CN101504219A - 氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统 - Google Patents

Abstract

氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统，针对并联正、逆制冷循环的工质的间接空冷方法和系统在高温时段压缩机耗功巨大的缺点，采用氨水吸收式制冷取代压缩机，既保证了该方法和系统的优势，又大幅度降低了运行于高温时段的能耗。并以三维粗糙面板或填料式板翅式换热器为基本单元，组成多级空气-水串联冷却吸收器，取代传统的立式降膜式水冷吸收器，节省大量冷却水，提高了性价比。能够实现汽轮机冷却系统水汽的零排放，环境适应能力强，可将空冷技术的应用地域扩大到年环境温度较高的温、亚热带地区。构思新颖独特，技术成熟，易于实施，应用范围和适用区域广泛。推广后将产生极大的节能、减排、节水的经济效益和社会环境效益。

Description

氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统

技术领域

本发明涉及火电、核电、燃气—蒸汽联合循环、整体煤气化发电和太阳能热发电等汽轮发电机组的凝汽器，或石油、化工、冶金、纺织、造纸、食品、制药等多种行业的大中型冷却器的被冷却工艺介质(简称工质)的间接空气冷却方法及其系统，具体说是一种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统。

背景技术

火电、核电、燃气—蒸汽联合循环、整体煤气化发电和太阳能热发电等汽轮发电机组的排汽凝汽器，以及石油、化工、冶金、纺织、造纸、食品、制药等多种行业的大中型冷却器的排热系统中工质的冷却、凝结系统，按其所用冷却介质可分为以水为冷却介质的湿式冷却系统(简称水冷或湿冷)和以空气为冷却介质的干式冷却系统(简称空冷或干冷)。目前，国内外排热系统的绝大多数都是用水来冷却，即水冷或湿冷系统；在严重缺水地区则是以空气取代水来冷却，即干冷或空冷系统。

针对电站直接空冷系统(简称直冷)存在的诸如节水率最高只有90％、煤耗通常比水冷高十多克/千瓦时、环境适应能力差等问题，200710103618.0号“采用并联正、逆制冷循环的工质的间接空气冷却方法和系统”发明专利申请(简称：本申请人在先申请)，提出了采用并联正、逆制冷循环的工质的间接空气冷却方法和系统。该方法和系统是将正制冷循环和逆制冷循环相并联插入工质和空气之间的新的间接冷却方法和系统，根据被冷却的工质在冷却过程中是否发生相变，分别通过双相变换热器或单相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合；与传统的空气冷却方法和系统相比，该方法和系统既能发扬现有直冷方法和系统的节水优势，又能克服其煤耗偏高、环境适应能力差等问题，也能消除间接干冷方法和系统耗水多、夏季难满发、冬季防冻难等缺陷。但是该方法和系统在环境高温时段，采用压缩机将低压气态制冷剂压缩(即所谓压缩式制冷循环)、升压后送入空冷散热器放热冷凝。采用压缩式制冷循环与逆制冷循环相并联的工质的间接空气冷却方法和系统，称其为压缩式制冷复合循环的工质的间接空气冷却方法和系统。压缩式制冷循环的主要缺点是压缩机消耗机械功巨大，这一缺陷对于环境高温时段长的地区尤为严重，如采用电动机驱动压缩机则会大大增加厂用电率。

发明内容

本发明是针对上述采用压缩式制冷复合循环的工质的间接空气冷却方法和系统在高温时段压缩机耗功过大的缺点，采用氨水吸收式制冷装置取代压缩机，以便既能保证压缩式制冷复合循环的工质的间接空气冷却方法和系统的优势，又能消除其在环境高温时段压缩机耗功巨大的缺陷。但是，传统的氨水吸收式制冷装置，热利用系数比较低，吸收器耗水量大且体积庞大，一般只能用于温度不高的废热可利用的空调系统或小型制冷系统。为了发扬氨水吸收式制冷装置装置简单、功耗极小、造价低廉、维护简便的优势，克服其难以大型化的缺点，本发明进一步提出两个改进措施：一是将吸收器由水冷改为多级空气—水串联冷却式氨水吸收器，以克服耗水量大的缺陷；二是将立式管壳式喷淋降膜吸收器改为三维粗糙面板或填料式板翅式换热器，以便既能改进其吸收效率，又能利用板翅式换热器结构紧凑度(指换热器的单位容积所具有的换热面积)远高于管壳式的优势来缩小设备尺寸。

