CN105444457A - 一种两级式吸收制冷机组及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两级式吸收制冷机组及其控制方法，该机组包括冷凝器(102)、发生器(104)、蒸发器(106)和吸收器(108)；其中，所述发生器(104)为包括第一级发生器和第二级发生器的两级结构，所述第一级发生器和所述第二级发生器分别采用不同的热源对所述机组进行供热；且所述两级结构为上下设置的分隔式结构，其中所述第一级发生器位于上部，为低压级发生器(1042)；所述第二级发生器位于下部，为高压级发生器(1044)。本发明的方案，可以克服现有技术中可靠性差、适用范围小和能源利用率低等缺陷，实现可靠性好、适用范围大和能源利用率高的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及热源再利用技术领域，具体地，涉及一种两级式吸收制冷机组及其控制方法。
背景技术
溴化锂吸收式制冷机组，是一种以热能驱动、且耗电量少的制冷机组，目前多应用于一些热源易获取、或燃油燃气较为方便的地区。该类型溴化锂吸收式机组，主要分为单效和双效两种，基本流程情况如图1所示。
在溴化锂吸收式制冷中，水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂。
由于溴化锂水溶液本身沸点很高，极难挥发，所以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸汽；在一定温度下，溴化锂水溶液液面上的水蒸汽饱和分压力小于纯水的饱和分压力；而且浓度越高，液面上的水蒸汽饱和分压力越小。所以在相同的温度条件下，溴化锂水溶液浓度越大，其吸收水分的能力就越强。这也就是通常采用溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂的原因。
参见图1，溴化锂吸收式制冷机组，主要包括冷凝器102、发生器104、蒸发器106、吸收器108、换热器110和循环泵。
由于该类型溴化锂吸收式机组多采用120℃以上的高温热水、高温蒸汽、燃油以及燃气等作为驱动热源，使其应用地域受到极大地限制，所以，不利于机组的大规模推广。然而，针对我国的工农业发展现状，目前有大量的70-90℃的低温余热水并未利用，而且我国也是一个太阳能极其丰富的国家，尤其是我国南部地区，采用燃油、燃气在一定程度上造成了不可再生能源的浪费。
现有技术中，存在可靠性差、适用范围小和能源利用率低等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提出一种两级式吸收制冷机组及其控制方法，以解决通过两级结构的发生器采用不同的热源对所述机组进行供热，更佳地保证机组正常运行，提升热能利用率、减小热能浪费的问题。
本发明一方面提供一种两级式吸收制冷机组，包括冷凝器、发生器、蒸发器和吸收器；其中，所述发生器为包括第一级发生器和第二级发生器的两级结构，所述第一级发生器和所述第二级发生器分别采用不同的热源对所述机组进行供热；且所述两级结构为上下设置的分隔式结构，其中所述第一级发生器位于上部，为低压级发生器；所述第二级发生器位于下部，为高压级发生器。
优选地，采用不同的热源对所述机组进行供热包括：利用低温余热热源和/或太阳能为所述机组提供驱动热量。
优选地，所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路连通至所述第一级发生器和所述第二级发生器中的其中一个。
优选地，采用不同的热源对所述机组进行供热还包括：利用补燃热源为所述机组提供补给热量。
优选地，所述补燃热源通过第二换热连通管路连通至所述第一级发生器和第二级发生器中的另外一个。
优选地，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路连通至所述低压级发生器，且所述补燃热源通过所述第二换热连通管路连通至所述高压级发生器。
优选地，位于上部的所述低压发生器中的布液方式采用滴淋布液，位于下部的所述高压级发生器中的布液方式采用满液布置。
优选地，在所述上下设置的分隔式结构之间还设置有挡液装置。
优选地，所述挡液装置为填充式挡液板。优选地，当所述不同的热源包括所述低温余热热源时，所述低温余热热源为低温废气和/或低温余热水。
优选地，所述低温余热水的温度为70-90℃的低温余热水。
优选地，所述补燃热源为燃油、燃气、高温烟气中的至少一种。
优选地，所述吸收式机组的吸收剂为溴化锂。
