CN105650938B - 一种全电力回用排放热的吸收式制冷方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全电力回用排放热的吸收式制冷方法和装置，第一级至第三级蒸发单元主要作用于稀溶液的浓缩，后一级则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，不足的热源通过回收排放热的吸收式热泵系统生成热水经蒸气发生系统并入再生蒸汽系统。运行过程全部回用了冷剂水蒸汽的高温冷凝热和部分低温冷凝热，同时由于生成的再生蒸汽其热晗和温度增加仅消耗较少的电能且被多级使用，故大大减少了能耗，本发明的能效比达到COP＝18(每小时获得冷量3489kw,消耗电量190kw)；高温冷凝热达到零排放，减少了60％冷却水用量。

Description

一种全电力回用排放热的吸收式制冷方法和装置

[技术领域]

本发明涉及一种全电力驱动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驱动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和部分回收冷剂水的低温蒸发排放热的方式得以实现。为了扩大吸收式制冷机的应用领域本发明提出了在无热源供应的场合也可以驱动的高能效比吸收式制冷机。为了实现上述目的，发明一种全电力回用排放热的吸收式制冷装置，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板式内耦合相变换热器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，热侧出口经由溶液换热器H5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H0连接机械蒸汽压缩机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，冷侧进口与第一板式内耦合相变换热器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，冷侧出口通过管道连接第四闪蒸分离罐S4，

第四闪蒸分离罐S4上部出口与蒸汽机械压缩机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，另一与第一板式蒸发相变器H1的冷侧出口连接，下部出口与板式蒸发相变器H9的冷侧进口管路接通，

机械蒸汽压缩泵M1，具有进口和出口，其进口与闪蒸分离器S4的汽相出口通过管道连接，出口与蒸汽混合罐HO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，冷侧出口与吸收式热泵的发生器FSQ、蒸发器ZF1的低温热源进口连接，发生器FSQ、蒸发器ZF1的低温热源水出口与低压吸收器DX的冷却水进口连接，

板式蒸发相变器H9，冷侧出口与第四闪蒸分离罐S4进口通过管道连接，冷侧进口与第四闪蒸分离罐S4出口通过管道连接，热侧出口和进口第二吸收器XS2热媒水的进、出管路联接，

发生器FSQ，顶部具有剂水蒸汽出口与冷凝器LNQ连接，底部有浓溶液出口通过循环泵E8经过溶液换热器(H11、H10)与吸收器XS2连接，发生器FSQ内具有换热盘管，换热盘管的进口与低压吸收器DX的冷却水管的出口连接，换热盘管的出口与低压吸收器DX的冷却水管的进口连接，

冷凝器LNQ，顶部具有剂水蒸汽进口与FSQ连接，底部具有剂水出口通过循环泵E9与蒸发器ZF1和蒸发器ZF2连接，冷凝器LNQ内具有换热盘管，换热盘管进出/口与低压蒸发器DZ冷媒水出/进管路连接，

第一吸收器XS1，上部具有浓溶液进口与溶液换热器H10热侧出口连接，底部有溶液出口与溶液换热器H11热测进口连接，H11热侧出口与发生器FSQ顶部回流口通过管道连接，吸收器XS1顶部有剂水蒸汽进口与蒸发器ZF1连接，吸收器XS1内具有换热盘管，换热盘管的出口与蒸发器ZF2的换热盘管热侧进口连接，进口通过循环泵E11与蒸发器ZF2换热盘管的出口连接，

第一蒸发器ZF1，顶部具有剂水喷淋管进口和剂水蒸汽出口，剂水蒸汽出口与吸收器XS1连接，喷淋管进口是通过循环泵E9与冷凝器LNQ底部剂水出口连接，蒸发器ZF1内具有换热盘管其进/出口与低压吸收器DX的冷却水管的出/进口连接，

第二吸收器XS2，顶部具有剂水蒸汽进口和溶液进口，底部有溶液出口，第二吸收器XS2内有换热盘管和溶液喷淋管，溶液喷淋管与溶液换热器H10冷侧出口连接，底部溶液出口与溶液换热器H10热侧进口连接，吸收器顶部的剂水蒸汽进口与蒸发器ZF2连接，换热盘管出口/进口分别与板式蒸发器H9的热侧进口/出口连接。

第二蒸发器ZF2，顶部具有剂水喷淋管进口和剂水蒸汽出口，第二蒸发器ZF2内具有换热盘管，喷淋管进口通过循环泵E9与冷凝器LNQ连接，第二蒸发器ZF内的换热盘管与第一吸收器XS1内的换热盘管通过管道连接构成闭式循环回路循环泵E11串联其中，顶部的剂水蒸汽出口与第二吸收器XS2的剂水蒸汽进口通过管道连接。

