CN103542590A - 氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法 - Google Patents

氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，涉及中低温余热或太阳能利用技术领域。该系统包括溶液泵、溶液换热器、精馏塔、冷凝器、液氨分流器、过冷器、氨节流阀、蒸发器、吸收器、浓溶液储罐、稀溶液分流器、稀溶液节流阀、液氨储罐、液氨流量阀、放气阀、稀溶液储罐和稀溶液流量阀，通过监测吸收器压力、冷却介质温度，来控制各个分流器和流量阀的开关，以主动调控机组内浓溶液的浓度，使其能够随着冷却介质温度变化而变化，达到了提高系统性能的目的。本发明提供的系统及方法可以使机组全年处于最优工况下运行，年节能率可达6.6％。

Description

氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法
技术领域
本发明涉及吸收式制冷技术领域，特别是一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法。
背景技术
氨水吸收式制冷技术是一种可以利用低温余热资源或太阳能、地热等低温可再生能源驱动的制冷技术，其制冷温度范围广，约为10℃～-60℃，广泛用于冷库、石油冶炼及其他化工过程中。低温余热驱动发生过程和精馏过程，将浓溶液分离成高纯度的氨蒸气和低浓度的稀氨水溶液，氨蒸气在冷凝器中冷凝为液氨，液氨经过过冷、节流降压后进入蒸发器蒸发制冷，蒸发后的氨蒸气进入吸收器被来自精馏塔塔釜的稀溶液吸收，最终转变成浓溶液，预热后进入发生器，完成一个循环。
现有氨水吸收式制冷机组的灌充溶液浓度一般是恒定的，设计时为了保证机组一年中都能稳定工作，往往按照夏季工况(比如环境温度30℃左右)来确定其灌充溶液浓度。随着环境的温度降低，吸收器出口浓溶液容易出现过冷现象，实际运行中需要采取一定的措施来避免或减小过冷现象。对于风冷机组，可以通过降低吸收器空气流量和流速来降低吸收器换热量。对于水冷机组，若冷却水是并联进入冷凝器和吸收器的，则可通过减少进入吸收器冷却水量的方式来避免浓溶液的过冷；若冷却水是串联进入冷凝器和吸收器的，则需要对冷却水量进行优化选择，因为若减少流量，则冷凝器中压力会升高，若不减少流量，则吸收器出口溶液会过冷，二者都会对系统性能产生不利影响。
环境温度降低时，若系统采用更高浓度的溶液，则更有利于机组性能提高。现有机组中工质浓度恒定，不能充分利用环境温度降低所能带来的好处，使机组未能处于该环境温度下的最优状态运行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有氨水吸收式制冷机组的这个缺点，本发明提供一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，能够根据环境温度的变化来主动调节浓溶液浓度，以使其始终处于该环境温度下的最佳工作状态，提高系统全年工况下的性能。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，该系统包括：溶液泵1、溶液换热器2、精馏塔3、冷凝器4、液氨分流器5、过冷器6、氨节流阀7、蒸发器8、吸收器9、浓溶液储罐10、稀溶液分流器11、稀溶液节流阀12、液氨储罐13、液氨流量阀14、放气阀15、稀溶液储罐16和稀溶液流量阀17；其中：
浓溶液储罐10与溶液泵1相连接，溶液泵1与溶液换热器2相连接，溶液换热器2与精馏塔3相连接，精馏塔3的顶部通过冷凝器4连接于液氨分流器5；液氨分流器5有两个出口，第一出口依次通过过冷器6和氨节流阀7连接于蒸发器8，第二出口与液氨储罐13相连接；液氨储罐13底部与液氨流量阀14相连接，液氨储罐13顶部与放气阀15相连接；精馏塔3的塔釜再沸器通过溶液换热器2连接于稀溶液分流器11，稀溶液分流器11有两个出口，第一出口与稀溶液节流阀12相连接，第二出口通过稀溶液储罐16连接于稀溶液流量阀17；过冷器6、稀溶液节流阀12、液氨流量阀14和放气阀15均与吸收器9相连接，吸收器9与浓溶液储罐10相连接。
上述方案中，所述溶液泵1是液体加压设备，用于提高液体压力；该泵是变频泵，能够根据机组循环溶液量的需要调节吸入溶液量，同时其扬程能够根据冷却水等因素的变化来自动调节；其入口与浓溶液储罐10出口相连接，出口与溶液换热器2冷侧入口相连接。
