CN105485960B - 一种双蒸气压缩系统吸收式制冷方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双蒸气压缩系统吸收式制冷方法及装置，由多组内耦合相变换热器蒸发单元组合蒸发浓缩稀溶液，第一级至第三级蒸发单元主要作用于稀溶液的浓缩，后一级利用前一级的二次蒸汽潜热闪蒸生成蒸汽供后一级利用，第四级生成的蒸汽经机械内热增压泵增温后回到第一级的热源输入端，不足的热源初始启动采用有机工质水源热泵生成热水经蒸气发生系统并入再生蒸汽系统。稀溶液蒸发过程中蒸汽的冷凝潜热被完全的回收利用制成再生蒸汽，再生蒸汽通过机械蒸汽再压缩提高压力和温度，使再生蒸汽可以替代原输入的生蒸汽作为热源使用；由于再生热源被多次利用，大大减少能耗，能效比达到COP＝13；因无高温冷凝热的排放，减少了50％的冷却水用量。

Description

一种双蒸气压缩系统吸收式制冷方法及装置

[技术领域]

本发明涉及一种电力驱动双蒸气压缩系统的多级稀溶液浓缩方法，在制冷过程全部吸收了高温冷剂水蒸汽凝结排放热回用于制冷系统，同时部分回用了低温剂水蒸汽排放热用于蒸汽压缩式热泵运行所需的热能，热泵生成新热能补充了制冷系统所需部分热能，由此获得超高能效比的吸收式制冷装置。

[背景技术]

传统的吸收式制冷方法已经有近百年的生产历史，采用基本定型的热力学过程和设备；在实际使用中，用得最多的是用于空调的溴化锂吸收式制冷循环和用于制冷、空调的氨吸收式制冷循环。近几十年由于受“蒙特利尔协议”规定的影响，减少氟碳化物的使用，以及利用余热作为驱动热源对减少碳排放具有的意义，吸收式制冷方法得到了较大的推广和发展，例如公开文献CN200510060377.7“多能源驱动的溴化锂制冷空调机”中提出利用了太阳能、微波和燃油(气)多种能源，CN101871702A“双热源高效吸收式制冷装置”中提出双热源的利用方法，CN103438605A“吸收发生换热型吸收式制冷循环”提出了太阳能作为热源的方法，日本专利2009-236440“Gas heat pup type air conditioning device orrefrigerating device”和2009-236441“Heat pup type refrigerating device”开发了用气体发动机废热作为空调、制冷机热源的吸收式制冷方法。此种制冷方法多应用于低温余热的利用。但这些改进都不能提高吸收式制冷循环本身的能效比。

最新的GB 29540-2013《溴化锂吸收式冷水机组能效限定值及能效等级》标准中确定双效溴化锂吸收式制机组的COP为1.12～1.4，而双效溴化锂制冷机的输入热源蒸汽为150℃甚至更高温度，而氨-水吸收式制机组冷COP仅在0.3～0.4。在提高吸收式制冷装置能效比方面相关公开的专利文献：ZL011426144“带蒸气压缩的并联三效吸收式制冷装置”中提出降低前一级发生器的温度达到降低设备的腐蚀同时系统的效率略有提高，CN101520250“高效的两级吸收式制冷装置”提出了一种较方便的路线并略提高了效率。近期由于蒸汽机械压缩热泵具有能用很小的机械功提升低温余热蒸汽的显热，变为高温蒸汽就可回收其潜热，作为高温热源利用，因此在热能系统中受到重视，在中国专利CN201010198705.0“通过热泵提取电厂余热加热冷凝水系统”；中国专利CN20101063699.5“热电联产耦合热泵实现区域冷热联供系统及方法”；中国专利CN200910223748.7“低温余热发电系统乏汽冷凝过程自耦冷源热泵循环装置”；中国专利CN201010163688.7“电厂循环水热泵耦合热电联产的集中供暖系统及方法”都涉及了利用低温热源，包括水和蒸汽，通过热泵机组提高整个热电联产的发电供热系统的能效比；但都没有涉及到利用蒸汽机械压缩热泵应用于制冷、空调循环中的问题，以提高制冷机组本身的能效比问题。

