABSORBERS AND EVAPORATORS FOR ABSORPT1NCOOLERS”則將冷凝器和吸收器組裝在一個(gè)板式換熱器中，這種設(shè)備為回收冷凝熱提供了可能，但該專利沒有為解決吸收式制冷方法的能效比提高和降低系統(tǒng)造價(jià)提出解決方案。ZL201510465086X“一種多效板式升膜逆流蒸發(fā)裝置和方法”提出了板式多效裝置在汽液相變過程應(yīng)用方式，公開其中高效節(jié)能的特征及應(yīng)用方法，但仍未見用于吸收式制冷系統(tǒng)。
[0006]吸收式制冷均以熱源作為驅(qū)動(dòng)能量，啟動(dòng)和運(yùn)行制冷系統(tǒng)工作，消耗的是熱能，輸出的是冷量，在沒有熱源的地區(qū)顯然不能使用該類裝置，適用范圍受到限制，目前還沒有一種全電力輸入去滿足驅(qū)動(dòng)和正常工作的溴化鋰制冷系統(tǒng)，同時(shí)還要滿足高的能效比的方法和裝置。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于通過回收排放的劑水蒸汽潛熱得以大幅度提高制冷機(jī)的能效比，通過全部回收冷劑水在高溫蒸發(fā)凝結(jié)時(shí)的排放熱回用于制冷系統(tǒng)，部分回收冷劑水的低溫蒸發(fā)排放熱并通過電力驅(qū)動(dòng)的蒸氣壓縮式熱栗生成補(bǔ)充熱能提供給制冷系統(tǒng)，因而獲得極高的能效比。為了擴(kuò)大吸收式制冷機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域本發(fā)明提出的方法可滿足在無熱源供應(yīng)的場合也可以運(yùn)行的吸收式制冷機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，內(nèi)容包括:
[0008]溶液換熱器H5，冷側(cè)進(jìn)口通過管道連接低壓吸收器DX，冷側(cè)出口通過管道連接至第三內(nèi)耦合相變換熱器H3的冷側(cè)進(jìn)口，熱側(cè)進(jìn)口通過管道連接第一閃蒸分離罐S1下部濃溶液出口，熱側(cè)出口與吸收器DX進(jìn)口連接，
[0009]第一板式內(nèi)耦合相變換熱器H1，冷側(cè)進(jìn)口與第二閃蒸分離罐S2下部溶液管道連接，連接管路串聯(lián)溶液循環(huán)栗E2，冷側(cè)出口通過管道連接第一閃蒸分離罐S1，熱側(cè)進(jìn)口通過蒸汽混合罐H0連接機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)Ml的壓縮蒸氣出口，
[0010]第二板式內(nèi)耦合相變換熱H2，熱側(cè)進(jìn)口通過管道與第一閃蒸分離罐S1的上部二次蒸汽出口連接，熱側(cè)出口與第一冷劑水冷卻器H6的熱側(cè)進(jìn)口連接，冷側(cè)進(jìn)口與第三閃蒸分離罐S3下部溶液管道連接，連接管路串聯(lián)溶液循環(huán)栗E3，冷側(cè)出口通過管道連接第二閃蒸分尚耀S2，
[0011]第三板式內(nèi)耦合相變換熱器H3，熱側(cè)進(jìn)口通過管道與第二閃蒸分離罐S2的上部二次蒸汽出口連接，熱側(cè)出口與第二冷劑水冷卻器H7的熱側(cè)進(jìn)口連接，冷側(cè)進(jìn)口與溶液換熱器H5的稀溶液出口管道連接，冷側(cè)出口通過管道連接第三閃蒸分離罐S3，
[0012]第四板式內(nèi)耦合相變換熱器H4，熱側(cè)進(jìn)口通過管道與第三閃蒸分離罐S3的上部二次蒸汽出口連接，熱側(cè)出口與第三冷劑水冷卻器H8的熱側(cè)進(jìn)口連接，冷側(cè)進(jìn)口與第一內(nèi)耦合相變換熱器H1的熱側(cè)下部蒸汽冷凝水出口管道連接，管道中串聯(lián)冷凝水循環(huán)栗E1，冷側(cè)出口通過管道連接第四閃蒸分離罐S4，
[0013]第四閃蒸分離罐S4上部出口與蒸汽機(jī)械壓縮機(jī)