[发明专利]一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及氨水吸收式制冷技术领域，特别是一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及方法。

背景技术

氨水吸收式制冷技术是一种可以利用低温余热资源或太阳能、地热等低温可再生能源驱动的制冷技术，其制冷温度范围广，约为10℃～-60℃，广泛用于冷库、石油冶炼及其他化工过程中。低温余热驱动发生过程和精馏过程，将基础溶液分离成高纯度的氨蒸气和低浓度的稀氨水溶液，氨蒸气在冷凝器中冷凝为液氨，液氨经过过冷、节流降压后进入蒸发器蒸发制冷，蒸发后的氨蒸气进入吸收器被来自精馏塔塔釜的稀溶液吸收，最终转变成浓溶液，预热后进入发生器，完成一个循环。

现有氨水吸收式制冷机组基础溶液的浓度一般是恒定的，设计时为了保证机组一年中都能稳定工作，往往按照夏季工况(比如环境温度30℃左右)来设计其基础溶液浓度。随着环境的温度降低，吸收器出口基础溶液容易出现过冷现象，实际运行中需要采取一定的措施来避免或减小过冷现象。对于风冷机组，可以通过降低吸收器空气流量和流速来降低吸收器换热量。对于水冷机组，若冷却水是并联进入冷凝器和吸收器的，则可通过减少进入吸收器冷却水量的方式来避免基础溶液的过冷；若冷却水是串联进入冷凝器和吸收器的，则需要对冷却水量进行优化选择，因为若减少流量，则冷凝器中压力会升高，若不减少流量，则吸收器出口溶液会过冷，二者都会对系统性能产生不利影响。

环境温度降低，系统可以采用更高浓度的溶液，更有利于机组性能提高。现有机组中工质浓度恒定，不能充分利用环境温度降低所能带来的好处，使机组未能处于该环境温度下的最优状态运行。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有氨水吸收式制冷机组的这个缺点，本发明提供一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及方法，能够根据环境温度的变化来调节基础溶液浓度，以使其始终处于该环境温度下的最佳工作状态，提高系统全年工况下的性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，该系统包括：溶液泵1、溶液换热器2、发生器3、精馏塔4、冷凝器5、分流器6、过冷器7、氨节流阀8、蒸发器9、吸收器10、溶液节流阀11、液氨储罐12和流量阀13，其中，吸收器10与溶液泵1相连接，溶液泵1与溶液换热器2相连接，溶液换热器2依次与发生器3和精馏塔4相连接，精馏塔4的顶部依次连接于冷凝器5和分流器6，分流器6分两路，一路依次与过冷器7、氨节流阀8和蒸发器9相连接，另一路依次与液氨储罐12和流量阀13相连接，精馏塔4的底部依次连接于溶液换热器2和溶液节流阀11，过冷器7、溶液节流阀11和流量阀13分别与吸收器10相连接。

上述方案中，所述分流器6是液体分流设备，用于对液氨进行分流；其入口与冷凝器5出口相连接，第一出口与过冷器7热侧入口相连接，第二出口与液氨储罐12入口相连接。

上述方案中，所述流量阀13是一流量控制阀门，用于控制管道开关以及液体流量；其入口与液氨储罐12出口相连接，出口与吸收器10相连接。

上述方案中，所述液氨储罐12是一液体储存装置，用于存放液氨；其入口与分流器6第二出口相连接，出口与流量阀13入口相连接。

上述方案中，所述溶液泵1是液体加压设备，用于提高液体压力；其入口与吸收器10浓溶液出口相连接，出口与溶液换热器2冷侧入口相连接。

上述方案中，所述溶液换热器2和发生器3是换热设备，用于实现冷、热物流间的热量交换；溶液换热器2热侧进口与精馏塔4塔釜再沸器稀溶液出口相连接，出口与溶液节流阀11入口相连接，冷侧进出口分别与溶液泵1出口和发生器3冷侧入口相连接；发生器3热侧为外热源，冷侧出口与精馏塔4入口相连接。

上述方案中，所述精馏塔4用于将发生过程产生的氨水汽液混合物进行精馏分离，其顶部与冷凝器5入口相连接，用于将精馏分离得到的浓氨蒸汽冷凝作为制冷工质；塔釜再沸器热侧为外热源。

上述方案中，所述过冷器7是换热设备，利用来自蒸发器9的低温制冷工质冷却来自分流器6的液氨；其热侧进出口分别连接分流器6第一出口和氨节流阀8入口，冷侧进出口分别连接蒸发器9出口和吸收器10入口。

上述方案中，所述氨节流阀8和溶液节流阀11是液体节流降压装置，用于液氨和稀溶液的降压；氨节流阀8进出口分别与过冷器4和蒸发器9连接，溶液节流阀11进出口分别与溶液换热器2和吸收器10相连接。

上述方案中，所述蒸发器9用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现冷量输出，其进出口分别与氨节流阀8和过冷器7连接。