上述方案中，所述溶液换热器2是换热设备，用于实现冷、热物流间的热量交换；其热侧进口与精馏塔3塔釜再沸器稀溶液出口相连接，出口与稀溶液分流器11入口相连接；其冷侧入口与溶液泵1的出口相连接，冷侧出口与精馏塔3进料入口相连接。
上述方案中，所述精馏塔3用于将加压预热之后的氨水浓溶液进行精馏分离，以制得高纯度的氨和低浓度的稀溶液；其塔顶分凝器冷侧为冷却介质，顶部出口与冷凝器4入口相连接；塔釜再沸器热侧为外热源。
上述方案中，所述冷凝器4是蒸气冷凝设备，用于将精馏分离所得的浓氨蒸气冷凝作为制冷工质；其热侧出口与液氨分流器5入口相连接，冷侧为冷却介质。
上述方案中，所述液氨分流器5和稀溶液分流器11是液体分流设备，液氨分流器5用于对液氨进行分流，稀溶液分流器11用于对稀溶液进行分流；其中液氨分流器5第一出口与过冷器6热侧入口相连接，第二出口与液氨储罐13入口相连接；稀溶液分流器11第一出口与溶液节流阀12相连接，第二出口通过稀溶液储罐16与稀溶液流量阀17相连接。
上述方案中，所述过冷器6是换热设备，利用来自蒸发器8的低温制冷工质冷却来自液氨分流器5的液氨；其热侧入口与液氨分流器5出口相连接，热侧出口与氨节流阀7入口相连接，冷侧进口连接于蒸发器8冷侧出口，冷侧出口连接于吸收器9入口。
上述方案中，所述氨节流阀7和稀溶液节流阀12是液体节流降压装置，氨节流阀7用于液氨的降压，稀溶液节流阀12用于稀溶液的降压；其中氨节流阀7出口与蒸发器8冷侧入口相连接，稀溶液节流阀12出口与吸收器9相连接。
上述方案中，所述蒸发器8用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现冷量输出，其进口连接于氨节流阀7出口，其出口连接于过冷器6冷侧入口。
上述方案中，所述吸收器9是汽液混合吸收设备，其热侧包括来自过冷器6的氨蒸气和来自稀溶液节流阀12的稀溶液，冷侧为冷却介质。
上述方案中，所述浓溶液储罐10、液氨储罐13和稀溶液储罐16是液体储存装置，分别用于存放浓溶液、液氨和稀溶液；三个储罐上分别带有液位计，用于在浓度调节时观察液位；其中浓溶液储罐10的入口与吸收器9出口相连接，底部出口与溶液泵1入口相连接；液氨储罐13的入口与液氨分流器5第二出口相连接，底部液体出口与液氨流量阀14入口相连接，顶部气体出口与放气阀15入口相连接；稀溶液储罐16的入口与稀溶液分流器11的第二出口相连接，底部液体出口与稀溶液流量阀17的入口相连接。
上述方案中，所述液氨流量阀14和稀溶液流量阀17是液体流量控制阀门，通过调节阀门开度进而控制流量；其中液氨流量阀14出口与吸收器9相连接；稀溶液流量阀17出口与稀溶液节流阀12的出口管路相连接。
上述方案中，所述放气阀15用于将液氨储罐13中的部分氨蒸气释放到吸收器9中，以降低液氨储罐13内压力，保证冷凝器4和液氨储罐13有一定压差，使液氨分流器5分流出的液氨能够顺利进入液氨储罐13；其入口与液氨储罐13顶部放气口相连接，出口与吸收器9相连接。
为达到上述目的，本发明还提供了一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统的浓度主动调控方法，该方法包括：
当机组在一个稳定的冷却介质温度下运行时，两个分流器分流率均为0，来自冷凝器的液氨全部经过冷、节流后进入蒸发器制冷，来自溶液换热器的稀溶液全部经节流后进入吸收器，液氨流量阀、稀溶液流量阀和放气阀全部关闭，此时机组处于该温度下的稳定工况；其中液氨分流率＝S16/S5，稀溶液分流率＝S17/S12，S1至S17表示循环工质；
当冷却介质温度降低时，假设冷却介质的流量不变，则此时吸收器出口溶液温度也随之降低，并处于此温度、压力下的未饱和状态，此时开启液氨流量阀，向吸收器中释放一定量的纯氨，以使吸收器出口溶液到尽可能接近本温度、压力下的饱和状态，同时通过稀溶液分流器分流一定量的稀溶液进入稀溶液储罐，以免机组内因循环溶液量过大影响运行，然后关闭液氨流量阀和稀溶液分流器第二出口；
当冷却介质温度升高时，假设冷却介质的流量不变，则吸收器内由于吸收不完会导致压力升高，此时开启液氨分流器第二出口，从机组中分流出一定量的液氨进入液氨储罐，以减少进入吸收器的氨蒸气，进而使吸收器内压力恢复正常，防止吸收器中由于有吸收不完的氨蒸气而导致吸收器和蒸发器压力升高，进而影响蒸发器中制冷温度；向液氨储罐加入液氨的同时需打开液氨储罐顶部的放气阀，以适当降低液氨储罐内压力，保证冷凝器和液氨储罐之间有一定的压差，使分流的液氨顺利进入液氨储罐，同时需打开稀溶液流量阀向机组中释放一定量的稀溶液，以避免机组中因循环溶液量过少影响运行，然后关闭液氨分流器第二出口和稀溶液流量阀；