吸收式制冷方法的能效比低的基本原因是在高压发生器进行稀溶液浓缩时吸热生成的制冷剂蒸汽需要吸收大量的汽化热能，而高温的制冷剂蒸汽所含的热量在冷凝过程中释放出相变热均被全部排放到系统外，没有回收利用；同样低温的制冷剂蒸汽在进入低压吸收器中由汽相转变为液相时所释放的凝结热热量也被排放到制冷系统外，也没有得到回收利用。在国内外公开的专利文献均没有冷剂水蒸汽相变热回收且用于自身制冷系统的报道。在CN201020188184.6“双效第二类溴化锂吸收式热泵机组”中只是开发了一种供热的热泵机组，没有解决上述循环中排放热的回用。在CN200820115165.3“一种冷热双向同时利用的单效型第三种吸收式热泵”，利用了一部分的排放热用于供热，可以同时供冷和供热，COP可达2.2～2.6。但因为并不是重新回用于系统用于减少驱动制冷系统能量输入，所以不能根本上解决排放热的回用问题。也没有解决低能效比的问题，因此制冷和采暖的能效比，仍都很低。

吸收式制冷、空调循环造价高的重要原因是，传统上多采用管壳式换热设备和喷淋传质方法，传热、传质系数低，换热面积大，还需要循环泵，反复喷淋吸收溶液和制冷剂，而在中国专利CN200480010361.9“带外部回路的吸收器和热交换器以及包括该吸收器或热交换器的热泵系统和空调系统”用板式换热器作为吸收器或冷凝器，以提高换热效率，包括美国专利US6176101 B1“FLAT-PLATE ABSORBERS AND EVAPORATORS FOR ABSORPTIONCOOLERS”则将冷凝器和吸收器组装在一个板式换热器中，这种设备为回收冷凝热提供了可能，但该专利没有为解决吸收式制冷方法的能效比提高和降低系统造价提出解决方案。ZL201510465086X“一种多效板式升膜逆流蒸发装置和方法”提出了板式多效装置在汽液相变过程应用方式，公开其中高效节能的特征及应用方法，但仍未见用于吸收式制冷系统。

吸收式制冷均以热源作为驱动能量，启动和运行制冷系统工作，消耗的是热能，输出的是冷量，在没有热源的地区显然不能使用该类装置，适用范围受到限制，目前还没有一种全电力输入去满足驱动和正常工作的溴化锂制冷系统，同时还要满足高的能效比的方法和装置。

[发明内容]

本发明的目的在于通过回收排放的剂水蒸汽潜热得以大幅度提高制冷机的能效比，通过全部回收冷剂水在高温蒸发凝结时的排放热回用于制冷系统，部分回收冷剂水的低温蒸发排放热并通过电力驱动的蒸气压缩式热泵生成补充热能提供给制冷系统，因而获得极高的能效比。为了扩大吸收式制冷机的应用领域本发明提出的方法可满足在无热源供应的场合也可以运行的吸收式制冷机。为了实现上述目的，内容包括：

溶液换热器H5，冷侧进口通过管道连接低压吸收器DX，冷侧出口通过管道连接至第三内耦合相变换热器H3的冷侧进口，热侧进口通过管道连接第一闪蒸分离罐S1下部浓溶液出口，热侧出口与吸收器DX进口连接，

第一板式内耦合相变换热器H1，冷侧进口与第二闪蒸分离罐S2下部溶液管道连接，连接管路串联溶液循环泵E2，冷侧出口通过管道连接第一闪蒸分离罐S1，热侧进口通过蒸汽混合罐连接机械蒸汽压缩泵M1的压缩蒸气出口，

第二板式内耦合相变换热H2，热侧进口通过管道与第一闪蒸分离罐S1的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第一冷剂水冷却器H6的热侧进口连接，冷侧进口与第三闪蒸分离罐S3下部溶液管道连接，连接管路串联溶液循环泵E3，冷侧出口通过管道连接第二闪蒸分离罐S2，

第三板式内耦合相变换热器H3，热侧进口通过管道与第二闪蒸分离罐S2的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第二冷剂水冷却器H7的热侧进口连接，冷侧进口与溶液换热器H5的稀溶液出口管道连接，冷侧出口通过管道连接第三闪蒸分离罐S3，