本发明的首要目的在于提出这种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法。

实现本发明目的的技术方案是：

这种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法，根据被冷却的工质在冷却过程中是否发生相变，分别通过双相变换热器或单相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合；

被冷却工质在冷却过程中发生相变的，通过双相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合，高环境温度时段，由双相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂，先经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，再用氨水升压泵使浓氨水升压后进入发生器，然后在发生器中受热解吸后，送入空冷散热器放热冷凝，凝结液进入储液箱，然后经节流阀降压送回双相变换热器中重新进行流动沸腾换热过程，完成正制冷循环；低环境温度时段，双相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂经过与正制冷循环相并联的过热器过热，然后进入与过热器相串联的氨气轮机膨胀作功，其排气送入空冷散热器冷凝，再经储液箱、升压泵增压送回双相变换热器中，完成逆制冷循环；

被冷却工质在冷却过程中不发生相变的，通过单相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合，高环境温度时段，由单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂，先经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，再用氨水升压泵使浓氨水升压后进入发生器，然后在发生器中受热解吸后，送入空冷散热器放热冷凝，凝结液进入储液箱，然后经节流阀降压送回单相变换热器中重新进行流动沸腾换热过程，完成正制冷循环；与正制冷循环并联，低环境温度时段，单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂经过热器过热，进入氨气轮机膨胀作功，排气送入空冷散热器、储液箱，再经升压泵增压送回单相变换热器中，完成逆制冷循环。

为了提高制冷能力，还可以使双相变换热器或单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂—饱和氨气进入吸收器前先经过过冷却器，在过冷却器中与来自储液箱的液氨进行热交换后，再经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，之后再用氨水升压泵使浓氨水升压后进入发生器，完成上述制冷循环。

为了节能，降低发生器出来的稀氨水的温度，同时提高吸收器出来的浓氨水的温度。在由双相变换热器或单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂，经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水后，用氨水升压泵使浓氨水升压进入发生器的过程中，还可以使浓氨水和稀氨水先在溶液热交换器中进行换热，然后再分别进入发生器和吸收器。

本发明的另一个目的是提供实现上述方法的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统。

这种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，根据被冷却的工质在冷却过程中是否发生相变，分别选用双相变换热器或单相变换热器，在双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端和输入端之间耦合有并联的正制冷循环的间接空气冷却系统和逆制冷循环的间接空气冷却系统；

双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端经阀门与吸收器的气态制冷剂输入端连通，吸收器的输出端经氨水升压泵后进入发生器的输入端，发生器的输出端与空冷散热器的输入端连通，空冷散热器的输出端与储液箱的输入端连通，储液箱的输出端经节流阀与双相变换热器或单相变换热器制冷剂的输入端连通，组成正制冷循环的间接空气冷却系统；

双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端通过另一阀门与蒸汽—氨气过热器的输入端连通，蒸汽—氨气过热器的输出端与氨气轮机的输入端连通，氨气轮机的输出端与空冷散热器连通，空冷散热器的输出端与储液箱的输入端连通，储液箱的输出端经升压泵与双相变换热器或单相变换热器制冷剂的输入端连通，组成逆制冷循环的间接空气冷却系统。

为了提高制冷能力，还可以在储液箱的输出端设有过冷却器，过冷却器的壳侧输入端与双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端连通，壳侧输出端与吸收器的气态制冷剂输入端连通；管侧输入端与储液箱的输出端连通，管侧输出端经节流阀与双相变换热器或单相变换热器制冷剂的输入端连通。使双相变换热器或单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂——饱和氨气进入吸收器前先经过过冷却器，在过冷却器中与来自储液箱的液氨进行热交换后，再经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，之后再用升压泵使浓氨水升压后进入发生器，完成上述制冷循环。