在不同冷却水温度和浓溶液浓度条件下，溶液泵能够通过变频运行实现对循环溶液量和扬程的控制，以满足机组运行需要。
上述方案中，该方法具体包括：来自浓溶液储罐10的浓溶液S1先经溶液泵1加压、溶液换热器2预热后形成高温高压浓溶液S3，进入精馏塔3进行精馏分离，精馏过程中塔釜再沸器所需热量来自于外热源，塔顶采出为高纯度的氨蒸气S4，进入冷凝器4中冷凝成液氨后进入液氨分流器5，液氨分流器5第一出口液氨先后经过过冷器6过冷、氨节流阀7降压后进入蒸发器8蒸发制冷，形成低温低压氨蒸气S10，经过过冷器6将液氨过冷后进入吸收器9；精馏塔3塔釜再沸器产出为高温高压稀氨水溶液S11，经溶液换热器2回收热量后进入稀溶液分流器11，稀溶液分流器11第一出口的稀溶液经稀溶液节流阀12降压后进入吸收器9，吸收制冷工质氨蒸气形成浓溶液S15，进入浓溶液储罐10，完成一个循环。
(三)有益效果
从上述技术方案看，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，以中低品位热为热源，既可以是工业余热，也可以是太阳能、地热等中低温的可再生能源，以达到节能减排的目的。
2、本发明提供的这种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，利用浓度调节装置来对机组内溶液浓度进行主动调控，使系统内浓溶液浓度始终处于最优状态，即吸收器出口浓溶液浓度尽可能接近该环境温度下的饱和状态，使系统性能随着冷却水温度的降低改善幅度增大。
3、本发明提供的这种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，通过液氨储罐和稀溶液储罐的相互调节作用，使机组在进行浓度调节的同时，机组内的循环溶液量始终处于正常状态，避免由于浓度调节对系统运行造成不利影响。
附图说明
图1是依照本发明实施例的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统的示意图。
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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是依照本发明实施例的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统的示意图。其中S1至S17表示循环工质。该系统包括：溶液泵1、溶液换热器2、精馏塔3、冷凝器4、液氨分流器5、过冷器6、氨节流阀7、蒸发器8、吸收器9、浓溶液储罐10、稀溶液分流器11、稀溶液节流阀12、液氨储罐13、液氨流量阀14、放气阀15、稀溶液储罐16和稀溶液流量阀17。其中：浓溶液储罐10与溶液泵1相连接，溶液泵1与溶液换热器2相连接，溶液换热器2与精馏塔3相连接，精馏塔3的顶部通过冷凝器4连接于液氨分流器5；液氨分流器5有两个出口，第一出口依次通过过冷器6和氨节流阀7连接于蒸发器8，第二出口与液氨储罐13相连接；液氨储罐13底部与液氨流量阀14相连接，液氨储罐13顶部与放气阀15相连接；精馏塔3的塔釜再沸器通过溶液换热器2连接于稀溶液分流器11，稀溶液分流器11有两个出口，第一出口与稀溶液节流阀12相连接，第二出口通过稀溶液储罐16连接于稀溶液流量阀17；过冷器6、稀溶液节流阀12、液氨流量阀14和放气阀15均与吸收器9相连接，吸收器9与浓溶液储罐10相连接。
其中，所述溶液泵1是液体加压设备，用于提高液体压力；该泵是变频泵，能够根据机组循环溶液量的需要调节吸入溶液量，同时其扬程能够根据冷却水等因素的变化来自动调节；其入口与浓溶液储罐10出口相连接，出口与溶液换热器2冷侧入口相连接。
所述溶液换热器2是换热设备，用于实现冷、热物流间的热量交换；其热侧进口与精馏塔3塔釜再沸器稀溶液出口相连接，出口与稀溶液分流器11入口相连接；其冷侧入口与溶液泵1的出口相连接，冷侧出口与精馏塔3进料入口相连接。
所述精馏塔3用于将加压预热之后的氨水浓溶液进行精馏分离，以制得高纯度的氨和低浓度的稀溶液；其塔顶分凝器冷侧为冷却介质，顶部出口与冷凝器4入口相连接；塔釜再沸器热侧为外热源。
所述冷凝器4是蒸气冷凝设备，用于将精馏分离所得的浓氨蒸气冷凝作为制冷工质；其热侧出口与液氨分流器5入口相连接，冷侧为冷却介质。