第四板式内耦合相变换热器H4，热侧进口通过管道与第三闪蒸分离罐S3的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第三冷剂水冷却器H8的热侧进口连接，冷侧进口与第一内耦合相变换热器H1的热侧下部蒸汽冷凝水出口管道连接，管道中串联冷凝水循环泵E1，冷侧出口通过管道连接第四级闪蒸分离罐S4，

第四级闪蒸分离罐S4上部出口与机械蒸汽压缩泵M1的进口连接，中部有两个进口，其一与第四板式内耦合相变换热器H4的冷侧出口连接，另一与相变蓄能器HSM的上蒸汽出口连接，下部出口与第四板式内耦合相变换热器H4的冷侧进口连接。

机械蒸汽压缩泵M1，具有进口和出口，其进口与第四级闪蒸分离罐S4的汽相出口通过管道连接，出口与第一板式内耦合相变换热器H1的热侧进口通过管道连接，

三台冷剂水冷却器(H6、H7、H8)分别对应各自的各级板式内耦合相变换热器(H2、H3、H4)，热侧进口与板式内耦合相变换热器热侧出口通过管道连接，出口与低压蒸发器DZ的进口总管经过U型管连接，冷侧进口与低压吸收器DX的冷却水出口连接，冷侧出口与蒸气压缩式热泵M2吸收式热泵的低温热源进口连接。

相变蓄能器HSM，上部蒸汽出口与第四级闪蒸分离罐S4进口通过管道连接，冷侧进口与外部补水通过管道连接，热侧进口与外部生蒸汽管路连接用于启动时的系统驱动热能的输入，有两个闭式循环管路口分别和蒸气压缩式热泵M2的输出热源水进出管路连接。

蒸气压缩式热泵M2依靠电力驱动，吸收低温热源的管路与剂水冷却器(H6、H7、H8)的冷侧出口连接，蒸气压缩式热泵M2低温热源水出口与低压吸收器DX的冷却水管的进口连接，蒸气压缩式热泵M2制取的高温热源水出/进口与相变蓄能器HSM的进/出口连接形成闭路循环。

所述的板式内耦合相变换热器为板式换热器、板式蒸发器、板式冷凝器、管壳式换热器。

所述的冷剂水冷却器为板式结构，对应各自位置的板式内耦合相变换热器所需的冷剂水冷却温度通过配置的自控元器件实现控制。

本发明还包括一种完全利用电力转换机械功驱动方式，全部回用高温剂水凝结热的吸收式制冷方法，制冷系统尚需的不足热能由辅助补热装置蒸气压缩式热泵M2通过回收低温剂水凝结热制取的高温热水来满足，蒸气压缩式热泵采用外购的方式实现，故在本案例不做详述。

稀溶液蒸发浓缩由第一至第三级板式内耦合相变换热器(H1、H2、H3)和闪蒸分离罐(S1、S2、S3)组合的蒸发分离单元承担，前一级生成的冷剂蒸汽被下一级用于加热稀溶液所需的热能.

再生蒸汽是通过第四板式内耦合相变换热器H4回收前一级冷剂水蒸汽热能对进入H4冷侧的凝结水加热，凝结水焓值达到设定要求后出H4并通过第四级闪蒸分离罐S4而生成的.

机械蒸汽压缩泵M1吸收来自第四级闪蒸分离罐S4的低阶位再生蒸汽经电力驱动的机械功使再生蒸汽增压增温生成高一阶位的再生蒸汽后进入第一板式内耦合相变换热器H1的热侧，

通过第二类蒸气压缩式热泵原理设计的蒸气压缩式热泵M2通过回收来自低压吸收器DX冷却循环水平均温度45℃的低温能量经过蒸气压缩式热泵M2在电力驱动下生成了100℃高温热水补充了系统所需的不足能量.