为了节能，降低发生器出来的稀氨水的温度，同时提高吸收器出来的浓氨水的温度，还可以在吸收器和发生器之间设有溶液热交换器。吸收器的浓氨水输出端经氨水升压泵与溶液热交换器的浓氨水溶液入口连通，溶液热交换器的浓氨水溶液出口与发生器的输入端连通；发生器的氨水稀溶液出口与溶液热交换器的稀氨水溶液入口连通，溶液热交换器的稀氨水溶液出口与吸收器的稀氨水溶液入口连通。使浓氨水和稀氨水先在溶液热交换器中进行换热，然后再分别进入发生器和吸收器。

本发明的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统中，使用的吸收器是由三维粗糙面板翅式换热器为基本单元组成的至少1级空气冷却吸收器，和在最下一级空气冷却吸收器下面设置的至少1级水冷冷却器组成的多级空气—水串联冷却吸收器。

所述的三维粗糙面板翅式换热器，由吸收侧的三维粗糙面板片和冷却侧的蛇形翅片构成，三维粗糙面板片为具三维粗糙元表面的板片，以利于稀氨水在其上形成尽可能薄的膜状流动。

所用的三维粗糙面板翅式换热器，也可使用填料式板翅式换热器。

所述的填料式板翅式换热器，是在吸收侧的两板片间的水——氨气通道中装填形状经过精心设计的填料，以使从上部流下的稀氨水沿着填料表面散布成尽可能薄的膜状流动，并使自下而上的氨气与其接触面积尽可能大，以获得尽可能高的吸收率。

冷却侧的蛇形翅片，则为增强空气侧的传热。紧凑度可达800—1000m²/m³，同样的换热负荷下，可大大减小吸收器的体积，大大节约水资源。

在多级空气—水串联冷却吸收器中，稀氨水溶液从淋水盘的筛孔和板片形成的通道向下成雨丝或薄膜状流下，同时氨气经分配器平行分级横向穿过丝或膜状下降的稀氨水，两者接触较之降膜更为充分，吸收率得以提高。为不使气态氨溶于稀氨水所放出溶解热提高氨水温度，以防止氨水的吸收能力随其温度升高而下降，本发明采用空气通过布满蛇形翅片形成的通道来及时冷却板片形成的通道中的(间壁另一侧的)氨水，以便增强其吸收能力。

这种结构可以保证氨气被吸收充分：(1)参与的未被吸收的少量氨气与经筛孔喷淋的稀氨水水丝充分接触，从而保证被充分吸收；(2)位于下部布置的水冷冷却器吸收面，由于稀氨水浓度自上而下逐渐变浓，吸收的驱动力变低，在环境高温时段，可以采用布置在最下部的水冷冷却器，对氨水进行进一步冷却，以尽可能增大氨水的吸收率。

本发明的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统，构思新颖独特，根据环境温度的高低综合而巧妙地组合了现有正制冷循环和逆制冷循环的运行方式和设备，所采用的技术成熟，易于实施，应用范围和适用区域十分广泛。

如果应用在火电、核电、燃气—蒸汽联合循环、整体煤气化发电和太阳能热发电等汽轮发电机组的排汽冷却中，则以双相变换热器(以制冷剂的流动蒸发吸收排汽冷凝放出的汽化潜热的间壁式换热器)替代通常的湿冷凝汽器。如果应用在其它行业的多级压缩机的气体中间冷却中，则可以单相变换热器替换通常的水冷中间冷却器(简称中冷器)。

所述的单相变换热器或双相变换热器均为间壁式换热器。

对于双相变换热器，汽轮机排汽在其高温侧经由换热器间壁自动向另一侧低温侧放热而冷凝为液体——凝结水，低温侧的液态制冷剂吸收了排汽的汽化潜热而蒸发为气态，以代替湿冷的水的显热吸热，该间壁式换热器的间壁两侧均为相变换热过程，故称作双相变换热器。由双相变换热器出来的饱和气态制冷剂，先经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，继而以泵使浓氨水升压进入发生器，进而在发生器中受热解吸后，送入空冷散热器放热冷凝，凝结液进入储液箱，然后经节流阀降压送回双相变换热器中重新进行流动沸腾换热过程，完成正制冷循环；也可将双相变换热器出来的饱和气态制冷剂经加热制成过热氨气送入氨气轮机膨胀作功，膨胀降压后的饱和气态制冷剂再送入空冷散热器放热冷凝，凝结液经储液箱、升压泵增压送回双相变换热器中重复流动沸腾换热过程而完成逆制冷循环。

