[发明专利]热源驱动吸收式制冷实现主制冷系统预冷的复合制冷系统

说明书

技术领域

本发明属于制冷与低温系统中的制冷系统，特别涉及一种热源驱动吸收式制冷实现主制冷系统预冷的复合制冷系统。

背景技术

深冷混合工质节流制冷的最大优点之一就是可以采取普冷领域成熟的压缩机驱动实现低温制冷；其制冷机理是利用具有不同沸点的多元混合物回热（Recuperation）制冷来实现低温；在这种制冷技术中，压缩机出来的高压制冷剂需要经过后冷却器由空气或者其他冷却介质冷却至环境温度，然后进入间壁式回热换热器被返流低压混合制冷剂逐渐冷却至节流前的低温，然后节流后实现最低的制冷温度，节流后的低压制冷剂在蒸发器内提供所需的低温制冷，然后返回回热换热器对高压制冷剂实现预冷；或者是在回热换热器内实现对被冷却对象的逐渐冷却，例如气体液化（常见的天然气液化流程）；由于采用具有不同沸点的多元混合物工质，因此在回热换热器内高压制冷剂逐渐冷却而低压制冷剂逐渐复温；这种制冷剂为了实现较高的工作效率，尤其是在环境温度较高时，必须采用较多的高沸点组元；但是高沸点组元的过多采用，必然降低中低沸点组元的比例，因此采取其他制冷机预冷成为一种解决方式，例如常见的丙烷预冷的混合制冷剂天然气液化流程（C3/MRC）。采取额外的预冷系统必然增加额外费用及系统复杂程度，当然也增加了额外的能耗。

另一个方面，在上述混合工质深冷制冷系统中，压缩机压缩混合制冷剂会产生压缩热，导致制冷剂排气温度较高，其最高排气温度会在100℃左右甚至更高；这部分热量通常在后冷却器（由于通常不会阐述冷凝液，因此一般不称为冷凝器）中放散至环境温度；根据热力学原理，这些热量的放散是必须的放热，另外吸收式制冷系统是采用热驱动的制冷技术，在部分单效制冷系统中，在热源温度80℃时，可以在10℃左右获取COP为0.5左右的制冷效果；因此可以利用压缩机产生的压缩热驱动吸收式制冷循环，产生冷量用来预冷后冷却器的高压制冷剂，使其从环境温度再降低10～20K，这样会显著增强系统对于环境温度的适应性，并且有利于提高主制冷系统的效率；当然对于某些应用场合，例如在天然气液化场合，还可以用燃烧部分闪蒸气的方式获得更高温度的驱动热源，驱动多效吸收式制冷系统实现更低些温度的预冷，例如-10～0℃等；在采用现场燃气发电驱动的系统，还可以利用内燃发电机排放尾气（通常温度也在100～300℃以上）驱动吸收式制冷系统。

目前，利用压缩机产生的压缩热驱动吸收式制冷机的系统已经有所报道，其中发明专利CN101135511A，提供了一种压缩-吸收混合式制冷机，其技术关键在于使用集热系统将冷凝器和压缩机产生的热量对发生器内的溴化锂溶液进行加热，节省了能源消耗。上述系统吸收热量所需的温度较高，且并未涉及将冷量用于压缩制冷系统的预冷，对压缩制冷系统的制冷效率提高非常有限。

另一方面，目前也有涉及复合循环预冷压缩制冷系统的技术方案，例如实用新型CN202216448U所示，其中采用氨水-氢气扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置，利用压缩机出口的压缩热驱动扩散吸收式制冷系统，扩散吸收式制冷系统制取的冷量用来对蒸汽压缩制冷系统进行预冷，这种制冷方式获得的冷量很小，一般在0.1kW左右，无法满足工业领域蒸汽压缩制冷循环的预冷需要。

根据上述阐述，可以发现现有技术中，有的未考虑将吸收式制冷产生的冷量应用于蒸汽压缩预冷，有的未考虑吸收式制冷，利用压缩热的制冷量较小，且都存在利用热能范围受限的问题。本发明提出一种利用主压缩机排热驱动吸收式制冷机实现主系统预冷的复合循环，通过利用吸收式制冷回收主压缩机产生的压缩热或其他多效热源，将产生的冷量用于预冷主压缩循环混合制冷剂，实现制冷效率的提高，并有效利用了多种余热，减小向环境释放的热量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种热源驱动吸收式制冷实现主制冷系统预冷的复合制冷系统，该系统利用压缩机排热或其他多效热源，利用吸收式制冷系统产生的冷量预冷压缩制冷系统，无需额外功耗，在减少向环境散热的同时，提高压缩制冷循环的制冷效率，可用于多种场合和环境的低温制冷领域。

本发明的技术方案如下：

如图1所示，本发明提供的热源驱动吸收式制冷实现主制冷系统预冷的复合制冷系统，其由主压缩机C、后冷却器D、冷箱R、第一蒸汽发生器G、节流阀V、蒸发器H1、吸收器A、第一驱动泵P1、第二驱动泵P2和第一换热器H2组成；