本发明提出了一种多级溴化锂制冷系统制冷附加蒸气压缩式制热装置补热的方式，使得溴化锂吸收式制冷系统在制冷运行时全部回收了冷剂水在高温蒸发凝结时的排放热并加以全部回用于本制冷机系统，蒸气压缩式热泵回用了由低压吸收器DX冷却水和冷剂水冷却器(H6、H7、H8)排放的部分低温凝结热并制取高温热水回用于本制冷系统作为补充热能，因而大幅度提高溴化锂吸收式制冷装置的能效比，由于通过回收了制冷系统的低温排放热用作补充热能满足了系统的平稳运行所必需，同时又进一步提高了效能。由于本项目提出了全电力输入驱动的溴化锂制冷方法，通常吸收式冷制机运行需要热能的输入，由于采用了全电力输入模式，扩大该类装置的使用范围。本发明例的方法和装置的能效比COP可达到13，这比溴化锂制冷机COP＝0.7～1.4要高出约10多倍。以本发明例计算如下：获得制取的冷量Q_冷＝3489kw/h，输入电量总量Q_总＝265kw,其中:1、MVR蒸汽机械压缩M1＝126kw,2、各类循环泵E＝64kw。3、水源蒸气压缩式热泵M2＝75KW.COP＝Q冷/Q输入＝3489kw/265kw＝13.

[附图说明]

图1为实施例的主要设备结构流程图；

图中 第一级内耦合相变换热器H1 第一级闪蒸分离罐S1 第二级内耦合相变换热器H2 第二级闪蒸分离罐S2 第三级内耦合相变换热器H3 第三级闪蒸分离罐S3 第四级内耦合相变换热器H4 第四级闪蒸分离罐S4 溶液换热器H5 相变蓄能器HSM 机械蒸汽压缩泵M1 蒸气压缩式热泵M2 第一级冷剂水冷却器H6 第二级冷剂水冷却器H7 第三级冷剂水冷却器H8 循环泵(E1～E6) 低压冷剂水蒸发器DZ 低压吸收器DX

[具体实施方式]

以下，结合实施例和附图对于本发明做进一步说明，实施例和附图仅用于解释说明而不用于限定本发明的保护范围。如图1所示，本实施例中主要装置如下：

机械蒸汽压缩泵M1：可以是离心式、罗茨式、往复式的结构形式，满足水蒸气的增压用途。

内耦合相变换热器：选择板式结构形式，也可以为壳管式。包括：结构形式，进出口连接，稀溶液侧流程形式为升膜强制混合模式，热源与冷源为逆流方式。冷剂水蒸汽的冷凝冷却过程在板式内耦合相变换热器和冷剂水冷却器中连续进行，而冷侧由两种介质分段进行，在板式内耦合相变换热器段冷却介质为冷侧的稀溶液，在冷剂水冷却器段冷却介质是来自低压吸收器DX的冷却循环水。闪蒸分离罐的真空度、冷剂水冷却温度均由PLC自动锁定控制。

蒸气压缩式热泵M2输入低温热水，可以是以各种工质或多元工质的制冷剂的各类压缩式热泵，根据本案例需配置双级压缩亦可选择高压比的压缩机来满足输入和输出温差较大的要求。

相变蓄能器其中的蒸发器采用板式结构形式，包括进口，出口，冷侧强制循环配置的泵，循环倍率按照设计自动控制。

溶液换热器H5，冷侧进口通过管道循环泵E5连接低压吸收器DX的稀溶液出口，冷侧出口通过管道连接至第三内耦合相变换热器H3的冷侧进口，热侧进口通过管道连接第一闪蒸分离罐S1下部浓溶液出口，热侧出口与吸收器DX浓溶液进口连接.

第一板式内耦合相变换热器H1，冷侧进口与第二闪蒸分离罐S2下部溶液管道连接，连接管路串联溶液循环泵E2，冷侧出口通过管道连接第一闪蒸分离罐S1，热侧进口连接机械蒸汽压缩泵M1的压缩蒸气出口。

第二板式内耦合相变换热H2，热侧进口通过管道与第一闪蒸分离罐S1的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第一冷剂水冷却器H6的热侧进口连接，冷侧进口与第三闪蒸分离罐S3下部溶液管道连接，连接管路串联溶液循环泵E3，冷侧出口通过管道连接第二闪蒸分离罐S2。

第三板式内耦合相变换热器H3，热侧进口通过管道与第二闪蒸分离罐S2的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第二冷剂水冷却器H7的热侧进口连接，冷侧进口与溶液换热器H5冷侧的稀溶液出口管道连接，冷侧出口通过管道连接第三闪蒸分离罐S3。

第四板式内耦合相变换热器H4，热侧进口通过管道与第三闪蒸分离罐S3的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第三冷剂水冷却器H8的热侧进口连接，冷侧进口与第一内耦合相变换热器H1的热侧下部蒸汽冷凝水出口管道连接，管道中串联冷凝水循环泵E1，冷侧出口通过管道连接第四级闪蒸分离罐S4。