对于单相变换热器，被压缩气体在其高温侧经由换热器间壁自动向另一侧放热使自身温度降低，但状态不变，即仍保持为气态；低温侧的液态制冷剂则吸收了气体的显热蒸发为气态。这时，该间壁式换热器的间壁只有一侧为相变换热过程，故称作单相变换热器。

实施本发明的氨水吸收式复合制冷空冷系统时，可根据环境温度的高低，分别在高温时段采用复合制冷循环中的正制冷循环的间接空气冷却方法，低温时段则采用逆制冷循环的间接空气冷却方法。

(1)高环境气温时段的实施方法：所说的高环境温度，是指环境气温所决定的空冷散热器的凝结参数(本发明以下所述凝结或沸腾参数均指工质处于饱和态下的温度及对应压力)高于恒定的排汽压力所决定的双相变换热器的沸腾参数。在这个时段内，制冷剂按正制冷循环运行。即制冷剂从双相变换热器出来后经过吸收—解吸过程，经氨水泵压力升高进入空冷散热器，凝结成液体进入储液箱，再经节流阀重新进入双相变换热器开始下一轮循环。

(2)低环境气温时段的实施方法：所说的低环境温度，是指环境气温所决定的空冷散热器的凝结参数低于恒定的排汽压力所决定的双相变换热器的沸腾参数。在这个时段内，制冷剂按逆制冷循环进行，将双相变换热器出来的饱和气态制冷剂经加热制成过热氨气送入氨气轮机膨胀作功，降压、降温后再放热冷凝，凝结后的液态制冷剂经升压而重新进入双相变换热器，开始下一轮循环。

本发明的方法和系统，与现有蒸汽动力循环过程排热系统的空气冷却系统以及采用并联正、逆制冷循环的工质的间接空气冷却方法和系统相比，具有以下创新之处：

1、以氨水吸收式制冷循环取代了氨蒸气压缩制冷循环，从而大幅度降低了系统运行于高温时段的能耗；

2、以三维粗糙面或填料式板翅式换热器为基本单元，所组成的多级空气—水串联冷却吸收器取代传统的立式降膜式水冷吸收器，既节省大量的冷却水，又可使吸收器的尺寸在允许范围内。增大了氨水吸收式制冷用于大型电站空冷系统的可行性，提高了性价比。能够实现汽轮机冷却系统水汽的零排放，环境适应能力更强，可将空冷技术的应用地域扩大到年环境温度较高的温、亚热带地区。

因此，本发明的方法和系统，具有极大的推广价值，推广应用后将会产生较大的节能、减排、节水的经济效益和社会环境效益。

附图说明

图1是氨水吸收复合制冷循环的空气间接冷却系统的结构示意图。

图2是本发明所使用的板翅式换热器的基本单元的结构示意图。

图3是本发明所使用的多级空气—水串联冷却吸收器的结构示意图。

图4是本发明冷却系统中氨水升压泵功率与本申请人在先申请中压缩机功率随环境温度变化的趋势对比图。

图中：1双相变换热器，2氨水升压泵，3过冷却器，4吸收器，4-1吸收器淋水盘、4-2淋水盘筛孔、4-3水冷冷却器、4-4浓氨水集水盘，5发生器，6空冷散热器，7储液箱，8节流阀，9、10阀门，11蒸汽—氨气过热器，12氨气轮机，13升压泵，14溶液热交换器，15三维粗糙面板翅式换热器、15-1板片、15-2蛇形翅片。

具体实施方式

下面结合附图和给出的实施例对本发明的方法和系统作进一步描述。但本发明并不限于实施例，本领域普通技术人员以本发明技术方案作某些修改，均在本发明保护范围内。

实施例1：氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统

参照图1，这种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，用双相变换热器1替换蒸汽动力循环系统中的湿冷凝汽器。在双相变换热器低温侧制冷剂的输出端a和输入端b之间并联耦合有正制冷循环的间接空气冷却系统(图中实线所示运行路线)和逆制冷循环的间接空气冷却系统(图中虚线所示运行路线)。