所述液氨分流器5和稀溶液分流器11是液体分流设备，液氨分流器5用于对液氨进行分流，稀溶液分流器11用于对稀溶液进行分流；其中液氨分流器5第一出口与过冷器6热侧入口相连接，第二出口与液氨储罐13入口相连接；稀溶液分流器11第一出口与溶液节流阀12相连接，第二出口通过稀溶液储罐16与稀溶液流量阀17相连接。
所述过冷器6是换热设备，利用来自蒸发器8的低温制冷工质冷却来自液氨分流器5的液氨；其热侧入口与液氨分流器5出口相连接，热侧出口与氨节流阀7入口相连接，冷侧进口连接于蒸发器8冷侧出口，冷侧出口连接于吸收器9入口。
所述氨节流阀7和稀溶液节流阀12是液体节流降压装置，氨节流阀7用于液氨的降压，稀溶液节流阀12用于稀溶液的降压；其中氨节流阀7出口与蒸发器8冷侧入口相连接，稀溶液节流阀12出口与吸收器9相连接。
所述蒸发器8用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现冷量输出，其进口连接于氨节流阀7出口，其出口连接于过冷器6冷侧入口。
所述吸收器9是汽液混合吸收设备，其热侧包括来自过冷器6的氨蒸气和来自稀溶液节流阀12的稀溶液，冷侧为冷却介质。
所述浓溶液储罐10、液氨储罐13和稀溶液储罐16是液体储存装置，分别用于存放浓溶液、液氨和稀溶液；三个储罐上分别带有液位计，用于在浓度调节时观察液位；其中浓溶液储罐10的入口与吸收器9出口相连接，底部出口与溶液泵1入口相连接；液氨储罐13的入口与液氨分流器5第二出口相连接，底部液体出口与液氨流量阀14入口相连接，顶部气体出口与放气阀15入口相连接；稀溶液储罐16的入口与稀溶液分流器11的第二出口相连接，底部液体出口与稀溶液流量阀17的入口相连接。
所述液氨流量阀14和稀溶液流量阀17是液体流量控制阀门，通过调节阀门开度进而控制流量；其中液氨流量阀14出口与吸收器9相连接；稀溶液流量阀17出口与稀溶液节流阀12的出口管路相连接。
所述放气阀15用于将液氨储罐13中的部分氨蒸气释放到吸收器9中，以降低液氨储罐13内压力，保证冷凝器4和液氨储罐13有一定压差，使液氨分流器5分流出的液氨能够顺利进入液氨储罐13；其入口与液氨储罐13顶部放气口相连接，出口与吸收器9相连接。
本发明提供的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其各组成部件的工作流程为：来自浓溶液储罐10的浓溶液S1先经溶液泵1加压、溶液换热器2预热后形成高温高压浓溶液S3，进入精馏塔3进行精馏分离，精馏过程中塔釜再沸器所需热量来自于外热源，塔顶采出为高纯度的氨蒸气S4，进入冷凝器4中冷凝成液氨后进入液氨分流器5，液氨分流器5第一出口液氨先后经过过冷器6过冷、氨节流阀7降压后进入蒸发器8蒸发制冷，形成低温低压氨蒸气S10，经过过冷器6将液氨过冷后进入吸收器9；精馏塔3塔釜再沸器产出为高温高压稀氨水溶液S11，经溶液换热器2回收热量后进入稀溶液分流器11，稀溶液分流器11第一出口的稀溶液经稀溶液节流阀12降压后进入吸收器9，吸收制冷工质氨蒸气形成浓溶液S15，进入浓溶液储罐10，完成一个循环。
液氨分流器5和稀溶液分流器11根据冷却介质温度来控制分流率，当冷却介质温度不变时分流率为零；
当冷却介质温度降低时，打开液氨流量阀14，将液氨储罐13中部分液氨释放到吸收器9中，使出口浓溶液浓度升高，使其尽可能接近该温度、压力下的饱和状态，同时需要打开稀溶液分流器11的第二出口，从机组中分流出部分稀溶液进入稀溶液储罐16，以免机组内因溶液量过大而影响运行，然后关闭液氨流量阀14和稀溶液分流器第二出口；
当冷却介质温度升高时，打开液氨分流器5第二出口，将来自冷凝器4的液氨分流一部分进入到液氨储罐13中，以从循环中分离出部分氨工质，减小吸收器9出口浓溶液浓度，使其尽可能接近该温度、压力下的饱和状态，防止吸收器中由于有吸收不完的氨蒸气而导致吸收器和蒸发器压力升高，进而影响蒸发器中制冷温度；向液氨储罐13加入液氨的同时需打开液氨储罐顶部的放气阀15，以适当降低液氨储罐内压力，保证冷凝器4和液氨储罐13之间有一定的压差，使分流的液氨顺利进入液氨储罐，同时需打开稀溶液流量阀17向机组中释放一定量的稀溶液，以避免机组中因循环溶液量过少影响运行，然后关闭液氨分流器第二出口和稀溶液流量阀；
在不同冷却水温度和浓溶液浓度条件下，溶液泵可以通过变频功能实现对循环溶液量和扬程的控制，以满足机组运行需要。
基于图1所示的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，本发明还提供了一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，该方法包括：
