CN105423614A - 一种压缩式吸收制冷机组及其控制方法 - Google Patents

一种压缩式吸收制冷机组及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压缩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)、吸收器(108)以及冷却水管路(122)和冷冻水管路(124)，在所述发生器(104)的蒸汽出口至所述冷凝器(102)的蒸汽入口之间，设置有用于将所述发生器(104)产生蒸汽的压力压缩至所述冷凝器(102)中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上的压缩机(126)。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

一种压缩式吸收制冷机组及其控制方法
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体地，涉及一种压缩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，因此，溴化锂吸收式机组的使用场合受到极大的限制。目前广泛应用的溴化锂吸收式机组的基本流程情况如图1所示。
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。
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，提出一种压缩式吸收制冷机组及其控制方法，以解决当供热热源的温度较低时，吸收制冷机组无法正常运行的问题。
本发明一方面提供一种压缩式吸收制冷机组，包括：冷凝器、发生器、蒸发器、吸收器以及冷却水管路和冷冻水管路，在所述发生器的蒸汽出口至所述冷凝器的蒸汽入口之间，设置有用于将所述发生器产生蒸汽的压力压缩至所述冷凝器中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上的压缩机。
优选地，所述制冷机组采用太阳能和/或低温废热作为热源。
优选地，所述压缩机为多级式压缩机。
优选地，在所述压缩机的多级压缩结构之间还设置有中间冷却补气装置。
优选地，所述中间冷却补气装置为喷淋冷剂水结构。
优选地，所述喷淋冷剂水结构中的冷剂水在所述压缩机中受热蒸发、并在所述多级压缩结构的后一级压缩结构中实现压缩，剩余未蒸发的冷剂水通过所述回流管路回流至所述蒸发器。
优选地，所述制冷机组还包括利用所述机组中的循环水对所述压缩机进行冷却的冷却支路。
优选地，所述冷却支路对所述压缩机的电机进行冷却。
优选地，所述冷却支路中的所述循环水来自所述冷却水管路，所述冷却支路的入口与所述冷却水管路的入口相连，所述冷却支路的出口与所述冷却水管路的出口相连。
优选地，所述冷却支路中的所述循环水来自所述冷冻水管路，所述冷却支路的入口与所述冷冻水管路的入口相连，所述冷却支路的出口与所述冷冻水管路的出口相连。
优选地，所述低温废热为低温余热热水或余热废气。
优选地，所述吸收制冷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压缩式吸收制冷机组的控制方法，包括：使用以上所述的压缩式吸收制冷机组，根据不同的实际情况对其进行控制调节。优选地，在所述机组运行时，实时监测所述发生器的蒸汽出口的蒸汽压力，判断是否达到所述冷凝器中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上，进而控制所述机组的运行状况。
优选地，当所述发生器的蒸汽出口的蒸汽压力大于或等于所述冷凝器中冷却水的饱和温度对应的饱和压力时，控制压缩机运行，对所述发生器蒸汽出口的蒸汽进行压缩。
优选地，当所述发生器的蒸汽出口的蒸汽压力小于所述冷凝器中冷却水的饱和温度对应的饱和压力时，控制所述压缩机关闭即不运行，使得所述发生器蒸汽出口的蒸汽直接进入所述冷凝器中进行换热作用。
本发明的方案，采用低温余热和太阳能资源对溴化锂吸收式机组进行加热；并在发生器蒸汽出口设置压缩机，对蒸汽进行多级压缩，使其达到冷却水饱和温度以上，推动循环的进行。采用该方案，不但使低温废热、废水和太阳能等低品位热源在溴化锂吸收式机组中得以充分应用，还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，采用低温废热资源对溴化锂溶液进行加热，为保证机组正常运行，在发生器蒸汽出口设置压缩机对蒸汽进行压缩，使其达到冷却水饱和蒸汽压力以上，推动循环的进行。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，还拓展了机组的使用范围。
由此，本发明的方案利用低温废弃资源和太阳能资源对溴化锂溶液进行加热、同时提高加热产生水蒸汽的输出压力，解决当供热热源的温度较低时，吸收制冷机组无法正常运行的问题，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为本发明的压缩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；106-蒸发器；108-吸收器；110-板式换热器；112-稀溶液泵；114-冷剂泵；116-节流阀；118-减压阀；120-浓溶液泵；122-冷却水管路；124-冷冻水管路；126-压缩机；128-喷淋冷剂水结构；130-回流管路；132-冷却支路。