双相变换热器1低温侧制冷剂的输出端a经阀门9与过冷却器3的壳侧输入端31连通，过冷却器的壳侧输出端32与吸收器4的气态制冷剂输入端41连通，吸收器的输出端42经氨水升压泵2与溶液热交换器14的浓氨水溶液入口141连通，溶液热交换器的浓氨水溶液出口142与发生器5的输入端51连通；发生器的氨水稀溶液出口52与溶液热交换器的稀氨水溶液入口143连通，溶液热交换器的稀氨水溶液出口144与吸收器的稀氨水溶液入口43连通。发生器的输出端53与空冷散热器6的输入端连通，空冷散热器的输出端与储液箱7的输入端连通，储液箱的输出端与过冷却器3的管侧输入端33连通，过冷却器的管侧输出端34经节流阀与双相变换热器制冷剂的输入端b连通，组成正制冷循环的间接空气冷却系统。

双相变换热器低温侧制冷剂的输出端a通过阀门10与蒸汽—氨气过热器11的输入端连通，蒸汽—氨气过热器的输出端与氨气轮机12的输入端连通，氨气轮机的输出端与空冷散热器6连通，空冷散热器的输出端与储液箱7的输入端连通，储液箱的输出端经升压泵13与双相变换热器制冷剂的输入端b连通，组成逆制冷循环的间接空气冷却系统。

参照图2、3，本实施例中使用的吸收器是多级空气—水串联冷却吸收器。由三维粗糙面板翅式换热器15为基本单元组成的3级空气冷却吸收器，和在第3级空气冷却吸收器的下面设置的1级水冷冷却器4-3组成。

三维粗糙面板翅式换热器，由吸收侧的三维粗糙面板片15-1和冷却侧的蛇形翅片15-2构成。

在多级空气—水串联冷却吸收器中，稀氨水溶液从淋水盘4-1的筛孔4-2和三维粗糙面板片形成的通道向下成雨丝或薄膜状流下，同时氨气经分配器平行分级横向穿过丝或膜状下降的稀氨水，两者接触较之降膜更为充分，吸收率高。

使用本发明的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，制冷剂液氨在双相变换热器1吸热蒸发，阀门9和阀门10互相闭锁，根据环境温度交替开启。

环境高温时段，蒸发的氨气通过阀门9进入过冷却器3与储液箱的液氨进行热交换后进入吸收器4，在吸收器内被来自溶液热交换器14的氨水稀溶液吸收，生成的氨水浓溶液离开吸收器，通过氨水升压泵2加压进入溶液热交换器和来自发生器5的氨水稀溶液进行热交换后，进入发生器吸热蒸发，生成99.8％的氨气进入空冷散热器6冷凝，冷凝后的液氨进入储液箱7，通过过冷却器、节流阀8节流降压后，进入双相变换热器吸热蒸发，以此循环往复，完成环境高温时段的氨吸收制冷循环。

环境低温时段，阀门9闭锁，双相变换热器蒸发的氨气通过阀门10进入蒸汽—氨气过热器11，过热氨气进入氨气轮机12做功，氨气轮机排气进入空冷散热器6冷凝，冷凝液进入储液箱7后，经升压泵13升压后进入双相变换热器吸热蒸发，以此循环往复，完成环境低温时段的氨气动力循环。

试验例1：

为了进一步说明本发明的方法和系统的有益效果，本申请人按图1所示构建了氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统的实验系统

(1)实验条件：

需冷却的排汽来自启动锅炉，经减温减压器后降至实验所需要的蒸汽参数：4.9kPa，27.5℃(常规水冷机组的排汽水平)，热量为10MW。该蒸汽在双相变换热器中冷凝成相应的饱和水，放出潜热为2436.2kJ/kg，流量约4.10kg/s(15t/h)，按照氨与水的汽化潜热之比可估算出需要30t/h氨作冷却剂。忽略管路压力损失，吸收器压力即为双相变换热器的压力1083kPa，发生器的压力即为空冷散热器的压力1981kPa(与环境温度相关，取实验地夏季较高水平34℃加上传热端差15℃，对应氨气冷凝的饱和压力)。