与上述机组相匹配，本发明另一方面提供一种两级式吸收制冷机组的控制方法，包括：使用以上所述的机组，根据不同的实际情况对其进行控制调节。
优选地，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，并且在低温余热热源和/或太阳能满足机组需求时，关闭高压级发生器及与高压级发生器相连通的补燃热源。
优选地，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，并且在所述低温余热热源和/或太阳能输入热量不足以驱动所述机组正常运行时，开启所述补燃热源，为所述机组增加额外热量，保证所述机组正常运行。
本发明的方案，充分利用了低温余热和太阳能资源，拓展了溴化锂吸收式机组的应用范围。采用该方案，不但使低温废热、废水和太阳能在溴化锂吸收式机组中得以使用，节约了不可再生能源和其他高品位热源的应用，也拓展了溴化锂吸收式机组的使用范围。
进一步，本发明的方案，采用了低温余热热源和太阳能作为溴化锂吸收式机组的驱动；发生器采用两级设置，分别采用不同热源进行供热，节约了不可再生能源和其他高品位热源的应用，也拓展了溴化锂吸收式机组在低温余热领域和太阳能领域的应用范围。
由此，本发明的方案解决利用两级结构的发生器采用不同的热源对所述机组进行供热，更佳地保证机组(例如：溴化锂吸收式制冷机组)正常运行，提升热能利用率、减小热能浪费的问题，从而，克服现有技术中可靠性差、适用范围小和能源利用率低的缺陷，实现可靠性好、适用范围大和能源利用率高的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有溴化锂吸收式制冷机组的结构示意图；
图2为本发明的两级式吸收制冷机组的一实施例的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
102-冷凝器；104-发生器；1042-低压级发生器；1044-高压级发生器；106-蒸发器；108-吸收器；110-板式换热器；112-溶液泵；114-冷剂泵；116-节流阀；118-减压阀；120-挡液装置；122-第一换热连通管路；124-第二换热连通管路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种两级式吸收制冷机组。该机组包括：冷凝器102、发生器104、蒸发器106和吸收器108，其中，所述发生器104为包括第一级发生器和第二级发生器的两级结构，所述第一级发生器和所述第二级发生器分别采用不同的热源对所述机组进行供热；且所述两级结构为上下设置的分隔式结构，其中所述第一级发生器位于上部，为低压级发生器1042；所述第二级发生器位于下部，为高压级发生器1044。
其中，采用不同的热源对所述机组进行供热包括：利用采用低温余热热源和/或太阳能为所述机组提供驱动热量。
在一个实施方式中，所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路122连通至所述第一级发生器和所述第二级发生器中的其中一个。
其中，所述低温余热热源为低温废气和/或低温余热水。优选地，所述低温余热水的温度为70-90℃的低温余热水。通过采用低温余热和太阳能资源作为驱动热源，节能环保性好。
优选地，采用不同的热源对所述机组进行供热还包括：利用补燃热源为所述机组提供补给热量。
在一个实施方式中，所述补燃热源通过第二换热连通管路124连通至所述第一级发生器和第二级发生器中的另外一个。
其中，所述补燃热源为燃油、燃气、高温烟气中的至少一种。通过作为高温热源作为补燃热源，换热效率高，可靠性好。
在一个优选实施方式中，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源(例如：燃油、燃气、高温烟气等)时，所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路122连通至所述低压级发生器1042，且所述补燃热源通过所述第二换热连通管路124连通至所述高压级发生器1044。
由此，通过两级结构的发生器，采用太阳能和/或低温热源作为驱动热源、同时采用补燃热源作为额外热源的加热方式，可以在需要补给热源的情况下供给补燃热源，以达到机组正常运行的目的，一方面可以充分利用低温热源和/或太阳能资源，节能环保性好；另一方面可以拓展溴化锂吸收式机组的应用范围，增强其通用性，且可靠性高。