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，提供了一种压缩式吸收制冷机组。该机组包括：冷凝器102、发生器104、蒸发器106、吸收器108以及冷却水管路122和冷冻水管路124，在所述发生器104的蒸汽出口至所述冷凝器102的蒸汽入口之间，设置有用于将所述发生器104产生蒸汽的压力压缩至所述冷凝器102中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上的压缩机126。通过采用太阳能和/或低温热源作为热源、同时对溴化锂水溶液受热蒸发产生的低压水蒸汽的压力进行提高处理，一方面可以充分利用低温热源(例如：低温余热和太阳能资源)，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，且热交换效率高，通用可靠性强。
其中，所述制冷机组采用太阳能和/或低温废热作为热源。其中，所述低温废热为低温余热热水或余热废气。通过采用低温余热和太阳能资源作为热源，节能环保性好。
例如：在发生器104的水蒸汽出口(例如：发生器低压侧)设有压缩机，以通过压缩机，对低压水蒸汽进行压缩；其中，在蒸发器106的冷剂水出口至发生器104的水蒸汽出口处，设有用于将冷剂水输送至压缩机的喷淋管路；在发生器104的水蒸汽出口处和冷凝器102的低温水出口处至蒸发器106的回流口，均设有用于将剩余的冷剂水和低温水回流至蒸发器106的回流管路。通过压缩机对低压水蒸汽进行压缩，实现低压水蒸汽压力的升高，降低热源水(例如：由低温热源加热的热源水)的供给温度和流量，提高低温余热的利用率，可靠性高，安全性好，且节能环保。
优选地，所述压缩机126为多级式压缩机，以提高压缩机压比的方式，对溴化锂水溶液受热蒸发产生的低压水蒸汽进行多级压缩。通过多级压缩，可以在尽可能减小压缩机的尺寸的前提下，提高压缩机压比，实现低温余热利用的最大化。
其中，在所述压缩机的多级压缩结构之间还设置有中间冷却补气装置。
其中，所述中间冷却补气装置为喷淋冷剂水结构128。
其中，所述喷淋冷剂水结构中的冷剂水在所述压缩机126中受热蒸发、并在所述多级压缩结构的后一级压缩结构中实现压缩，剩余未蒸发的冷剂水通过所述回流管路130回流至所述蒸发器106。
例如：压缩机126采用多级压缩结构对低压水蒸汽进行多级压缩时，在多级压缩结构的相邻压缩结构之间通过喷淋管路喷淋冷剂水，冷剂水受热蒸发、并在多级压缩结构的后一级压缩结构中实现压缩，剩余未蒸发的冷剂水通过回流管路回流至蒸发器。
由此，通过逐级喷淋压缩，可以提高压缩效率，保证压缩效果。
在一个实施方式中，所述制冷机组还包括利用所述机组中的循环水对所述压缩机126进行冷却的冷却支路132。例如：压缩机126，采用该机组中的循环水进行冷却，通过循环水，充分对其电机进行冷却。通过机组循环用水，充分对电机进行冷却，保证电机的冷却效果，提高机组运行的稳定性。
其中，所述冷却支路132对所述压缩机126的电机进行冷却。
在一个例子中，所述冷却支路132中的所述循环水来自所述冷却水管路122，所述冷却支路132的入口与所述冷却水管路122的入口相连，所述冷却支路132的出口与所述冷却水管路122的出口相连。
在一个例子中，所述冷却支路132中的所述循环水来自所述冷冻水管路124，所述冷却支路132的入口与所述冷冻水管路124的入口相连，所述冷却支路132的出口与所述冷冻水管路124的出口相连。
由此，压缩机126采用循环水进行冷却时，具体是：从冷却水入机组口引入冷却水，然后引出到冷却水出机组口；冷却水，还自吸收器108入机组，并自冷凝器102出机组；和/或，从冷冻水入机组引入，从冷冻水出机组引出；冷冻水，还自蒸发器106入机组，并自蒸发器106出机组。通过冷却水和/或冷冻水的循环冷却，可以提升压缩机电机冷却的效率，保证冷却效果。
在一个例子中，所述吸收制冷机组的吸收剂为溴化锂。
例如：发生器104，采用低温热源对置于其中的溴化锂水溶液进行加热，并将溴化锂水溶液受热蒸发产生的低压水蒸汽的压力，提高至冷凝器102流出的冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上，从而推动制冷循环的进行；其中，提高压力后的高压水蒸汽，依次经冷凝器102、蒸发器106和吸收器108的能量交换后，最终经循环泵(例如：稀溶液泵112和浓溶液泵120)送回发生器104，依次循环制冷。