当机组在一个稳定的冷却介质温度下运行时，两个分流器分流率均为0，其中液氨分流率＝S16/S5，稀溶液分流率＝S17/S12，来自冷凝器的液氨全部经过冷、节流后进入蒸发器制冷，来自溶液换热器的稀溶液全部经节流后进入吸收器，液氨流量阀、稀溶液流量阀和放气阀全部关闭，此时机组处于该温度下的稳定工况；
当冷却介质温度降低时，假设冷却介质的流量不变，则此时吸收器出口溶液温度也随之降低，并处于此温度、压力下的未饱和状态，此时开启液氨流量阀，向吸收器中释放一定量的纯氨，以使吸收器出口溶液尽可能接近本温度、压力下的饱和状态，同时通过稀溶液分流器分流一定量的稀溶液进入稀溶液储罐，以免机组内因循环溶液量过大影响运行，然后关闭液氨流量阀和稀溶液分流器第二出口；
当冷却介质温度升高时，假设冷却介质的流量不变，则吸收器内由于吸收不完会导致压力升高，此时开启液氨分流器第二出口，从机组中分流出一定量的液氨进入液氨储罐，以减少进入吸收器的氨蒸气，进而使吸收器内压力恢复正常，防止吸收器中由于有吸收不完的氨蒸气而导致吸收器和蒸发器压力升高，进而影响蒸发器中制冷温度；向液氨储罐加入液氨的同时需打开液氨储罐顶部的放气阀，以适当降低液氨储罐内压力，保证冷凝器和液氨储罐之间有一定的压差，使分流的液氨顺利进入液氨储罐，同时需打开稀溶液流量阀向机组中释放一定量的稀溶液，以避免机组中因循环溶液量过少影响运行，然后关闭液氨分流器第二出口和稀溶液流量阀；
在不同冷却水温度和浓溶液浓度条件下，溶液泵能够通过变频运行实现对循环溶液量和扬程的控制，以满足机组运行需要。
为了更好的体现本发明所提工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统的有益效果，将其与传统的浓度不可调型氨水吸收式制冷系统在全年工况下进行比较。采用Aspen Plus软件对两种系统进行模拟计算。表1是两种系统的性能参数。表2是在相同制冷量的前提下，两种系统全年的能耗比较。
模拟计算中假设制冷蒸发温度均为-15℃，塔顶氨蒸气纯度均为0.998，并假设稀溶液热量能尽可能完全回收(即高温部分用于发生过程、低温部分用于浓溶液预热过程，溶液换热器冷端温差5℃，模拟中将稀溶液放热过程全部放在溶液换热器中)。
表1两种系统性能参数
Figure BDA00001895078000102
表2两种系统能耗比较
(注：表1和表2中A表示本发明所提的浓度可调型氨水吸收式制冷机组，B表示传统的浓度不可调型氨水吸收式制冷机组。)
在表1和表2中：A表示本发明所提的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统；B表示传统的浓度不可调型氨水吸收式制冷系统。
由表1可以看出：
第一、随着冷却水温度的降低，冷凝压力降低，对于两种系统来说，都会使液氨节流后气化率降低，单位制冷剂制冷量增大，因此COP增大；同时，由于发生压力与冷凝压力相当，发生压力也降低，因此塔釜再沸器中溶液温度降低，即再沸器的稀溶液出口温度也降低，对热源温度要求也随之降低。
第二、冷却水温度降低时，与浓度不可调系统相比，本发明所提出的浓度可调系统其浓溶液浓度增大，则放气范围增大、循环倍率降低，因此COP增大幅度更大，且对热源温度要求降低程度也更大。即浓度可调系统可以更充分利用环境温度降低带来的好处，使系统处于该条件下的最优状态运行。
由表2可以看出：在全年工况下，浓度可调系统由于可以随着环境温度的变化而调节浓溶液浓度，使其始终尽可能接近该冷却水温度、吸收器压力下的饱和状态，在相同制冷量前提下，年节能率可达6.6％。
另外，若考虑浓度不可调系统中由于冷却水温度降低而导致的吸收器出口浓溶液过冷所造成的损失，则该系统节能率更高。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，该系统包括：溶液泵(1)、溶液换热器(2)、精馏塔(3)、冷凝器(4)、液氨分流器(5)、过冷器(6)、氨节流阀(7)、蒸发器(8)、吸收器(9)、浓溶液储罐(10)、稀溶液分流器(11)、稀溶液节流阀(12)、液氨储罐(13)、液氨流量阀(14)、放气阀(15)、稀溶液储罐(16)和稀溶液流量阀(17)；
其中：