第四级闪蒸分离罐S4上部出口与机械蒸汽压缩泵M1的进口连接，中部有两个进口，其一与第四板式内耦合相变换热器H4的冷侧出口连接，另一与相变蓄能器HSM的上出口连接，下部出口与板式内耦合相变换热器H4的冷侧进口管路接通。

机械蒸汽压缩泵M1，具有进口和出口，其进口与第四级闪蒸分离罐S4的汽相出口通过管道连接，出口与第一板式内耦合相变换热器H1的热侧进口通过管道连接。

三台冷剂水冷却器(H6、H7、H8)分别对应各自的各级板式内耦合相变换热器(H2、H3、H4)，热侧进口与板式内耦合相变换热器热侧出口通过管道连接，热侧出口与低压蒸发器DZ的进口总管道连接，冷侧进口与低压吸收器DX的冷却水出口连接，冷侧出口与蒸气压缩式热泵的低温热源水进口连接。

相变蓄能器HSM，上出口与第四级闪蒸分离罐S4进口通过管道连接，冷源进口与外部输入水管路连接，热源进口与外部输入蒸汽管路连接以满足系统启动时的需要，补充热源有两个进/出管路分别与蒸气压缩式热泵M2的热水输出/返回口连接形成闭式回路，相变蓄能器HSM配置的蒸发器为板式结构，冷侧配置有循环泵。

低压吸收器DX利用浓溶液对于冷剂水蒸汽的进行吸收，它还包括冷却水出口和进口，冷却水输出分两路配置：(1)去冷剂水冷却器(H6、H7、H8)对冷剂水进行冷却，(2)去空气冷却塔降温后作为循环冷却水返回低压吸收器DX的冷却水盘管组内。

第一、第二、第三闪蒸分离器(S1、S2、S3)，具有进口、出口，顶部气相出口通过管路与后一级内耦合相变换热器热侧进口连接。底部液相出口，液相出口通过管路及管道加压泵与前一级内耦合相变换热器的冷侧进口连接，中部的进口则通过管路与本级的内耦合相变换热器冷侧出口连接。

本实施例中的驱动能量为电力转化的机械功，故正常运行消耗能量仅为电能，其主要为：(1)低阶位的二次循环蒸汽和补充蒸汽是通过电力做功的机械蒸汽压缩泵机械功转化为热能的过程。(2)各种循环泵工作过程消耗电能。(3)水源蒸气压缩式热泵消耗的电能。

四级蒸发单元均由板式内耦合相变换热器(H1、H2、H3、H4)和闪蒸汽液分离罐(S1、S2、S3、S4)组成，系统工作处于密闭的真空状态，为保持真空度和维持高的换热效能系统配置有真空泵组与其联通，真空泵抽取不凝气体及预置系统真空状态；个单元组分别有不同的真空度要求，所以每组均有与之对应的绝对压值保证。

[原理和流程说明]