例如：所述两级结构的发生器104，采用低温热源和/或太阳能为所述机组提供驱动热量，以驱动所述机组正常运行；以及，在所述低温热源和/或太阳能输入热量不足以驱动所述机组正常运行时，同时采用预先布置于其中的补燃热源为所述机组增加额外热量，以保证机组正常运行。
例如：当采用的热源温度较低，或是在太阳能利用过程中受天气影响，造成热源输入热量不足以驱动机组正常运行时，在两级结构的发生器中还布置有补燃热源，补燃可采用燃油、燃气、高温烟气等作为热源，为机组增加了额外热源，从而保证机组的正常运行。
在一个例子中，所述吸收式机组的吸收剂为溴化锂。采用溴化锂水溶液作为吸收剂，换热效率高，制冷效果好。
例如：低温热源和/或太阳能通过热媒水(例如：低温余热水)，和所述补燃热源通过热媒水(例如：高温热水)，加热置于所述发生器中的溴化锂水溶液，产生的水蒸汽依次经所述冷凝器102、所述蒸发器106和所述吸收器108的能量交换后，最终经所述循环泵送回所述发生器，依次循环制冷。
具体地，在溴化锂两级式吸收制冷机组运行过程中，当溴化锂水溶液在两级结构的发生器内受到所述低温热源甚至所述补燃热源的加热后，溴化锂水溶液中的水不断汽化变成水蒸汽，发生器104内的溴化锂水溶液的浓度不断升高变成高温浓溴化锂水溶液。
两级结构的发生器内的高温浓溴化锂水溶液，通过两级结构的发生器底部的溴化锂水溶液出口，进入吸收器108顶部的溴化锂水溶液进口并进入喷淋器。
其中，在两级结构的发生器的溴化锂水溶液出口与吸收器108的溴化锂水溶液进口之间，可以设置减压阀118，以使高温浓溴化锂水溶液稳定、安全地循环流动。
两级结构的发生器内的水蒸汽，进入冷凝器102，被冷凝器102内的冷却水(例如：冷却水冷媒水就是被制冷的工质水)降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器102内的该液态水通过节流阀116进入蒸发器106时，该液态水在蒸发器106内被急速膨胀而汽化变成低温水蒸汽，并在汽化过程中大量吸收蒸发器106内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，蒸发器106内的低温水蒸汽，进入吸收器108，被吸收器108内的来自两级结构的发生器的浓溴化锂水溶液吸收，吸收器108内的浓溴化锂水溶液的浓度逐步降低变成稀溴化锂水溶液，稀溴化锂水溶液再由循环泵(例如：溴化锂水溶液的溶液泵112)送回两级结构的发生器，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。
其中，蒸发器106内的低温水蒸汽进入吸收器108时，蒸发器106底部的冷媒水由循环泵(例如：冷剂泵114)送回蒸发器106顶部，连续循环制冷。
在一个实施方式中，所述第一级发生器和所述第二级发生器的两级结构为上下设置的分隔式结构，其中所述第一级发生器位于上部，为低压级发生器1042；所述第二级发生器位于下部，为高压级发生器1044。
例如：两级结构的发生器104内部采用上下分隔设置的低压级发生器1042和高压级发生器1044，其中，所述低压级发生器1042采用低温热源和/或太阳能为所述机组提供驱动热量，所述高压级发生器1044采用补燃热源为所述机组增加额外热量；所述低压级发生器1042和/或高压级发生器1044产生的高温浓溴化锂水溶液，通过滴淋布液的方式流入所述吸收器，以循环使用。
由此，通过把两级结构的发生器分成不同腔体，上部作为驱动热源，下部作为适当补燃热源，保证机组正常运行，可靠性高，安全性好，且节能环保。
具体地，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路122连通至所述低压级发生器1042，且所述补燃热源通过所述第二换热连通管路124连通至所述高压级发生器1044。
例如：采用所述补燃热源加热时，所述溴化锂水溶液首先在所述低压级发生器1042由所述低温热源加热后、且到所述高压级发生器1044时，再由所述补燃热源加热，以实现对所述溴化锂水溶液的阶梯加热。
由此，通过两级结构的发生器中的阶梯加热，不但实现了热能的梯级利用，提高利用效率，也使发生器不同部分的传热效果保证最佳。
优选地，位于上部的所述低压发生器1042中的布液方式采用滴淋布液(例如：采用发生器顶部的喷淋器滴淋布液)，实现第一级换热的优选换热方式；位于下部的所述高压级发生器1044中的布液方式采用满液布置即溶液浸没下部所有传热管，可以加大换热面积和换热强度。
在一个实施方式中，在所述上下设置的分隔式结构之间还设置有挡液装置120。其中，所述挡液装置120为填充式挡液板，可以有效防止下部溶液加热沸腾导致淹没上部传热管，影响发生器的换热效果。
