CN103123181A - 烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，属空调设备技术领域。包括烟气补燃型高压发生器（7）、蒸发器、吸收器、蒸汽发生器（23）、热水发生器（25）、冷凝器（26）、热交换器、溶液泵和冷剂泵（42），其特征在于：所述蒸发器包括单效蒸发器（34）和双效蒸发器（3），吸收器包括单效吸收器（36）和双效吸收器（4），单效蒸发器（34）和单效吸收器（36）设置在一个腔室内，双效蒸发器（3）和双效吸收器（4）设置在另一个腔室内，单效蒸发器（34）和双效蒸发器（3）的冷水流程为串联流程，冷水从单效蒸发器（34）进，从双效蒸发器（3）出。本发明能降低热水单效循环的稀溶液浓度、降低余热烟气出口温度。

Description

烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组

技术领域

本发明涉及一种溴化锂吸收式制冷机组。属空调设备技术领域。

背景技术

以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组如图1所示，该机组由烟气补燃型高压发生器7、蒸发器46、吸收器47、热水发生器25、蒸汽发生器23、冷凝器26、高温热交换器6、低温热交换器5、单效热交换器31、双效溶液泵41、单效溶液泵39、冷剂泵42、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成。其中，热水发生器、蒸汽发生器和冷凝器三部件的换热管束设置在同一低发冷凝器筒体22内，构成复合型低发冷凝器；机组的溶液循环工作流程由一个独立的热水单效制冷循环工作流程和一个独立的烟气补燃双效制冷循环工作流程组成，单效制冷循环和双效制冷循环共用同一蒸发器、同一吸收器和同一冷凝器。该机组主要应用于配置燃气内燃机发电机组的分布式能源系统，能同时或分别利用燃气内燃机发电机组等外部装置排放的余热烟气、热水（即外部装置的高温冷却水）和直接燃烧燃料产生的热量驱动进行制冷运行，能同时或分别利用余热烟气和直接燃烧燃料产生的热量驱动进行供热运行。但由于该机组的单效制冷循环和双效制冷循环共用同一吸收器，热水单效循环的稀溶液浓度较高（与烟气补燃双效循环的稀溶液浓度相同），使得热水发生器的发生温度较高，在常规冷却水进口温度（如32℃左右）和冷水出口温度（如7℃左右）条件下制冷运行时，热水出口温度只能降低到85℃左右。此外，该机组的余热烟气出口温度较高（制冷时170℃左右，制热时140℃左右），未能充分利用烟气余热制冷、供热。目前在分布式能源系统中配置的主流燃气内燃机发电机组中，部分机型的高温冷却水回水温度要求较低，有的须低于75℃，若选配以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机，则不能充分利用高温冷却水制冷，系统中还需配置冷却设备对高温冷却水进行二次冷却降温，这会导致系统能源综合利用率下降，经济效益较低；同时选配烟气补燃双效型溴化锂吸收式冷热水机组和热水单效型溴化锂吸收式冷水机组又会使设备配置种类、台数增加，从而增加设备占地面积和投资费用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能降低热水单效循环的稀溶液浓度、降低余热烟气出口温度的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组。

本发明的目的是这样实现的：一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，包括烟气补燃型高压发生器、蒸发器、吸收器、蒸汽发生器、热水发生器、冷凝器、热交换器、溶液泵和冷剂泵，其特征在于：所述蒸发器包括单效蒸发器和双效蒸发器，吸收器包括单效吸收器和双效吸收器，单效蒸发器和单效吸收器设置在一个腔室内，双效蒸发器和双效吸收器设置在另一个腔室内，单效蒸发器和双效蒸发器的冷水流程为串联流程，冷水从单效蒸发器进，从双效蒸发器出。

本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，在双效吸收器进液管和单效吸收器进液管之间设有浓溶液联通管，浓溶液联通管上设有浓溶液截止阀；在双效吸收器液囊和单效吸收器液囊之间设有稀溶液联通管，稀溶液联通管上设有稀溶液截止阀。

本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述双效蒸发器、双效吸收器、单效蒸发器及单效吸收器四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体内。

本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述蒸汽发生器、热水发生器及冷凝器三部件的换热管束呈左中右布置形式设置在同一低发冷凝器筒体内，低发冷凝器筒体中设有分隔板，用于分隔双效循环溶液和单效循环溶液。

本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述烟气补燃型高压发生器的余热烟气出口管上或机组外部的余热烟气排烟烟道中设置烟气换热器。

本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述烟气换热器和热水发生器之间设有热水联通管道。

本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述热水联通管道上设有第二热水切换阀和第一热水出口管，第一热水出口管上设有第一热水切换阀。