溴化锂稀溶液浓缩循环过程：热源蒸汽进入第一板式内耦合相变换热器H1的热侧对冷侧进入的稀溶液进行加热，稀溶液吸收受热量后增焓升温呈汽液混合相从第一板式内耦合相变换热器H1冷侧出而后进入闪蒸分离罐S1,在S1内闪发分离为汽液两相，汽相为剂水蒸汽出S1作为后一级的热源，而之前进入H1热侧的蒸汽出H1时已被冷侧的溶液冷却为冷凝水，冷凝水通过凝结水循环泵E1进入第四板式内耦合相变换热器H4的冷侧接受热侧的剂水蒸汽的加热，自S1分离出的蒸汽为单纯的剂水蒸汽作为后一级的热源，进入的第二板式内耦合相变换热器H2的热侧对冷侧进入的稀溶液进行加热，稀溶液受热增焓升温呈汽液混合相出H2冷侧进入闪蒸分离罐S2,在S2内闪发分离为汽液两相，汽相为剂水蒸汽出S2作为后一级的热源，而进入H2热侧的剂水蒸汽出H2时已被冷侧的溶液冷却为剂水凝结水，剂水将通过剂水冷却器H6被冷侧的来自低压吸收器DX的循环冷却水间接冷却后在负压的作用下被吸入低压蒸发器DZ中，同样的过程在第三、第四板式内耦合相变换热器(H3、H4)的热侧剂水蒸汽到剂水的路径进行，出H3、H4的剂水经由剂水冷却器(H7、H8)后进入低压蒸发器DZ,出闪蒸分离罐S2的剂水蒸汽进入后一级第三板式内耦合相变换热器H3的热侧对冷侧进入的稀溶液进行加热，稀溶液受热增焓升温呈汽液混合相出H3冷侧进入闪蒸分离罐S3,在S3内闪发分离为汽液两相，汽相为剂水蒸汽出S3进入后一级第四板式内耦合相变换热器H4的热侧对冷侧进入的冷凝水进行加热，冷凝水受热增焓升温呈汽液混合相出H4冷侧进入第四级闪蒸分离罐S4,在第四级闪蒸分离罐S4内闪发分离为汽液两相，汽相为再生蒸汽出第四级闪蒸分离罐S4进入机械蒸汽压缩泵M1,在机械蒸汽压缩泵M1中的再生蒸汽被压缩后温度压力及热焓均得到提高且满足热源蒸汽参数的要求出MI返回到第一板式内耦合相变换热器H1.

溴化锂稀溶液(60％)出低压吸收器DX经由循环泵E7输出,经由溶液换热器H5冷侧与经由热侧的高温浓溶液换热后进入第三板式内耦合相变换热器H3的冷侧接受热侧剂水蒸汽的加热后进入S3分离出的液相(61.33％)自S3底部出经由循环泵E3进入第二板式内耦合相变换热器H2的冷侧接受热侧蒸汽的加热后进入S2分离出的液相(62.67％)自S2底部出经由循环泵E2进入第一板式内耦合相变换热器H1的冷侧接受热侧蒸汽的加热后进入S1分离出的液相(64％)为终了浓度的浓溶液自S1底部出经由溶液换热器H5对冷侧进入的稀溶液进行热交换后出H5进入低压吸收器DX。

进入低压蒸发器DZ的剂水在器内的极低的绝对压下蒸发温度为5℃，瞬间汽化，汽化时吸收器内换热盘管中的循环冷媒水热量致使冷媒水输出温度为7℃，返回时冷媒水温度为12℃，在低压蒸发器DZ生成的剂水蒸汽通过与低压吸收器DX连接管路进入低压吸收器DX,剂水蒸汽在低压吸收器DX内被进入器内的浓溴化锂溶液所吸收，在此过程剂水蒸汽也由汽相变为液相同时释放出凝结热，凝结热通过DX器内的盘管式换热器中的冷却循环水而带出。

[流程说明]

1、初次启动需要输入外部的生蒸汽，生蒸汽和自第一级至第四级闪蒸分离罐生成的二次蒸汽流程如下：外部生蒸汽进入―相变蓄能器HSM―闪蒸分离罐S4―机械蒸汽压缩泵M1―第一板式内耦合相变换热器H1―闪蒸分离器S1(生成二次蒸汽)―第二板式内耦合相变换热器H2―闪蒸分离器S2―第三板式内耦合相变换热器H3―闪蒸分离罐S3―第四板式内耦合相变换热器H4―闪蒸分离罐S4―机械蒸汽压缩泵M1。

2、进入常态运行：再生蒸汽替代外部生蒸汽，蒸汽流程：机械蒸汽压缩泵M1―第一板式内耦合相变换热器H1―闪蒸分离器S1(生成二次蒸汽)―第二板式内耦合相变换热器H2―闪蒸分离器S2―第三板式内耦合相变换热器H3―闪蒸分离罐S3―第四板式内耦合相变换热器H4―闪蒸分离罐S4―机械蒸汽压缩泵M1

3、稀溶液浓缩流程：低压吸收器DX―溶液换热器H5―第三板式内耦合相变换热器H3―闪蒸分离器S3―第二板式内耦合相变换热器H2―闪蒸分离器S2―第一板式内耦合相变换热器H1―闪蒸分离器S1―溶液换热器H5―低压吸收器DX.

4、冷剂水流程：稀溶液在闪蒸分离器(S1～S3)闪发分离为冷剂水蒸气―进入板式内耦合相变换热器(H2～H4)―冷剂水冷却器(H6～H8)―低压蒸发器DZ.