(2)氨水吸收式复合制冷循环空冷系统和本申请人在先申请中的压缩式制冷复合循环空冷系统的经济性比较，以及吸收式复合制冷循环空冷的效益分析：

由于空冷散热器的压力与环境温度有关，直接影响氨水升压泵和压缩机的耗功，下面给出了实验地环境温度34℃时两个系统的功耗比较，并给出了氨水升压泵、氨压缩机耗功随环境温度变化的趋势。

氨水吸收式复合制冷循环空冷系统高温时段采用氨吸收制冷循环取代了高能耗的氨气压缩机制冷循环，从而比压缩式制冷复合循环空冷系统具有节能效果。

压缩机功率：

$N_c={\∫}_1^2{\left(\mathrm{vdp}\right)}_s=\frac{k_v}{k_v-1}{\mathrm{RT}}_1[{\mathrm{\ϵ}}^{\frac{k_v-1}{k_v}}-1]=h_2-h_1---\left(1\right)$

P＝q_mN/_cη_m(2)

其中，N_c—压缩功，kW/kg；

P—压缩机功率，kW；

ε—压缩比；

k_v—等熵指数；

h₁、h₂—压缩机进、出口氨气焓值，kJ/kg；

氨水升压泵功率：

$N_b=\frac{V_r(P_f-P_x)}{36.7{\mathrm{\η}}_b}---\left(2\right)$

其中，N_b—氨水升压泵功率，kW；

f—循环倍率；

V—浓氨水体积流量，m³/s；

P_f、P_x—发生器、吸收器压力，pa；

η_b—氨水泵效率，取0.85。

由公式(1)、(2)可得压缩机耗功为

P＝q_mN_c/η_m＝815.63kW

由公式(3)可得氨水升压泵的耗功为

$N_b=\frac{V_r(P_r-P_x)}{36.7{\mathrm{\η}}_b}=25.04\mathrm{kW}$

氨水升压泵的功耗远远小于压缩机的耗功，实验表明，氨水升压泵耗功仅为压缩机耗功的约1/33。理论和实践均表明，即使考虑因驱动冷却介质所需的电力，吸收式制冷也将较压缩式制冷节电90％以上。

压缩机出入口状态的主要参数及功率见表1；氨水升压泵的主要参数及功耗见表2。

表1

表2

本发明人在先申请中压缩机耗功和本发明中氨水升压泵耗功随环境温度变化的示意图，见图5所示。从图5可见：氨水升压泵的功耗随环境温度的变化不大，而压缩机的功耗变化则很显著。环境高温时段，氨水升压泵的功耗远远小于压缩机的耗功。在氨吸收式制冷循环中，和所消耗的热能相比，氨水升压泵的功耗常常可忽略不计。

(3)结论

氨水吸收式复合制冷循环的空冷系统和压缩式制冷复合循环的空冷系统相比，保留了原系统的所有优势。此外，在环境高温时段，由于采用了氨吸收制冷设备取代了原系统耗能巨大的氨气压缩机，节能效果十分显著，而且环境温度越高，节能效果越佳明显，大大拓展了氨压缩式制冷复合循环空冷系统的适用地区，既可适用于冬季寒冷漫长的北方地区，也可适用于夏季炎热漫长的南方地区。预计到2010年我国火电空冷机组装机容量将达2480万千瓦。如果这些新装机组(2300万千瓦)即使部分能够采用本发明的空冷系统，其收益也将是十分巨大的。

Claims (9)

1、一种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法，其特征在于：根据被冷却的工质在冷却过程中是否发生相变，分别通过双相变换热器或单相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合；

被冷却工质在冷却过程中发生相变的，通过双相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合，高环境温度时段，由双相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂，先经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，再用氨水升压泵使浓氨水升压后进入发生器，然后在发生器中受热解吸后，送入空冷散热器放热冷凝，凝结液进入储液箱，然后经节流阀降压送回双相变换热器中重新进行流动沸腾换热过程，完成正制冷循环；低环境温度时段，双相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂经过与正制冷循环相并联的过热器过热，然后进入与过热器相串联的氨气轮机膨胀作功，其排气送入空冷散热器冷凝，再经储液箱、升压泵增压送回双相变换热器中，完成逆制冷循环；