本发明的有益效果是：

本发明在以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组基础上，通过在蒸发吸收器筒体内设置分段隔板、使蒸发吸收器成为二段式结构以降低热水单效循环的稀溶液浓度，使热水发生器的发生温度得以降低，从而使机组能充分利用低品位热水热量制冷，将热水出口温度降到更低（最低可降至75℃左右）；通过增设烟气换热器回收利用低温烟气余热制冷、供热，降低余热烟气出口温度（制冷运行时降低至120℃以下，供热运行时降低至90℃以下），可有效提高烟气余热利用率。本发明新型烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组能同时或分别利用燃气内燃机发电机组等外部装置排放的余热烟气、热水和自身燃烧燃料提供的热量驱动进行制冷运行，能同时或分别利用余热烟气和自身燃烧燃料提供的热量驱动进行供热运行，低品位热源利用性能优越，节能性能优良。

附图说明

图1为以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组示意图。

图2为本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例1示意图。

图3为本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例2示意图。

图4为本发明烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例3示意图。

图中附图标记：

蒸发吸收器筒体1、蒸发吸收器分段隔板2、双效蒸发器3、双效吸收器4、低温热交换器5、高温热交换器6、烟气补燃型高压发生器7、高发出液管8、溶液切换阀9、双效吸收器进液管10、补燃烟气出口管11、余热烟气进口管12、烟气换热器13、余热烟气出口管14、热水进口管15、第一热水出口管16、第一热水切换阀17、第二热水切换阀18、冷剂蒸汽管19、蒸汽切换阀20、热水联通管道21、低发冷凝器筒体22、蒸汽发生器23、分隔板24、热水发生器25、冷凝器26、浓溶液连通管27、浓溶液截止阀28、单效吸收器进液管29、第二热水出口管30、单效热交换器31、冷却水出口管32、冷（热）水出口管33、单效蒸发器34、冷（热）水进口管35、单效吸收器36、稀溶液连通管37、冷却水进口管38、单效溶液泵39、稀溶液截止阀40、双效溶液泵41、冷剂泵42、烟汽型高压发生器43、直燃高压发生器44、热水出口管45、蒸发器46、吸收器47、吸收器进液管48、燃烧器49。

具体实施方式

本发明如图2所示机组，该机组是由烟气补燃型高压发生器7、双效蒸发器3、双效吸收器4、双效溶液泵41、高温热交换器6、低温热交换器5、蒸汽发生器23、冷凝器26、单效蒸发器34、单效吸收器36、单效溶液泵39、单效热交换器31、热水发生器25、烟气换热器13、冷剂泵42、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成的新型烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组。单效蒸发器34和双效蒸发器3统称蒸发器。单效吸收器36和双效吸收器4统称吸收器。高温热交换器6、低温热交换器5和单效热交换器31统称热交换器。单效溶液泵39和双效溶液泵41统称溶液泵。其中，蒸汽发生器23、热水发生器25及冷凝器26三部件的换热管束呈左中右布置形式设置在同一低发冷凝器筒体22内，以降低机组的高度，低发冷凝器筒体22中设有分隔板24，用于分隔双效循环溶液和单效循环溶液；双效蒸发器3、双效吸收器4、单效蒸发器34及单效吸收器36四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体1内，蒸发吸收器筒体1中设置有蒸发吸收器分段隔板2，将双效蒸发器3及双效吸收器4与单效蒸发器34及单效吸收器36的换热管束分隔在两个腔室内，使蒸发吸收器成为二段式结构，单效蒸发器34和双效蒸发器3的冷水为串联流程（即二段式蒸发制冷），冷水从单效蒸发器34进，从双效蒸发器3出；烟气换热器13设置在余热烟气出口管14上（或机组外部的余热烟气排烟烟道中），烟气换热器13和热水发生器25之间设有热水联通管道21，热水联通管道21上设有第二热水切换阀18和第一热水出口管16，第一热水出口管16上设有第一热水切换阀17；在双效吸收器进液管10和单效吸收器进液管29之间设有浓溶液联通管27，浓溶液联通管27上设有浓溶液截止阀28；在双效吸收器液囊和单效吸收器液囊之间设有稀溶液联通管37，稀溶液联通管37上设有稀溶液截止阀40；在高发出液管8与双效吸收器4之间的管路上装有溶液切换阀9；在冷剂蒸汽管19与双效蒸发器3之间的管路上装有蒸汽切换阀20。