5、根据热平衡计算在正常运行时还需4％的热能蒸汽补充，补充热能及其高温热水生成过程生和方法如下：有电力驱动的蒸气压缩式热泵M2吸收来自冷剂水冷却器(H6～H8)的低温热水携带的热能，热泵中的制冷剂汽化冷凝过程是经由两级压缩机作用而得以完成，制取的高温热水95度输出到制冷系统作为制冷系的补充热能加以利用，其机泵原理属于第二类热泵的范畴，即吸收低温热源制取输出高温热源。在本例热泵机组中驱动热源水是来自制冷系统排放热的循环冷却水其平均温度46℃.由于补充能量的第二类蒸气压缩热泵所消耗的为系统排放的废热故这部分能量不计入实际能耗，同时此项的增加又可以进一步减少热污染的排放。

6、循环使用的再生蒸汽与补充蒸汽(此时为低阶位蒸汽其压力和温度较低且具低于热源蒸汽的参数)并入第四级闪蒸分离罐S4并被吸入机械蒸汽压缩泵M1，低阶蒸汽经压缩输出时热晗得到了升高，且增压、增温已达到工艺设计的参数，经由密闭的管路输出至第一级内耦合相变换热器H1，进入H1热侧对冷侧的溴化锂稀溶液进行加热至设定蒸发温度进入第一级闪蒸分离器S1,汽液瞬间分离，居罐上部的冷剂水水蒸气经由管道进入第二级内耦合相变换热器H2的热侧，作为热源在器内对另一冷侧的稀溶液加热，至稀溶液温升高至蒸发温度，同第一级内耦合相变换热器H1进入闪蒸分离罐S1的过程一样。冷剂水在第二板式耦合相变换热器H2的热侧经降温、相变为凝结水经管路输出至冷剂水冷却器H6再经另一侧的冷却水简介降温至设定温度后冷剂水进入低压蒸发器DZ。第三级、第四级(再生蒸汽级)稀溶液加热蒸发及分离等均与前第二级构成一样。每一级的真空度不同，绝对压由高至低地，既有第一级>第二级>第三级>第四级，对应的蒸发温度也依次排列。

稀溶液由溶液换热器H5出来进入第三级内耦合相变换热器H3、进入闪分罐S3脱除一部分水分的溶液经由溶液循环泵再向前进入第二级内耦合相变换热器H2及闪分罐S2、第一级内耦合相变换热器H1及闪分罐S1，执行相同的步骤。

第一级内耦合相变换热器H1热侧的冷凝水出器后在冷凝水循环泵E1的推动下进入第四级内耦合相变换热器H4的冷侧，受热蓄能后进入第四闪分罐S4与相变蓄能器HSM进入的蒸汽合并生成再生蒸汽，出闪分器S4后进入机械蒸汽压缩泵M1。

机械蒸汽压缩泵M1在增压增温过程通过配置的传感系统，控制系统对各参数比对、处理后自动进行补水、调速、调压等操作步骤，进而保证输出的再生蒸汽的饱和度、温度、压力、流量等恒定。

在正常运行过程理论计算和实际运行损耗均需及时对系统进行少量的热能补充，动态量值将通过个点的数据采集器后汇集集中控制器处理，通过调整第二类蒸气压缩式热泵系统的参数以满足正常的的运行需要。

低压蒸发器DZ、低压吸收器DX采用传统的现行装置，保留其原有的控制系统、真空系统、稀溶液喷淋循环系统、冷剂水喷淋循环系统，故简要叙述。稀溶液多级蒸发浓缩系统配置有真空装置，满足系统真空工作状态、真空度、不凝气抽除、系统预置真空。

稀溶液流向和热源蒸汽流向呈逆流，在内耦合相变换热器内也呈逆流向。

Claims (6)

1.一种双蒸汽压缩系统吸收式制冷装置，其特征在于包括：

溶液换热器，冷侧进口通过管道连接吸收器，冷侧出口通过管道连接至第三级内耦合相变换热器的冷侧进口，热侧进口通过管道连接第一级闪蒸分离罐下部浓溶液出口，热侧出口与吸收器进口连接，