浓溶液储罐(10)与溶液泵(1)相连接，溶液泵(1)与溶液换热器(2)相连接，溶液换热器(2)与精馏塔(3)相连接，精馏塔(3)的顶部通过冷凝器(4)连接于液氨分流器(5)；液氨分流器(5)有两个出口，第一出口依次通过过冷器(6)和氨节流阀(7)连接于蒸发器(8)，第二出口与液氨储罐(13)相连接；液氨储罐(13)底部与液氨流量阀(14)相连接，液氨储罐(13)顶部与放气阀(15)相连接；精馏塔(3)的塔釜再沸器通过溶液换热器(2)连接于稀溶液分流器(11)，稀溶液分流器(11)有两个出口，第一出口与稀溶液节流阀(12)相连接，第二出口通过稀溶液储罐(16)连接于稀溶液流量阀(17)；过冷器(6)、稀溶液节流阀(12)、液氨流量阀(14)和放气阀(15)均与吸收器(9)相连接，吸收器(9)与浓溶液储罐(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述溶液泵(1)是液体加压设备，用于提高液体压力；该泵是变频泵，能够根据机组循环溶液量的需要调节吸入溶液量，同时其扬程能够根据冷却水等因素的变化来自动调节；其入口与浓溶液储罐(10)出口相连接，出口与溶液换热器(2)冷侧入口相连接。
3.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述溶液换热器(2)是换热设备，用于实现冷、热物流间的热量交换；其热侧进口与精馏塔(3)塔釜再沸器稀溶液出口相连接，出口与稀溶液分流器(11)入口相连接；其冷侧入口与溶液泵(1)的出口相连接，冷侧出口与精馏塔(3)进料入口相连接。
4.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述精馏塔(3)用于将加压预热之后的氨水浓溶液进行精馏分离，以制得高纯度的氨和低浓度的稀溶液；其塔顶分凝器冷侧为冷却介质，顶部出口与冷凝器(4)入口相连接；塔釜再沸器热侧为外热源。
5.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述冷凝器(4)是蒸气冷凝设备，用于将精馏分离所得的浓氨蒸气冷凝作为制冷工质；其热侧出口与液氨分流器(5)入口相连接，冷侧为冷却介质。
6.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述液氨分流器(5)和稀溶液分流器(11)是液体分流设备，液氨分流器(5)用于对液氨进行分流，稀溶液分流器(11)用于对稀溶液进行分流；其中液氨分流器5第一出口与过冷器(6)热侧入口相连接，第二出口与液氨储罐(13)入口相连接；稀溶液分流器(11)第一出口与溶液节流阀(12)相连接，第二出口通过稀溶液储罐(16)与稀溶液流量阀(17)相连接。
7.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述过冷器(6)是换热设备，利用来自蒸发器(8)的低温制冷工质冷却来自液氨分流器(5)的液氨；其热侧入口与液氨分流器5出口相连接，热侧出口与氨节流阀(7)入口相连接，冷侧进口连接于蒸发器(8)冷侧出口，冷侧出口连接于吸收器(9)入口。
8.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述氨节流阀(7)和稀溶液节流阀(12)是液体节流降压装置，氨节流阀(7)用于液氨的降压，稀溶液节流阀(12)用于稀溶液的降压；其中氨节流阀(7)出口与蒸发器(8)冷侧入口相连接，稀溶液节流阀(12)出口与吸收器(9)相连接。
9.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述蒸发器(8)用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现冷量输出，其进口连接于氨节流阀(7)出口，其出口连接于过冷器(6)冷侧入口。
10.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述吸收器(9)是汽液混合吸收设备，其热侧包括来自过冷器(6)的氨蒸气和来自稀溶液节流阀(12)的稀溶液，冷侧为冷却介质。
11.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述浓溶液储罐(10)、液氨储罐(13)和稀溶液储罐(16)是液体储存装置，分别用于存放浓溶液、液氨和稀溶液；三个储罐上分别带有液位计，用于在浓度调节时观察液位；其中浓溶液储罐(10)的入口与吸收器(9)出口相连接，底部出口与溶液泵(1)入口相连接；液氨储罐(13)的入口与液氨分流器(5)第二出口相连接，底部液体出口与液氨流量阀(14)入口相连接，顶部气体出口与放气阀(15)入口相连接；稀溶液储罐(16)的入口与稀溶液分流器(11)的第二出口相连接，底部液体出口与稀溶液流量阀(17)的入口相连接。