机组同时利用烟气和热水、同时利用热水和燃烧燃料产生的热量或同时利用烟气、热水和燃烧燃料产生的热量驱动制冷运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀、浓溶液截止阀、稀溶液截止阀和第一热水切换阀关闭，第二热水切换阀开启，机组按单双效复合型制冷循环流程运行。单效溶液循环流程为：单效吸收器→单效溶液泵→单效热交换器→热水发生器→单效热交换器→单效吸收器；双效溶液循环流程为：双效吸收器→双效溶液泵→低温热交换器→高温热交换器→烟气补燃型高压发生器→高温热交换器→蒸汽发生器→低温热交换器→双效吸收器。来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热烟气从余热烟气进口管12进入烟气补燃型高压发生器和（或）烟气补燃型高压发生器所配燃烧器燃烧燃料提供的热量加热溴化锂溶液，余热烟气温度降低至约170℃后进入烟气换热器加热来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热热水，温度进一步降低至约120℃后经余热烟气出口管14出机组（经外接烟囱排入大气），使机组能充分回收利用烟气余热制冷运行，实现节能降耗，提高能源综合利用率；燃烧燃料产生的烟气温度降低后从补燃烟气出口管11出机组（经外接烟囱排入大气）。来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热热水从热水进口管15进入烟气换热器，被余热烟气加热升温后经热水联通管道进入热水发生器加热溴化锂溶液，温度降低后经第二热水出口管30出机组，返回发电机组等外部装置。从冷却水进口管38进入机组的冷却水分三路进入机组的单效吸收器、双效吸收器和冷凝器，对机组的吸收过程和冷凝过程进行冷却降温，温度升高后经冷却水出口管32出机组。从冷（热）水进口管35进入机组的冷水先进入单效蒸发器34换热管内，被单效蒸发器管外的冷剂水蒸发吸热降温（即蒸发制冷），再进入双效蒸发器3换热管内，被双效蒸发器管外的冷剂水蒸发吸热进一步降温后经冷（热）水出口管33出机组，使蒸发制冷过程成为二段式过程，单效蒸发器的冷水进出口温度、蒸发温度和蒸发压力均高于双效蒸发器的冷水进出口温度、蒸发温度和蒸发压力，从而使单效蒸发器-单效吸收器腔室的工作压力高于双效蒸发器-双效吸收器腔室的工作压力，使单效吸收器的稀溶液浓度得以降低（低于双效吸收器的稀溶液浓度）。降低进入热水发生器的稀溶液浓度会降低其发生温度，从而使机组能充分利用温度较低的低品位热水驱动制冷运行，将热水出口温度降到更低（最低可降至75℃左右），满足回水温度要求较低的燃气内燃机发电机组等外部装置的运行要求，实现节能降耗，提高能源综合利用率。

机组单独利用热水驱动制冷运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀、浓溶液截止阀、稀溶液截止阀和第一热水切换阀关闭，第二热水切换阀开启，机组按单效制冷循环流程运行。双效溶液泵停转，双效制冷循环系统及其部件不工作，双效蒸发器、双效吸收器仅分别作为冷水、冷却水流通通道，烟气换热器仅作为热水流通通道。

机组单独利用烟气驱动制冷运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀、浓溶液截止阀和稀溶液截止阀关闭，机组按双效制冷循环流程运行。单效溶液泵停转，单效制冷循环系统及其部件不工作，单效蒸发器、单效吸收器仅分别作为冷水、冷却水流通通道，烟气换热器仅作为烟气流通通道。

机组同时利用烟气和燃烧燃料产生的热量或单独燃烧燃料驱动制冷运行时，溶液切换阀和蒸汽切换阀关闭，浓溶液截止阀和稀溶液截止阀开启，机组按双效制冷循环流程运行。单效溶液泵停转，热水发生器及单效热交换器不工作，烟气换热器仅作为烟气流通通道。出蒸汽发生器的浓溶液经低温热交换器换热降温后分两路，一路进双效吸收器，另一路经浓溶液联通管27进入单效吸收器，使单效蒸发器、单效吸收器与双效蒸发器、双效吸收器一同工作，单效蒸发器、单效吸收器的换热面积在双效制冷循环工作时也得以利用，从而使机组在双效制冷循环工作时的制冷量也能达到单双效复合型制冷循环工作时的制冷量。这种设置有浓溶液联通管和稀溶液联通管的新型烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组，主要用于满足余热热水回水温度较低，且要求机组在没有余热烟气和热水、单独燃烧燃料运行时的制冷量也需达到额定制冷量的应用要求，而不需按照额定制冷量加大双效蒸发器和双效吸收器的换热面积。