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。

本发明还包括一种全电力回用排放热的吸收式制冷方法，采用上述的全电力回用排放热的吸收式制冷装置，

稀溶液蒸发浓缩由第一至第三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并通过第四闪蒸分离罐S4而生成的，

机械蒸汽压缩泵M1吸收来自第四闪蒸分离罐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输入H0蒸汽混合罐H0后进入第一板式内耦合相变换热器H1的热侧，

通过第二类吸收式热泵原理设计的双效吸收式热泵通过回收来自低压吸收器DX冷却循环水平均温度36.7度的低温能量经过双极吸收式热泵生成了100度高温热水补充了系统所需的不足能量，

吸收式热泵的FSQ发生器和ZF1第一蒸发器所需的驱动热源是通过低压吸收器DX的冷却循环水中获取的,冷凝器LNQ的冷源是通过低压蒸发器DZ的冷媒水获取的。

本发明提出了一种叠加溴化锂制冷和制热系统，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，溴化锂吸收式制热系统回用了由低压吸收器DX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需同时又进一步提高了效能。本项目还提出了全电力输入驱动的溴化锂制冷方法，通常吸收式冷制工作时需要热能的输入。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EER(或COP)可达到18，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输入＝190kw/h,其中:1、MVR蒸汽机械压缩机125kw/h,2、各类循环泵70kw/h。COP＝Q冷/Q输入＝3489kw/190kw＝18.

[附图说明]

图1为实施例的主要设备结构流程图；

图中 第一板式内耦合相变换热器H1 第一闪蒸分离罐S1 第二板式内耦合相变换热器H2 第二闪蒸分离罐S2 第三板式内耦合相变换热器H3 第三闪蒸分离罐S3第四板式内耦合相变换热器H4 第四闪蒸分离罐S4 溶液换热器H5 板式蒸发相变器H9机械蒸汽压缩泵M1 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 发生器FSQ 冷凝器LNQ 第一吸收器XS1 第二吸收器XS2 第一蒸发器ZF1 第二蒸发器ZF2 中间溶液换热器H10 溶液换热器级循环泵H11 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：

蒸汽机械压缩机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。冷剂水冷凝冷却在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，闪分罐真空度、冷剂水冷却温度自动锁定控制。

由FSQ发生器、LNQ冷凝器、XS1第一吸收器、XS2第二吸收器、ZF1第一蒸发器、ZF2第二蒸发器、H10中间热液换热器、H11溶液换热器及循环泵组成的双级吸收式热泵系统吸收DX的低温热水中的能量和吸收DZ的低温冷源而制取高温热水的方法，包括进出口和连接方式。

板式蒸发相变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，冷侧进口通过管道连接低压吸收器DX，冷侧出口通过管道连接至第三板式内耦合相变换热器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，热侧出口经由溶液换热器H5与吸收器XD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H0连接机械蒸汽压缩机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，冷侧进口与第一板式内耦合相变换热器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闪蒸分离罐S4。

第四闪蒸分离罐S4上部出口与蒸汽机械压缩机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，另一与板式蒸发相变器H9的冷侧出口连接，下部出口与板式蒸发相变器H9的冷侧进口管路接通。

机械蒸汽压缩泵M1，具有进口和出口，其进口与闪蒸分离罐S4的汽相出口通过管道连接，出口与蒸汽混合罐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，冷侧出口与吸收式热泵的发生器FSQ、蒸发器ZF1的低温热源进口连接，发生器FSQ、蒸发器ZF1的低温热源水出口与低压吸收器DX的冷却水进口连接。

板式蒸发相变器H9，冷侧出口与第四闪蒸分离罐S4进口通过管道连接，冷侧进口与第四闪蒸分离罐S4出口通过管道连接，热侧出口和进口第二吸收器XS2热媒水的进、出管路联接。

发生器FSQ，顶部具有剂水蒸汽出口和稀溶液回流口，底部具有浓溶液出口，发生。FQS内具有换热盘管，换热盘管的进口与低压吸收器DX的冷却水管的出口连接，换热盘管的出口与低压吸收器DX的冷却水管的进口连接，

冷凝器LNQ，顶部具有剂水蒸汽回流口，底部具有剂水出口，冷凝器LNQ内具有换热盘管，顶部剂水蒸汽回流口与发生器FSQ顶部的剂水蒸汽出口通过管道连接，底部剂水出口通过循环泵E9分别与第一蒸发器ZF1和第二蒸发器ZF2的剂水喷淋管链接，换热盘管进/出口分别与递延蒸发器的冷媒水出/进口连接，