被冷却工质在冷却过程中不发生相变的，通过单相变换热器与相互并联的正制冷循环和逆制冷循环相耦合，高环境温度时段，由单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂，先经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，再用氨水升压泵使浓氨水升压后进入发生器，然后在发生器中受热解吸后，送入空冷散热器放热冷凝，凝结液进入储液箱，然后经节流阀降压送回单相变换热器中重新进行流动沸腾换热过程，完成正制冷循环；与正制冷循环并联，低环境温度时段，单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂经过热器过热，进入氨气轮机膨胀作功，排气送入空冷散热器、储液箱，再经升压泵增压送回单相变换热器中，完成逆制冷循环。

2、根据权利要求1所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法，其特征在于：双相变换热器或单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂—饱和氨气进入吸收器前先经过过冷却器，在过冷却器中与来自储液箱的液氨进行热交换后，再经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水，之后再用氨水升压泵使浓氨水升压后进入发生器，完成上述制冷循环。

3、根据权利要求1所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法，其特征在于：在由双相变换热器或单相变换热器低温侧出来的饱和气态制冷剂，经吸收器被来自发生器的稀氨水溶液吸收变为浓氨水后，用氨水升压泵使浓氨水升压进入发生器的过程中，使浓氨水和稀氨水先在溶液热交换器中进行换热，然后再分别进入发生器和吸收器。

4、一种氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，其特征在于：根据被冷却的工质在冷却过程中是否发生相变，分别选用双相变换热器或单相变换热器，在双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端和输入端之间耦合有并联的正制冷循环的间接空气冷却系统和逆制冷循环的间接空气冷却系统；

双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端经阀门与吸收器的气态制冷剂输入端连通，吸收器的输出端经氨水升压泵后进入发生器的输入端，发生器的输出端与空冷散热器的输入端连通，空冷散热器的输出端与储液箱的输入端连通，储液箱的输出端经节流阀与双相变换热器或单相变换热器制冷剂的输入端连通，组成正制冷循环的间接空气冷却系统；

双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端通过另一阀门与蒸汽—氨气过热器的输入端连通，蒸汽—氨气过热器的输出端与氨气轮机的输入端连通，氨气轮机的输出端与空冷散热器连通，空冷散热器的输出端与储液箱的输入端连通，储液箱的输出端经升压泵与双相变换热器或单相变换热器制冷剂的输入端连通，组成逆制冷循环的间接空气冷却系统。

5、根据权利要求4所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，其特征在于：在储液箱的输出端设有过冷却器，过冷却器的壳侧输入端与双相变换热器或单相变换热器低温侧制冷剂的输出端连通，壳侧输出端与吸收器的气态制冷剂输入端连通；管侧输入端与储液箱的输出端连通，管侧输出端经节流阀与双相变换热器或单相变换热器制冷剂的输入端连通。

6、根据权利要求4所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，其特征在于：在吸收器和发生器之间设有溶液热交换器，吸收器的浓氨水输出端经氨水升压泵与溶液热交换器的浓氨水溶液入口连通，溶液热交换器的浓氨水溶液出口与发生器的输入端连通；发生器的氨水稀溶液出口与溶液热交换器的稀氨水溶液入口连通，溶液热交换器的稀氨水溶液出口与吸收器的稀氨水溶液入口连通。

7、根据权利要求4所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，其特征在于：吸收器是由三维粗糙面板翅式换热器为基本单元组成的至少1级空气冷却吸收器，和在最下一级空气冷却吸收器下面设置的至少1级水冷冷却器组成的多级空气—水串联冷却吸收器。

8、根据权利要求7所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，其特征在于：所述的三维粗糙面板翅式换热器，由吸收侧的三维粗糙面板片和冷却侧的蛇形翅片构成。

9、根据权利要求4所述的氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却系统，其特征在于：吸收器是由填料式板翅式换热器为基本单元组成的至少1级空气冷却吸收器，和在最下一级空气冷却吸收器下面设置的至少1级水冷冷却器组成的多级空气—水串联冷却吸收器。

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