在一个实施方式中，在所述两级结构的发生器104的溴化锂水溶液循环流动口与所述吸收器108的溴化锂水溶液循环流动口之间，还设有换热器；其中，所述两级结构的发生器流出的高温浓溴化锂水溶液，通过所述换热器，与所述吸收器108流出的低温稀溴化锂水溶液进行热交换，以提高所述低温稀溴化锂水溶液经所述循环泵(例如：溶液泵112)进入所述两级结构的发生器循环加热时的温度。通过换热器的使用，可以提高溴化锂水溶液循环时的换热效率，且可有效利用高温浓溴化锂水溶液的热量，进一步提升机组的节能环保性。
例如：由于溴化锂稀溴化锂水溶液在吸收器108内已被冷却，温度较低，为了节省加热稀溴化锂水溶液的热量，提高整个机组的换热效率，在机组中增加了一个换热器110，让两级结构的发生器104流出的高温浓溴化锂水溶液与吸收器108流出的低温稀溴化锂水溶液进行热交换，提高稀溴化锂水溶液进入两级结构的发生器104的温度。
优选地，所述换热器110，包括：板式换热器。通过板式换热器，可以加大溴化锂水溶液循环时的换热面积和换热效果，可靠性高，节能性更好。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，针对目前溴化锂吸收式机组的应用现状和我国工业的发展现状，为了充分利用太阳能和低温余热资源，拓展溴化锂吸收式机组的应用领域。采用该方案，不但使低温废热、废水和太阳能在溴化锂吸收式机组中得以使用，节约了不可再生能源和其他高品位热源的应用，也拓展了溴化锂吸收式机组的使用范围。
根据本发明的实施例，还提供了对应于两级式吸收制冷机组的一种两级式吸收制冷机组的控制方法。该控制方法包括：使用以上所述的机组，根据不同的实际情况对其进行控制调节。
其中，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，并且在低温余热热源和/或太阳能满足机组需求时，关闭高压级发生器及与高压级发生器相连通的补燃热源。
其中，当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，并且在所述低温余热热源和/或太阳能输入热量不足以驱动所述机组正常运行时，开启所述补燃热源，为所述机组增加额外热量，保证所述机组正常运行。
例如：使用以上所述的机组，在机组运行时，首先利用所述低温热源输入热量，对溴化锂水溶液进行加热，并实时监测所述低温热源输入热量对所述机组的驱动情况，以在所述低温热源输入热量不足以驱动所述机组正常运行时，开启所述补燃热源，同时采用所述补燃热源为所述机组增加额外热量，保证所述机组正常运行。
在一个例子中，该控制方法，可以用于空调***，针对目前溴化锂吸收式机组的应用现状和我国工业的发展现状，为了充分利用太阳能和低温余热资源，拓展溴化锂吸收式机组的应用领域。
例如：使用以上所述的两级式吸收制冷机组(例如：以太阳能和低温余热为热源的溴化锂两级式吸收制冷机组)，利用低温余热(例如：低温废气、低温废水等)和太阳能资源对溴化锂溶液进行加热，通过把发生器分成不同腔体，下部适当补燃，保证机组正常运行。
例如：参见图2所示的例子，该空调***的机组循环方案，主要技术特点如下：
⑴机组采用太阳能或低温废热作为热源。考虑到当采用的热源温度较低，或是在太阳能利用过程中受天气影响，造成热源输入热量不足以驱动机组正常运行时，在发生器中还布置有补燃热源，补燃可采用燃油、燃气、高温烟气等作为热源，为机组增加了额外热源，从而保证机组的正常运行。
⑵发生器采用上下两部分设置，上部(例如：低压级发生器1042)布液方式采用滴淋布液，下部(例如：高压级发生器1044)布液采用满液布置，即溶液(例如：溴化锂水溶液)浸没下部(例如：高压级发生器1044)所有传热管。当机组利用补燃热源时，溶液首先在上部(例如：低压级发生器1042)由低温热源加热，到下部(例如：高压级发生器1044)时再由高温热源加热，不但实现了热能的梯级利用，提高利用效率，也使发生器104不同部分的传热效果保证最佳。
⑶在发生器104上下两部分设置中间布置的挡液装置120，挡液装置120可采用填充式挡液板，防止下部(例如：高压级发生器1044)溶液加热沸腾导致淹没上部(例如：低压级发生器1042)传热管，影响发生器104的换热效果。
由于本实施例的控制方法所实现的处理及功能基本相应于前述机组的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，采用了低温余热热源和太阳能作为溴化锂吸收式机组的驱动；发生器采用两级设置，分别采用不同热源进行供热，节约了不可再生能源和其他高品位热源的应用，也拓展了溴化锂吸收式机组在低温余热领域和太阳能领域的应用范围。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (16)