第一吸收器XS1，顶部具有剂水蒸汽进口和中间浓度溶液回流口，底部具有稀溶液出口，第一吸收器XS1内具有换热盘管，底部稀溶液出口与溶液换热器H11的热侧进口连接，溶液换热器E11热侧出口与发生器FSQ顶部稀溶液回流口通过管道连接，E11冷侧进口与发生器FSQ底部的浓溶液出口经由循环泵E8通过管道连接，顶部中间浓度溶液进口与溶液换热器H10热侧出口连接，换热盘管进/出口与第二蒸发器ZF2的换热盘管的出/进口连接形成闭路循环，循环管路上串联有循环泵E11,

第一蒸发器ZF1，顶部具有剂水喷淋管进口和剂水蒸汽出口，第一蒸发器ZF1内具有换热盘管和喷淋管，喷淋管进口经由循环泵E9与冷凝器LNQ底部剂水出口连接，换热盘管的进口与低压吸收器DX的冷却水管的出口连接，换热盘管的出口与低压吸收器DX的冷却水管的进口连接，顶部的剂水蒸汽出口与第一吸收器XS1顶部的剂水蒸汽回流口通过管道连接，

第二吸收器XS2，顶部具有剂水蒸汽进口和浓溶液喷淋管口，底部具有中间浓度溶液出口，第二吸收器XS2内具有换热盘管和喷淋管，喷淋管进口与溶液换热器的冷侧出口连接，吸收器XS2底部的中间浓度溶液出口与溶液换热器H10热侧进口连接，溶液换热器H10的冷侧进口与溶液换热器H11的冷侧出口通过管道连接，换热盘管进/出口与板式蒸发相变器H9的热侧出/进口连接，形成闭式回路回路上将安装有循环泵，

第二蒸发器ZF2，顶部具有剂水喷淋管进口和剂水蒸汽出口，第二蒸发器ZF2内具有换热盘管和喷淋管，喷淋管管进口经由循环泵E9与冷凝器LNQ连接，第二蒸发器ZF2内的换热盘管进/出口与第一吸收器内的换热盘管出/进口通过管道连接构成循环回路，回路上串联有循环泵E11,顶部的剂水蒸汽出口与第二吸收器XS2顶部的剂水蒸汽进口口连接。

低压吸收器DX用于冷剂水蒸汽的吸收，它还包括冷却水出口和进口，冷却水输出分三路配置：(1)分别用于去冷剂水冷却器(H6、H7、H8)对冷剂水进行冷却，(2)作为低温热源输入到热泵机组的发生器FSQ和第一蒸发器器ZF1驱动机组工作，(3)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。

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：热源蒸汽进入蒸汽混合罐H0后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，而之前进入第一板式内耦合相变换热器H1热侧的蒸汽出第一板式内耦合相变换热器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DZ,出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冷侧进入闪蒸分离罐S4,在S4内闪发分离为汽液两相，汽相为再生蒸汽出S4进入蒸汽机械压缩机M1,在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返回到蒸汽混合罐H0,

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的剂水在低压蒸发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：外部生蒸汽进入蒸汽混合罐H0―第一板式内耦合相变换热器H1―第一闪蒸分离罐S1(生成二次蒸汽)―第二板式内耦合相变换热器H2―第二闪蒸分离罐S2―第三板式内耦合相变换热器H3―第三闪蒸分离罐S3―第四板式内耦合相变换热器H4―第四闪蒸分离罐S4―机械蒸汽压缩机M1―蒸汽混合罐H0。