例如：在溴化锂吸收式制冷机组运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器104内受到所述低温热源的加热后，溴化锂水溶液中的水不断汽化变成水蒸汽(例如：低压水蒸汽)，该水蒸汽的压力被提高至冷凝器102流出的冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上后，进入冷凝器102，被冷凝器102内的冷却水降温后凝结，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内的来自发生器104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)送回发生器104，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。
随着溴化锂水溶液的蒸发，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。发生器104内的高温浓溴化锂水溶液，通过发生器104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，在发生器104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。
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，在所述发生器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，所述发生器104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：稀溶液泵112)进入所述发生器104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发生器104的温度。
优选地，所述换热器，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，采用低温余热和太阳能资源对溴化锂吸收式机组进行加热；并在发生器蒸汽出口设置压缩机，对蒸汽进行多级压缩，使其达到冷却水饱和温度以上，推动循环的进行。采用该方案，不但使低温废热、废水和太阳能等低品位热源在溴化锂吸收式机组中得以充分应用，还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，还提供了对应于压缩式吸收制冷机组的一种压缩式吸收制冷机组的控制方法。该控制方法包括：使用以上所述的压缩式吸收制冷机组，根据不同的实际情况对其进行控制调节。在一个实施方式中，在所述机组运行时，实时监测所述发生器104的蒸汽出口的蒸汽压力，判断是否达到所述冷凝器102中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上，进而控制所述机组的运行状况(例如：推动制冷循环的进行)。
在一个例子中，当所述发生器104的蒸汽出口的蒸汽压力大于或等于所述冷凝器中冷却水的饱和温度对应的饱和压力时，控制压缩机运行，对所述发生器104蒸汽出口的蒸汽进行压缩。
在一个例子中，当所述发生器104的蒸汽出口的蒸汽压力小于所述冷凝器102中冷却水的饱和温度对应的饱和压力时，控制所述压缩机126关闭即不运行，使得所述发生器104蒸汽出口的蒸汽直接进入所述冷凝器126中进行换热作用。
例如：该控制方法使用以上所述的压缩式吸收制冷机组(例如：以太阳能和低温余热为热源的溴化锂吸收式制冷机组)，采用低温废热资源(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，为保证机组正常运行，在发生器104蒸汽出口设置压缩机对蒸汽进行压缩，使其达到冷却水饱和蒸汽压力以上，推动循环的进行。
例如：参见图2所示的例子，采用溴化锂吸收式机组抽气装置对发生器侧低压蒸汽进行压缩，使其压力提高到冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上，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，由于采用的热源温度较低，发生器104侧发生压力低于冷凝器102侧冷却水的饱和温度对应的饱和压力。为了推动循环的进行，对发生器104侧低压蒸汽进行压缩，使其压力提高到冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上，推动循环的进行。
⑵采用多级压缩中间冷却补气设置，采用多级压缩可以在尽可能减小压缩机的尺寸的前提下，提高压缩机压比，实现蒸汽压力的升高，从而降低热源水的供给温度和流量，实现低温余热利用的最大化。在多级压缩之间喷淋冷剂水，冷剂水受热蒸发，在后一级实现压缩，剩余未蒸发冷剂水回流至蒸发器。
⑶压缩机采用机组中的循环水进行冷却，可以从冷却水入机组口引入冷却水，然后引出到冷却水出机组口，也可以从冷冻水入机组引入，从冷冻水出机组引出。通过机组循环用水，充分对电机进行冷却，保证电机的冷却效果，提高机组运行的稳定性。
由此，针对目前溴化锂吸收式机组的应用现状，为了拓展溴化锂吸收式机组的应用领域，即充分利用太阳能和低温余热资源，加大了余热回收利用的范围，拓展了溴化锂吸收式机组的适用范围。