机组供热运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀和第一热水切换阀开启，浓溶液截止阀、稀溶液截止阀和第二热水切换阀关闭，热水发生器换热管内无热水流通（外部热源热水直接送入供热系统供热，或送入热交换器换热后提供供热热水），冷剂泵及单效溶液泵停转；机组可同时或分别利用余热烟气和燃烧燃料驱动运行。溶液循环流程为：双效吸收器→双效溶液泵→低温热交换器→高温热交换器→烟气补燃型高压发生器→双效吸收器，高、低温热交换器仅作为稀溶液流通通道。来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热烟气从烟气进口管进入烟气型高压发生器和（或）烟气补燃型高压发生器所配燃烧器燃烧燃料提供的热量加热溴化锂溶液，余热烟气温度降低至约140℃后进入烟气换热器加热来自供热系统的热水，余热烟气温度进一步降低至约90℃后经烟气出口管出机组（经外接烟囱排入大气），使机组能充分回收利用烟气余热供热运行，实现节能降耗，提高能源综合利用率；燃烧燃料产生的烟气温度降低后从补燃烟气出口管11出机组（经外接烟囱排入大气）。从热水进口管进入烟气换热器的供热热水被余热烟气加热升温后，经第一热水出口管出烟气换热器，回供热系统供热（烟气换热器和蒸发器并联供热），或经冷（热）水进口管进入蒸发器进一步加热升温（烟气换热器和蒸发器串联供热，图中未示出联通管）。机组单独燃烧燃料运行时，烟气换热器不工作。进出蒸发器的供热热水仅在双效蒸发器换热管内被换热管外来自烟气补燃型高压发生器的高温冷剂蒸汽加热升温，单效蒸发器仅作为热水流通通道。

实施例2：

机组中单效吸收器和双效吸收器的冷却水流程可采用并联流程（如图2所示），也可采用串联流程（如图3所示）。吸收器冷却水采用串联流程时，冷却水从单效吸收器进，从双效吸收器出。吸收器冷却水串联流程机组更适用于热源热水回水温度更低的机组。

实施例3：

机组中的烟气补燃型高压发生器可采用单体结构（即单高发结构），如图2~图3所示，也可采用分体结构（即双高发结构），如图4所示。

取消图2～图4所示机组中的溶液切换阀、蒸汽切换阀、第一热水切换阀及其连接管和第二热水切换阀，机组即成为用于单独制冷的新型烟气热水补燃单双效型复合型溴化锂吸收式冷水机组。

Claims (11)

1.一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，包括烟气补燃型高压发生器（7）、蒸发器、吸收器、蒸汽发生器（23）、热水发生器（25）、冷凝器（26）、热交换器、溶液泵和冷剂泵（42），其特征在于：所述蒸发器包括单效蒸发器（34）和双效蒸发器（3），吸收器包括单效吸收器（36）和双效吸收器（4），单效蒸发器（34）和单效吸收器（36）设置在一个腔室内，双效蒸发器（3）和双效吸收器（4）设置在另一个腔室内，单效蒸发器（34）和双效蒸发器（3）的冷水流程采用串联流程，冷水从单效蒸发器（34）进，从双效蒸发器（3）出。

2.根据权利要求1所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：在双效吸收器进液管（10）和单效吸收器进液管（29）之间设有浓溶液联通管（27），浓溶液联通管（27）上设有浓溶液截止阀（28）；在双效吸收器液囊和单效吸收器液囊之间设有稀溶液联通管（37），稀溶液联通管（37）上设有稀溶液截止阀（40）。

3.根据权利要求1所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：双效蒸发器（3）、双效吸收器（4）、单效蒸发器（34）及单效吸收器（36）四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体（1）内。

4.根据权利要求2所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：双效蒸发器（3）、双效吸收器（4）、单效蒸发器（34）及单效吸收器（36）四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体（1）内。

5.根据权利要求1所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述蒸汽发生器（23）、热水发生器（25）及冷凝器（26）三部件的换热管束呈左中右布置形式设置在同一低发冷凝器筒体（22）内，低发冷凝器筒体（22）中设有分隔板（24），用于分隔双效循环溶液和单效循环溶液。

6.根据权利要求2所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述蒸汽发生器（23）、热水发生器（25）及冷凝器（26）三部件的换热管束呈左中右布置形式设置在同一低发冷凝器筒体（22）内，低发冷凝器筒体（22）中设有分隔板（24），用于分隔双效循环溶液和单效循环溶液。

7.根据权利要求3所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述蒸汽发生器（23）、热水发生器（25）及冷凝器（26）三部件的换热管束呈左中右布置形式设置在同一低发冷凝器筒体（22）内，低发冷凝器筒体（22）中设有分隔板（24），用于分隔双效循环溶液和单效循环溶液。

8.根据权利要求4所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述蒸汽发生器（23）、热水发生器（25）及冷凝器（26）三部件的换热管束呈左中右布置形式设置在同一低发冷凝器筒体（22）内，低发冷凝器筒体（22）中设有分隔板（24），用于分隔双效循环溶液和单效循环溶液。

9.根据权利要求1~8其中之一所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：烟气补燃型高压发生器（7）的余热烟气出口管（14）上或机组外部的余热烟气排烟烟道中设置烟气换热器（13）。

10.根据权利要求9所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：烟气换热器（13）和热水发生器（25）之间设有热水联通管道（21）。

11.根据权利要求10所述的一种烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：热水联通管道（21）上设有第二热水切换阀（18）和第一热水出口管（16），第一热水出口管（16）上设有第一热水切换阀（17）。

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