2、进入常态运行：再生蒸汽替代外部生蒸汽，蒸汽流程：机械蒸汽压缩机M1―蒸汽混合罐H0―第一板式内耦合相变换热器H1―第一闪蒸分离罐S1(生成二次蒸汽)―第二板式内耦合相变换热器H2―第二闪蒸分离罐S2―第三板式内耦合相变换热器H3―第三闪蒸分离罐S3―第四板式内耦合相变换热器H4―第四闪蒸分离罐S4―机械蒸汽压缩机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―第三闪蒸分离罐S3―第二板式内耦合相变换热器H2―第二闪蒸分离罐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，补充热能的生成过程和方法如下：由发生器FSQ、凝冷器LNQ、第一吸收器XS1、第一蒸发器ZF1、第二吸收器XS2、第二蒸发器ZF2、溶液换热器H10、溶液换热器H11、循环泵(E8、E9、E11)组成第二类双极溴化锂吸收式热泵系统，机组通过吸收来自制冷系统的冷却循环水排放的低温热能作为驱动能量经过本热泵机组的运行制成再蒸汽补充到制冷系统的再生蒸汽管路。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36.7℃，热源水分别以1：1.25比例进入发生器FSQ和第一蒸发器ZF1的内部换热盘管去完成热交换，而后分别出发生器FSQ和第一蒸发器ZF1通过与低压吸收器DX的冷却水回水管道连接而返回。凝冷器LNQ所需的冷源水进出的温度为7℃和12℃,冷源水来自低压蒸发器DZ的冷媒水出水管路，在凝冷器LNQ内完成热交换后返回低压蒸发器DZ。本例中发生器FSQ中的溴化锂溶液初始浓度为X＝0.5,在器内绝对压2.3Kpa条件下被加热盘管内的36.7℃热水间接加热，此时溶液中的剂水被蒸发为剂水蒸汽出发生器FSQ进入凝冷器LNQ，溶液浓度也升至为X＝0.54的浓溶液，温度升至为49℃,浓溶液出发生器FSQ经由循环泵E8途径溶液换热器(H10、H11)输入第二吸收器XS2。进入凝冷器LNQ的剂水蒸汽在绝对压2.3Kpa的器内被换热盘管内的冷却水间接冷却冷凝为剂水，剂水出器经由循环泵E9分别输入第一蒸发器ZF1和第二蒸发器ZF2，剂水进入器内绝对压力为12Kpa的第一蒸发器ZF1，剂水在ZF1内通过间接换热吸收了换热盘管内36.7℃热源水的能量后瞬间汽化生成剂水蒸汽，而后剂水蒸汽进入相同绝对压的第一吸收器XS1被器内的中间浓度X＝0.52的溶液吸收，在第一吸收器XS1中溶液的终了浓度为X＝0.5,溶液温度为75℃，剂水蒸汽凝结放出的潜热通过第一吸收器XS1中的换热盘管中的循环水带出，循环水输出时温度70℃进入第二蒸发器ZF2的换热盘管加热第二蒸发器ZF2中的剂水后经由循环泵E11返回，第二蒸发器ZF2器内绝对压31Kpa，剂水进入后汽化温度为70℃，汽化时吸收了换热盘管中循环热水的的热能，剂水蒸汽出第二蒸发器ZF2进入相同压力的第二吸收器XS2，在XS2内剂水蒸汽被进入器内的浓度X＝0.54的浓溶液吸收同时溶液被稀释，器内溶液终了浓度X＝0.52,温度103℃，剂水蒸汽冷凝释放出的凝结热通过换热盘管加热了管内的循环水，使循环水温度升高至100度输入板式蒸发相变器H9的热侧去加热H9另一侧进入的冷凝水，冷凝水换热后温度升至95度进入第四闪蒸分离罐S4闪发为再生蒸汽，而此时的第二吸收器XS2中的浓度为X＝0.52的中间溶液经由溶液换热器H10后进入第一吸收器XS1,在XS1中溶液吸收剂水蒸汽后稀释为浓度X＝0.5的稀溶液经由溶液换热器H11进入发生器FSQ。由于补充能量的第二类吸收式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)并入第四闪蒸分离罐S4并被吸入蒸汽机械压缩泵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蒸汽混合罐H0和第一板式内耦合相变换热器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板式内耦合相变换热器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，同第一板式内耦合相变换热器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出来进入第三板式内耦合相变换热器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板式内耦合相变换热器H2及闪分罐S2、第一板式内耦合相变换热器H1及闪分罐S1，执行相同的步骤。

第一板式内耦合相变换热器H1热侧的冷凝水出器后在冷凝水循环泵E1的推动下进入第四板式内耦合相变换热器H4的冷侧，受热蓄能后进入第四闪分罐S4与板式蒸发相变器H9进入的蒸汽合并生成再生蒸汽，出闪分器S4后进入蒸汽机械压缩机M1。

蒸汽机械压缩机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，通过调整第二类吸收式溴化锂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 (5)

1.一种全电力回用排放热的吸收式制冷装置，其特征在于包括：

溶液换热器，冷侧进口通过管道连接低压吸收器，冷侧出口通过管道连接至第三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闪蒸分离罐下部浓溶液出口，热侧出口经由与低压吸收器进口连接，

第一板式内耦合相变换热器，冷侧进口与第二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闪蒸分离罐，热侧进口通过蒸汽混合罐连接机械蒸汽压缩机的压缩蒸气出口，