1.一种两级式吸收制冷机组，其特征在于：包括冷凝器(102)、发生器(104)、蒸发器(106)和吸收器(108)；其中，
所述发生器(104)为包括第一级发生器和第二级发生器的两级结构，所述第一级发生器和所述第二级发生器分别采用不同的热源对所述机组进行供热；且所述两级结构为上下设置的分隔式结构，其中所述第一级发生器位于上部，为低压级发生器(1042)；所述第二级发生器位于下部，为高压级发生器(1044)。
2.根据权利要求1所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：采用不同的热源对所述机组进行供热包括：利用低温余热热源和/或太阳能为所述机组提供驱动热量。
3.根据权利要求2所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路(122)连通至所述第一级发生器和所述第二级发生器中的其中一个。
4.根据权利要求2或3所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：采用不同的热源对所述机组进行供热还包括：利用补燃热源为所述机组提供补给热量。
5.根据权利要求4所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：所述补燃热源通过第二换热连通管路(124)连通至所述第一级发生器和第二级发生器中的另外一个。
6.根据权利要求1所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，所述低温余热热源和/或太阳能通过第一换热连通管路(122)连通至所述低压级发生器(1042)，且所述补燃热源通过所述第二换热连通管路(124)连通至所述高压级发生器(1044)。
7.根据权利要求1-6之一所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：位于上部的所述低压发生器(1042)中的布液方式采用滴淋布液，位于下部的所述高压级发生器(1044)中的布液方式采用满液布置。
8.根据权利要求1-7之一所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：在所述上下设置的分隔式结构之间还设置有挡液装置。
9.根据权利要求8所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：所述挡液装置为填充式挡液板。
10.根据权利要求2-6之一所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：当所述不同的热源包括所述低温余热热源时，所述低温余热热源为低温废气和/或低温余热水。
11.根据权利要求10所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：所述低温余热水的温度为70-90℃的低温余热水。
12.根据权利要求4-6之一所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：所述补燃热源为燃油、燃气、高温烟气中的至少一种。
13.根据权利要求1-12之一所述的两级式吸收制冷机组，其特征在于：所述吸收式机组的吸收剂为溴化锂。
14.一种两级式吸收制冷机组的控制方法，其特征在于，包括：使用权利要求1-13中任一所述的机组，根据不同的实际情况对其进行控制调节。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于：当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，并且在低温余热热源和/或太阳能满足机组需求时，关闭高压级发生器及与高压级发生器相连通的补燃热源。
16.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于：当所述不同的热源同时包括低温余热热源和/或太阳能，与补燃热源时，并且在所述低温余热热源和/或太阳能输入热量不足以驱动所述机组正常运行时，开启所述补燃热源，为所述机组增加额外热量，保证所述机组正常运行。
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