[发明专利]用于工业低温余热回收再利用的化学吸附式制冷循环系统

说明书

本发明公开了用于工业低温余热回收再利用的化学吸附式制冷循环系统，包括通过管线并联设置的第一低温反应器和第二低温反应器，第一储液罐和第二储液罐，以及分别位于两个低温反应器与两个储液罐进出口之间的冷凝器和蒸发器，其中第一低温反应器和第二低温反应器内分别填充有第一吸附床和第二吸附床，第一吸附床和第二吸附床内分别设有供低温余热流体通过的第一盘管和第二盘管，系统管路上相互连通的管线上均设有调节阀。本发明通过设置双吸附床和双储液罐，突破单吸附床间歇式化学吸附式制冷循环的限制，将间歇式制冷循环扩展为连续式制冷循环，更加适合于实际工业运行条件，结构紧凑，构思巧妙。

技术领域

本发明涉及能源回收利用技术领域，具体涉及用于工业低温余热回收再利用的化学吸附式制冷循环系统。

背景技术

面对目前日益严峻的能源问题，回收利用低品位热量是克服能源需求日益增长制约经济社会可持续发展的主要路线之一。由于大量的工业余热(高温烟气、冷凝水和冷却水)能量品位低、间歇式排放及热源不稳定等特点，利用传统的余热回收方法很难实现高效利用，因此阻碍了生产企业深度提质增效。

有机朗肯循环(ORC)低温余热发电技术是一种有效的低温余热回收利用方法，它以有机物工质作为能量的载体，将低品位热能转化为电能。当热源温度低于270℃时，ORC工质选择范围广，针对性强，设备要求相对简单，与常规的水蒸气朗肯循环(RC)相比，具有更高的能源利用率。然而，ORC系统对热源的连续性和稳定性要求较高，对间歇式输入及品位频繁波动的低温余热的适应性不足；同时ORC系统对设备选型及控制精度要求较高，进一步限制其在间歇性低温余热回收领域的应用。

近年来，先进的热能储存技术在有效利用如太阳能、地热能以及工厂废热等可再生能源方面发挥了主导作用。其中，采用低品位热能为驱动力的固体化学吸附式热能储存及制冷技术具有高能量储存密度，稳定的输出温度、良好的短期及长期能量储存性能和灵活的工作模式等优势；同时采用环境友好型制冷剂作为工作介质，具有臭氧消耗系数(ODP)和温室效应系数(GWP)均为零的环保优点，因此该技术在新能源的开发和工业低品位余热资源高效利用等领域该具有良好的发展潜力和应用前景。低品位余热资源的高效回收利用不仅能够显著降低工艺的能耗，同时也减少了相应产热过程的SO2、NOx等污染物排放，具有巨大的经济和社会效益。

经对现有技术的文献检索发现，目前工业余热的回收利用工艺大多聚焦于供热应用集成，涉及的系统控制复杂且投资较大，难以在现实中灵活实施。例如中国专利申请号为201010177098.X的“基于低品位余热的多级热化学吸附制冷循环系统”专利，该系统由多级吸附床反应器、冷凝器、蒸发器和相应的调节阀门组成，通过反应器的多级加热解吸、制冷剂的冷凝和节流以及主反应器的冷却吸附实现制冷过程。虽然该系统可大幅度降低热化学吸附制冷循环系统的外界驱动热源温度及根据外界驱动热源温度高低进行最佳运行级数的选择，然而当外界热源温度需要设置多级吸附床时，该系统的化学吸附与解吸附过程迟滞时间增加，因此影响了系统整体的制冷与供热性能。

综合各种情况，现有单吸附床化学吸附式制冷循环中各种过程存在制冷不连续，难以实现余热回收解吸附和蒸发制冷/吸附供热过程在时间上的高效匹配，或存在设备集成复杂、控制精度要求较高、投资成本高等问题，难以大规模推广应用；此外，工业低温余热的现有热转化技术大多采用多级循环形式，过多的设备及流程的热损耗致使热转化效率普遍偏低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了用于工业低温余热回收再利用的化学吸附式制冷循环系统，能够满足工业低温余热的回收利用，并简化系统运行流程、降低系统成本及热损耗等。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

用于工业低温余热回收再利用的化学吸附式制冷循环系统，其关键在于：包括相对独立的第一低温反应器和第二低温反应器，以及冷凝器和蒸发器，其中第一低温反应器和第二低温反应器内分别设置有第一吸附床和第二吸附床，所述第一吸附床和第二吸附床内分别设有供低温余热流体通过的第一盘管和第二盘管；