12.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述液氨流量阀(14)和稀溶液流量阀(17)是液体流量控制阀门，通过调节阀门开度进而控制流量；其中液氨流量阀(14)出口与吸收器(9)相连接；稀溶液流量阀(17)出口与稀溶液节流阀(12)的出口管路相连接。
13.根据权利要求1所述的工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，其特征在于，所述放气阀(15)用于将液氨储罐(13)中的部分氨蒸气释放到吸收器(9)中，以降低液氨储罐(13)内压力，保证冷凝器(4)和液氨储罐(13)有一定压差，使液氨分流器(5)分流出的液氨能够顺利进入液氨储罐(13)；其入口与液氨储罐(13)顶部放气口相连接，出口与吸收器(9)相连接。
14.一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统的浓度主动调控方法，应用于权利要求1至13中任一项所述的系统，其特征在于，该方法包括：
当机组在一个稳定的冷却介质温度下运行时，两个分流器分流率均为0，来自冷凝器的液氨全部经过冷、节流后进入蒸发器制冷，来自溶液换热器的稀溶液全部经节流后进入吸收器，液氨流量阀、稀溶液流量阀和放气阀全部关闭，此时机组处于该温度下的稳定工况；其中液氨分流率＝S16/S5，稀溶液分流率＝S17/S12，S1至S17表示循环工质；
当冷却介质温度降低时，假设冷却介质的流量不变，则此时吸收器出口溶液温度也随之降低，并处于此温度、压力下的未饱和状态，此时开启液氨流量阀，向吸收器中释放一定量的纯氨，以使吸收器出口溶液到尽可能接近本温度、压力下的饱和状态，同时通过稀溶液分流器分流一定量的稀溶液进入稀溶液储罐，以免机组内因循环溶液量过大影响运行，然后关闭液氨流量阀和稀溶液分流器第二出口；
当冷却介质温度升高时，假设冷却介质的流量不变，则吸收器内由于吸收不完会导致压力升高，进而影响蒸发器中制冷温度，此时开启液氨分流器第二出口，从机组中分流出一定量的液氨进入液氨储罐，以减少进入吸收器的氨蒸气，进而使吸收器内压力恢复正常，防止吸收器中由于有吸收不完的氨蒸气而导致吸收器和蒸发器压力升高，进而影响蒸发器中制冷温度；向液氨储罐加入液氨的同时需打开液氨储罐顶部的放气阀，以适当降低液氨储罐内压力，保证冷凝器和液氨储罐之间有一定的压差，使分流的液氨顺利进入液氨储罐，同时需打开稀溶液流量阀向机组中释放一定量的稀溶液，以避免机组中因循环溶液量过少影响运行，然后关闭液氨分流器第二出口和稀溶液流量阀；
在不同冷却水温度和浓溶液浓度条件下，溶液泵能够通过变频运行实现对循环溶液量和扬程的控制，以满足机组运行需要。
15.根据权利要求14所述的浓度主动调控方法，其特征在于，该方法具体包括：
来自浓溶液储罐(10)的浓溶液S1先经溶液泵(1)加压、溶液换热器(2)预热后形成高温高压浓溶液S3，进入精馏塔(3)进行精馏分离，精馏过程中塔釜再沸器所需热量来自于外热源，塔顶采出为高纯度的氨蒸气S4，进入冷凝器(4)中冷凝成液氨后进入液氨分流器(5)，液氨分流器(5)第一出口液氨先后经过过冷器(6)过冷、氨节流阀(7)降压后进入蒸发器(8)蒸发制冷，形成低温低压氨蒸气S10，经过过冷器(6)将液氨过冷后进入吸收器(9)；精馏塔(3)塔釜再沸器产出为高温高压稀氨水溶液S11，经溶液换热器(2)回收热量后进入稀溶液分流器(11)，稀溶液分流器(11)第一出口的稀溶液经稀溶液节流阀(12)降压后进入吸收器(9)，吸收制冷工质氨蒸气形成浓溶液S15，进入浓溶液储罐(10)，完成一个循环。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104457012A (zh) * 2014-12-03 2015-03-25 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种可回收蒸汽显热的吸收式制冷装置
CN105444456A (zh) * 2015-11-16 2016-03-30 泰山集团股份有限公司 用于轻烃回收的油田废热驱动的氨水吸收式制冷机
CN107806718A (zh) * 2017-11-10 2018-03-16 山东奇威特太阳能科技有限公司 解决吸收式机组冲塔系统性问题的装置
CN107906783A (zh) * 2017-11-13 2018-04-13 清华大学 一种储能制冷系统及其控制方法
