[发明专利]一种海洋温差能制冷系统及制冷方法

说明书

本发明公开了一种海洋温差能制冷系统及制冷方法，制冷系统包括制冷循环模块、储冷模块和海水循环模块；制冷循环模块采用压缩辅助多级蒸发吸收制冷循环，包括吸收器、溶液泵、溶液热交换器、具有气液分离功能的发生器、冷凝器、第一级过冷器、第二级过冷器、第一级制冷剂节流阀、第一级蒸发器、第二级制冷剂节流阀、第二级蒸发器、压缩机以及溶液节流阀；发生器由板式发生器和气液分离器串联构成；气液分离器内置带毛细自驱动疏液结构的除沫装置，除沫装置由外密内稀的多孔结构卷式丝网柱状吸液芯构成。本发明为热带岛屿冷库设施提供了一种“就地取能、海能海用”的可再生能源制冷模式，清洁、高效地解决了岛屿海产品冷冻冷藏制冷需求。

技术领域

本发明涉及可再生能源的热转换领域，具体涉及一种海洋温差能制冷系统。

背景技术

海洋在全球中的战略地位日趋突出，中国自古是海洋大国，海洋资源丰富，“海洋强国”战略是我国实现由海洋大国向海洋强国历史跨域的必由之路。海洋强国战略的进一步实施要求加大对南海资源的开发，其中，南海岛礁建设是开发利用南海资源、发展海洋经济的基石。目前，海岛经济主要依靠海洋渔业，远洋捕捞又是海洋渔业的重要组成部分。海产品运输存储过程中通常面临巨大的制冷需求，传统依靠渔船动力制冷进行存储输运的模式限制了渔船作业范围和渔业产量，既不高效又不环保，因此有必要建设以岛屿为节点的海上冷链物流体系。以南海岛屿作为远洋渔业运输的中转站，开发建设一个中转冷库，既可以满足海产品冷冻冷藏需求，又可以避免渔船长途运输带来的低效率问题。

常规的冷库制冷设施通常采用压缩式制冷循环和吸收式制冷循环。然而，以电驱动的蒸汽压缩式制冷系统压缩机通常会消耗大量电能，这为能源供应紧张的南海偏远岛屿带来了严峻挑战。对于吸收式制冷系统尽管电能消耗更少，但需要提供额外的热源。以化石燃料为热源的吸收式制冷系统显然是不利于海岛经济发展的，而以太阳能热驱动的吸收式制冷系统，则需要大面积的集热储热设施以克服其低密度、间歇性供能的缺点，对陆地面积有限的海岛依然很不友好。考虑到海洋作为一种巨大的、免费的“太阳能储热器”，利用海洋温差能作为驱动热源的吸收式制冷系统，对于岛礁冷库建设具有巨大的开发利用价值和潜力。

海洋温差能是指海洋表层温海水和深层冷海水(水平面以下1000m处)之间由温差而导致的热能。它是一种蕴藏丰富、供能稳定的清洁可再生能源。日、美等国相继建成海洋温差能示范电站，由此可见海洋温差能发电的在工程上是可行的。但是对于海洋温差能转化利用岸基系统，通常需要沿大陆架长距离布置保温管道输送深层冷海水，由此导致输送冷海水过程中能量损失较大，系统自耗大(约为系统发电量的40％)。为了避免直接提升输送海洋内深层冷海水供给海洋温差能驱动吸收式制冷系统，造成的过大的冷海水泵功耗，最佳的方式是利用海洋温差能电站排放的深层冷海水(通常7～11℃)作为制冷系统冷源，利用其与表层温海水之间的温差作为吸收式制冷系统驱动热源，以承担冷库基本制冷负荷。但是，由于海洋温差能固有的可用温差低(冷热源温差约为23℃左右)的缺陷，以单效氨水吸收式制冷循环为基础的海洋温差能制冷系统面临制冷温度高(0℃左右)，难以应用于海产品冷冻冷藏需求的挑战。而且，又由于传统单效氨水吸收式制冷机组普遍采用的管壳式发生器传热端差大，机组运行过程中温差传热不可逆损失大，进一步降低了海洋温差能制冷系统热有效系数。此外，由于发生器中工质沸腾过程产生的氨制冷剂蒸气通常携带有液体雾滴，实现制冷剂蒸气与液体雾滴之间的分离是保证制冷循环可靠运行的必要前提。因此，吸收式制冷机组发生器出口通常与气液分离器相连以实现气液分离。常规的气液分离器设计是基于离心分离、丝网过滤的原理，首先通过向下旋流离心分离除去其中较大的液滴，然后汽流经上升管进入丝网除沫器以除去夹带的雾沫。然而，传统的丝网除沫器存在液体返混现象(即，雾沫与丝网接触过程中，在丝网节点逐渐汇聚成较大液滴，在重力的作用下，液滴下落与上升的汽流掺混)，造成气液分离效率低、流动阻力损失大等问题，从而降低制冷机组效率。