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，采用低温废热资源对溴化锂溶液进行加热，为保证机组正常运行，在发生器蒸汽出口设置压缩机对蒸汽进行压缩，使其达到冷却水饱和蒸汽压力以上，推动循环的进行。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，还拓展了机组的使用范围。
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。
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)

1.一种压缩式吸收制冷机组，其包括：冷凝器(102)、发生器(104)、蒸发器(106)、吸收器(108)以及冷却水管路(122)和冷冻水管路(124)，其特征在于：在所述发生器(104)的蒸汽出口至所述冷凝器(102)的蒸汽入口之间，设置有用于将所述发生器(104)产生蒸汽的压力压缩至所述冷凝器(102)中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上的压缩机(126)。
2.根据权利要求1所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述制冷机组采用太阳能和/或低温废热作为热源。
3.根据权利要求1或2所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述压缩机(126)为多级式压缩机。
4.根据权利要求3所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：在所述压缩机(126)的多级压缩结构之间还设置有中间冷却补气装置。
5.根据权利要求4所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述中间冷却补气装置为喷淋冷剂水结构(128)。
6.根据权利要求5所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述喷淋冷剂水结构中的冷剂水在所述压缩机(126)中受热蒸发、并在所述多级压缩结构的后一级压缩结构中实现压缩，剩余未蒸发的冷剂水通过所述回流管路(130)回流至所述蒸发器(106)。
7.根据权利要求1-5之一所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述制冷机组还包括利用所述机组中的循环水对所述压缩机(126)进行冷却的冷却支路(132)。
8.根据权利要求7所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述冷却支路(132)对所述压缩机(126)的电机进行冷却。
9.根据权利要求7或8所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述冷却支路(132)中的所述循环水来自所述冷却水管路(122)，所述冷却支路(132)的入口与所述冷却水管路(122)的入口相连，所述冷却支路(132)的出口与所述冷却水管路(122)的出口相连。
10.根据权利要求7或8所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述冷却支路(132)中的所述循环水来自所述冷冻水管路(124)，所述冷却支路(132)的入口与所述冷冻水管路(124)的入口相连，所述冷却支路(132)的出口与所述冷冻水管路(124)的出口相连。
11.根据权利要求2-6之一所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述低温废热为低温余热热水或余热废气。
12.根据权利要求1-11之一所述的压缩式吸收制冷机组，其特征在于：所述吸收制冷机组的吸收剂为溴化锂。
13.一种压缩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1-12中任一所述的压缩式吸收制冷机组，根据不同的实际情况对其进行控制调节。
14.根据权利要求13所述的压缩式吸收制冷机组的控制方法，其特征在于：在所述机组运行时，实时监测所述发生器(104)的蒸汽出口的蒸汽压力，判断是否达到所述冷凝器(102)中冷却水的饱和温度对应的饱和压力以上，进而控制所述机组的运行状况。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于：当所述发生器(104)的蒸汽出口的蒸汽压力大于或等于所述冷凝器中冷却水的饱和温度对应的饱和压力时，控制压缩机运行，对所述发生器(104)蒸汽出口的蒸汽进行压缩。
16.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于：当所述发生器(104)的蒸汽出口的蒸汽压力小于所述冷凝器(102)中冷却水的饱和温度对应的饱和压力时，控制所述压缩机(126)关闭即不运行，使得所述发生器(104)蒸汽出口的蒸汽直接进入所述冷凝器(126)中进行换热作用。
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