[发明专利]基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及中低温热源制冷技术领域，特别是一种基于正逆循环耦合的吸收-压缩复合式制冷系统和方法。

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，将浓溶液分离成高纯度的氨蒸汽和低浓度的稀氨水溶液，氨蒸汽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，蒸发后的氨蒸汽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。

氨水吸收式制冷循环可以利用较低温度热源，但当热源温度较高时，单独的吸收式制冷循环COP并不能有较大改善，主要原因是循环工质温度并不能随着热源温度的升高而升高，一般不会超过200℃。而热源温度升高时，还会使能量传递过程中存在较大的温差，造成较大的不可逆损失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有中低温热源制冷的这个缺点，本发明提供一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，通过将朗肯循环、吸收式制冷循环以及压缩式制冷循环的有机结合，来提高中低温热源的制冷效果，使制冷系统整体热效率和COP都大幅提高。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，该系统包括吸收器1、溶液分流器2、高压溶液泵3、高压溶液换热器4、蒸汽发生器5、膨胀机6、低压溶液泵7、低压溶液换热器8、换热器9、精馏塔10、混合器11、冷凝器12、过冷器13、节流阀14、蒸发器15、分流器16、压缩机17和溶液节流阀18，其中：

吸收器1出口与溶液分流器2入口相连接，溶液分流器2有两个出口，溶液分流器2的第一出口依次与高压溶液泵3、高压溶液换热器4、蒸汽发生器5和膨胀机6相连接，膨胀机6出口与精馏塔10塔底蒸汽入口相连接；溶液分流器2的第二出口依次与低压溶液泵7、低压溶液换热器8、换热器9和精馏塔10相连接；

精馏塔10塔底溶液出口依次与高压溶液换热器4、低压溶液换热器8、溶液节流阀18和吸收器1相连接，精馏塔10的塔顶出口和压缩机17的出口分别与混合器11的第一入口和第二入口相连接，混合器11的出口依次与冷凝器12、过冷器13、节流阀14和蒸发器15相连接，蒸发器15与过冷器13相连接，过冷器13与分流器16相连接；

分流器16有两个出口，分流器16的第一出口与吸收器1相连接，分流器16的第二出口与压缩机17相连接，膨胀机6与压缩机17通过联轴器连接。

上述方案中，所述的吸收器1是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸汽，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境。

上述方案中，所述的溶液分流器2和分流器16是流体分流设备，用于对工质物流进行质量分流。

上述方案中，所述的高压溶液泵3和低压溶液泵7是液体加压设备，用于提高液体压力。

上述方案中，所述的高压溶液换热器4、低压溶液换热器8、蒸汽发生器5和换热器9是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换。

上述方案中，所述的膨胀机6和压缩机17分别是气体膨胀做功和气体加压设备，膨胀机6利用高温高压蒸汽膨胀做功，压缩机17消耗膨胀机6产生的功将低压制冷剂蒸汽压缩达到高压状态。

上述方案中，所述的精馏塔10用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸汽和低浓度的吸收剂溶液。

上述方案中，所述的混合器11是流体混合设备，用于实现流体的混合。

上述方案中，所述的冷凝器12是冷凝设备，用于将混合后的制冷剂蒸汽进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。

上述方案中，所述的过冷器13是换热设备，利用来自蒸发器15的低温制冷工质冷却来自冷凝器12的液态制冷剂。

上述方案中，所述的蒸发器15用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现制冷效果。

上述方案中，所述的节流阀14和溶液节流阀18是液体节流降压装置，用于实现制冷剂和塔釜溶液的降压。

上述方案中，该复合式制冷系统采用中低温热源驱动，该中低温热源可以是工业余热、太阳能或地热。