CN113375360A (zh) * 2021-05-06 2021-09-10 郑喜勋 一种多级复叠式溶液调节装置及方法
CN115013998A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 张丽红 一种氨水吸收式热泵及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB641000A (en) * 1945-07-19 1950-08-02 Standard Cap & Seal Corp Improvements in or relating to ammonia evaporation plant particularly for refrigerated transportation systems
JP2003269114A (ja) * 2002-03-14 2003-09-25 Toshiba Corp 電力・冷熱供給コンバインドシステムおよびその運転方法
CN101059290A (zh) * 2007-05-25 2007-10-24 东南大学 氨水吸收式制冷与热泵两用系统及供冷与供热方法
CN101504219A (zh) * 2009-03-08 2009-08-12 东北电力大学 氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB641000A (en) * 1945-07-19 1950-08-02 Standard Cap & Seal Corp Improvements in or relating to ammonia evaporation plant particularly for refrigerated transportation systems
JP2003269114A (ja) * 2002-03-14 2003-09-25 Toshiba Corp 電力・冷熱供給コンバインドシステムおよびその運転方法
CN101059290A (zh) * 2007-05-25 2007-10-24 东南大学 氨水吸收式制冷与热泵两用系统及供冷与供热方法
CN101504219A (zh) * 2009-03-08 2009-08-12 东北电力大学 氨水吸收式复合制冷循环的空气间接冷却方法和系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孔丁峰，柳建华，张良，方志云: "《单级氨水吸收式制冷机试验台性能研究》", 《流体机械》, vol. 38, no. 5, 31 May 2010 (2010-05-31) *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104457012A (zh) * 2014-12-03 2015-03-25 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种可回收蒸汽显热的吸收式制冷装置
CN105444456A (zh) * 2015-11-16 2016-03-30 泰山集团股份有限公司 用于轻烃回收的油田废热驱动的氨水吸收式制冷机
CN107806718A (zh) * 2017-11-10 2018-03-16 山东奇威特太阳能科技有限公司 解决吸收式机组冲塔系统性问题的装置
CN107806718B (zh) * 2017-11-10 2023-03-21 山东奇威特太阳能科技有限公司 解决吸收式机组冲塔系统性问题的装置
CN107906783A (zh) * 2017-11-13 2018-04-13 清华大学 一种储能制冷系统及其控制方法
CN113375360A (zh) * 2021-05-06 2021-09-10 郑喜勋 一种多级复叠式溶液调节装置及方法
CN113375360B (zh) * 2021-05-06 2023-06-20 郑喜勋 一种多级复叠式溶液调节装置及方法
CN115013998A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 张丽红 一种氨水吸收式热泵及其控制方法
CN115013998B (zh) * 2022-06-27 2023-05-12 张丽红 一种氨水吸收式热泵及其控制方法

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