[发明专利]利用低品位热的跨临界/吸收复合制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种跨临界/吸收复合制冷装置，具体涉及一种利用低品位热的跨临界/吸收制冷复合制冷装置。

背景技术

在工业生产部门，温度低于200℃，甚至是50~60℃的低品位余热广泛而大量地存在，例如燃气轮机、冶金行业、水泥行业、石化行业、食品加工行业排出海量的低品位余热。对于这些余热，传统技术难以利用而且经济性极差，因此，往往都是直接向环境排放，不仅造成了能量的极大浪费，而且也造成了糟糕的环境热污染。

利用低品位热进行空调制冷也是一种极具潜力的应用途径,其中吸收制冷技术就是利用低品位热制冷的主要方法之一。常规吸收制冷技术利用溴化锂水溶液或者氨水工业作为工质,这些常规吸收制冷装置由于循环自身的局限性，在利用低品位热制冷上存在一些比较大的缺点，例如温度比较低的低品位热难以利用或者其能量转换效率非常低、所获得的制冷能量密度比较低等。因此，常规吸收制冷技术在利用温度比较低的低品位热制冷上面临着巨大挑战，非常有必要发展能利用温度比较低的低品位热高效制冷的新技术。

自上世纪50年代，Altenkirch首次提出压缩/吸收复合制冷系统以来，由于压缩/吸收复合制冷技术具有能量转换效率比较高的优点,压缩/吸收复合制冷技术得到了比较大的发展。

现有压缩/吸收复合制冷技术，一般分为两类：一类为压缩子系统与吸收制冷子系统之间通过开式方式复合；另一类为压缩子系统与吸收制冷子系统相互独立，通过闭式方式复合。

对于开式压缩/吸收复合制冷技术存在一些缺陷：（1）压缩机的进出口压力均与连接位置进出口的热源温度密切相关，对压缩机有专门的要求，例如为避免污染溶液，压缩机要求是无油压缩机；（2）压缩系统与吸收系统采用相同制冷剂，由于吸收制冷与压缩制冷存在本质的差别，采用相同的制冷剂不可避免地要牺牲他们中一方的性能，甚至双方的性能；（3）制冷剂/工作流体的选择受到比较大的局限，例如溴化锂/水或氨/水等工质对对压缩机材质有特殊要求，压缩机的等熵效率偏低。

相对来说，闭式压缩/吸收复合制冷系统则能比较好地克服前述缺陷。现已开发了若干常规压缩/吸收复合制冷新技术，例如多种形式的开式常规压缩/吸收复合制冷系统、利用较低品位太阳能的开式常规压缩/吸收复合制冷循环等。但是，这些常规压缩/吸收复合制冷技术，无论是开式复合系统，还是闭式复合系统，在能量利用效率以及利用50℃~60℃这一温度范围很低的极低品位热有效制冷上仍然面临着巨大挑战。例如文献报道的常规压缩/氨水吸收复合制冷系统在能量转换效率上具有优势，但是在较低品位热的制冷上与常规两级吸收制冷系统所能利用的低品位热热源的温度相当，仅为约65℃的热源。

已有申请号为201010510850.8的发明专利公开了一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统，包括发生器、喷射器、工质泵、冷凝器、气液分离器、压缩机、第一节流部件、冷凝蒸发器、第二节流部件、蒸发器、加热器。该发明通过喷射器的作用降低了压缩机的功耗，也成功的利用了低品位热，但制冷效果有待提高。

自从蒙特利尔议定书签署以后，可以采用自然工质的跨临界循环的研究得到了极大的关注。跨临界循环具有独特的放热过程，它以近似于变温度的相变放热的方式释放热量并且大部分在温度比较高的温区释放，这类循环在制取高温热方面体现了很大的优势。例如,在制冷温度为0°С制热温度为80°С的二氧化碳跨临界热泵循环其制冷COP可以达到2.0~3.0，80°С以上的热量占总热量的约60%。因而，跨临界循环自身具有大量可以利用的热能。

发明内容

本发明提供了一种利用低品位热的跨临界/吸收复合制冷装置，通过跨临界循环子系统、高压级吸收制冷子系统和低压级吸收制冷子系统之间合理的能量耦合，既把跨临界循环子系统的冷凝热利用起来,也可以利用外部温度比较低的低品位热。

本发明一种利用低品位热的跨临界/吸收复合制冷装置，包括高压级吸收制冷子系统、跨临界循环子系统和低压级吸收制冷子系统，其特征在于，

所述高压级吸收制冷子系统的高压发生器蒸汽出口与冷凝器入口相连，冷凝器出口与第一节流装置入口相连，第一节流装置出口与过冷器第一入口相连，过冷器第一出口与第一吸收器第一入口相连，第一吸收器出口与第一循环泵入口相连，第一循环泵出口与第一溶液换热器第一通道入口相连，第一溶液换热器第一通道出口与高压发生器溶液入口相连，高压发生器溶液出口与第一溶液热交换器第二通道入口相连，第一溶液热交换器第二通道出口与第二节流装置入口相连，第二节流装置出口与第一吸收器第二入口相连；