第一级板式内耦合相变换热器，冷侧进口与第二级闪蒸分离罐下部溶液管道连接，连接管路串联溶液循环泵，冷侧出口通过管道连接第一级闪蒸分离罐，热侧进口通过管道连接机械蒸汽压缩泵的压缩蒸气出口，

第二级板式内耦合相变换热器，热侧进口通过管道与第一级闪蒸分离罐的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第一冷剂水冷却器的热侧进口连接，冷侧进口与第三级闪蒸分离罐下部浓溶液出口通过管道连接，连接管路串联一溶液循环泵，冷侧出口通过管道连接第二级闪蒸分离罐，

第三级板式内耦合相变换热器，热侧进口通过管道与第二级闪蒸分离罐的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第二冷剂水冷却器的热侧进口连接，冷侧进口与溶液换热器的稀溶液出口管道连接，冷侧出口通过管道连接第三级闪蒸分离罐，

第四级板式内耦合相变换热器，热侧进口通过管道与第三级闪蒸分离罐的上部二次蒸汽出口连接，热侧出口与第三冷剂水冷却器的热侧进口连接，冷侧进口与第一级内耦合相变换热器的热侧出口通过管道连接，管道中串联冷凝水循环泵，冷侧出口通过管道连接第四级闪蒸分离罐，

第四级闪蒸分离罐上部出口与机械蒸汽压缩泵的进口连接，中部有两个进口，其一与第四级板式内耦合相变换热器的冷侧出口连接，另一与汽液蓄能相变器的出口连接，下部出口与第四级板式内耦合相变换热器冷侧进口管路接通，

机械蒸汽压缩泵，具有进口和出口，其进口与第四级闪蒸分离罐的汽相出口通过管道连接，出口与第一级板式内耦合相变换热器的热侧进口通过管道连接，

三台冷剂水冷却器，热侧出口与低压蒸发器的进口连接，冷侧进口与低压吸收器的冷却水出口连接，冷侧出口与蒸气压缩式热泵的热源输入口连接，

蒸气压缩式热泵热源进口与冷剂水冷却器的冷侧水出口及低压吸收器冷却水出口连接，热源水出口与低压吸收器DX的冷却水进口连接，高温水输出口与相变蓄能器的热源进口连接，高温水进口与汽液蓄能相变器的热侧出口连接，

相变蓄能器的上部出口与第四级闪蒸分离罐进口连接，高温热水输入和输出口分别与蒸气压缩式热泵的高温水出口和进口管口连接，侧面有一热源生蒸汽的进口与外部输入生蒸汽管道联通，还有一个补水进口与外部补水管路接通，器内还配置有板式蒸发器和强制循环泵。

2.如权利要求1所述的一种双蒸汽压缩系统吸收式制冷装置，其特征在于所述的机械蒸汽压缩泵吸收低温再生蒸汽增压升温后输入第一级板式内耦合相变换热器的热侧。

3.如权利要求1所述的一种双蒸汽压缩系统吸收式制冷装置，其特征在于所述的机械蒸汽压缩泵为单级或多级风机、压缩泵，结构形式为罗茨式、离心式、往复式、螺杆式。

4.如权利要求1所述的一种双蒸汽压缩系统吸收式制冷装置，其特征在于所述的板式内耦合相变换热器为板式换热器或管壳式换热器。

5.如权利要求1所述的一种双蒸汽压缩系统吸收式制冷装置，其特征在于所述的冷剂水冷却器为板式结构，对应各自位置的板式内耦合相变换热器所需的冷剂水冷却温度通过配置的PLC自控元器件实现控制。

6.一种双蒸汽压缩系统吸收制冷方法，其特征在于：

采用权利要求1～5任一所述双蒸汽压缩系统吸收式制冷装置，

稀溶液蒸发浓缩由第一至第三级板式内耦合相变换热器、闪蒸分离罐承担，

前一级生成的冷剂蒸汽被下一级用于加热稀溶液所需的热能，

再生蒸汽是通过第四板式内耦合相变换热器回收前一级冷剂水蒸汽热能并通过第四级闪蒸分离罐而生成的，

机械蒸汽压缩泵吸收低温再生蒸汽增压升温后输入第一级板式内耦合相变换热器的热侧，

通过蒸汽压缩式热泵回收低压吸收器的低温能量生成高温热水补充了系统所需的运行过程的需求。