第二板式内耦合相变换热器，热侧进口通过管道与第一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二闪蒸分离罐，

第三板式内耦合相变换热器，热侧进口通过管道与第二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闪蒸分离罐，

第四板式内耦合相变换热器，热侧进口通过管道与第三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，冷侧进口与第一内耦合相变换热器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，冷侧出口通过管道连接第四闪蒸分离罐，

第四闪蒸分离罐上部出口与蒸汽机械压缩机的进口连接，中部有两个进口，

其一与第四板式内耦合相变换热器的冷侧出口连接，另一与板式蒸发相变器的冷侧出口连接，下部出口与板式蒸发相变器的冷侧进口管路接通，

机械蒸汽压缩泵，具有进口和出口，其进口与第四闪蒸分离器的汽相出口通过管道连接，出口与蒸汽混合罐的热侧进口通过管道连接，

三台冷剂水冷却器分别对应各自的各级板式内耦合相变换热器，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，冷侧出口与低压吸收器的冷却水管的出口管道连接，

板式蒸发相变器，冷侧出口与第四闪蒸分离罐进口通过管道连接，冷侧进口与第四闪蒸分离罐出口通过管道连接，热侧出口与吸收式热泵进口通过管道连接，热侧进口与吸收式热泵出口通过管道连接。

2.如权利要求1所述的全电力回用排放热的吸收式制冷装置，其特征在于所述的吸收式热泵包括：

发生器，顶部具有出口和回流口，底部具有出口，发生器内具有换热管，换热管的进口与低压吸收器的冷却水管的出口管道连接，换热管的出口与低压吸收器的冷却水管的进口连接，

冷凝器，顶部具有回流口，底部具有出口，冷凝器内具有换热管，顶部回流口与发生器顶部的出口通过管道连接，

第一吸收器，顶部具有进口和回流口，底部具有出口，第一吸收器内具有换热管，底部出口与溶液换热器级循环泵的热侧进口连接，热侧出口与发生器顶部回流口通过管道连接，冷侧进口与发生器底部的出口通过管道连接，顶部进口与中间热液换热器冷侧出口连接，

第一蒸发器，顶部具有进口和出口，第一蒸发器内具有换热管和喷淋管，喷淋管在第一蒸发器内与进口连接，换热管的进口与低压吸收器的冷却水管的出口连接，换热管的出口与低压吸收器的冷却水管的进口连接，进口与冷凝器底部的出口通过管道连接，顶部的出口与第一吸收器顶部的回流口通过管道连接，

第二吸收器，顶部具有进口和回流口，底部具有出口，第二吸收器内具有换热管和喷淋管，喷淋管在第二吸收器内与其进口连接，第二吸收器底部的出口与中间热液换热器冷侧进口连接，第二吸收器顶部的进口与中间热液换热器的冷侧出口通过管道连接，中间热液换热器的冷侧进口与溶液换热器级循环泵的冷侧出口通过管道连接，换热管的进口和出口分别与板式蒸发相变器的热侧进、出口通过管道连接，

第二蒸发器，顶部具有进口和出口，第二蒸发器内具有换热管和喷淋管，喷淋管在第二蒸发器内与进口连接，第二蒸发器内的换热管与第一吸收器内的换热管通过管道连接构成循环回路，顶部的进口与冷凝器底部的出口通过管道连接，顶部的出口与第二吸收器顶部的会留口连接。

3.如权利要求1所述的全电力回用排放热的吸收式制冷装置，其特征在于所述的第一、第二、第三和第四板式内耦合相变换热器为板式换热器或管壳式换热器。

4.如权利要求1所述的全电力回用排放热的吸收式制冷装置，其特征在于所述的第一、第二和第三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。

5.一种全电力回用排放热的吸收式制冷方法，其特征在于：

采用权利要求1～4任一所述的全电力回用排放热的吸收式制冷装置，

稀溶液蒸发浓缩自低压吸收器经溶液换热器后由第一至第三级板式内耦合相变换热器、闪蒸分离罐依此承担，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闪蒸分离罐而生成，

机械蒸汽压缩泵吸收低温再生蒸汽增压升温后输入蒸汽混合罐和第一板式内耦合相变换热器的热侧，

通过吸收式热泵回收了低压吸收器的低温能量生成高温热水补充了系统所需的不足能量，

吸收式热泵的发生器和第一蒸发器所需的驱动热源是通过低压吸收器的冷却循环水中获取的,冷凝器的冷源是通过低压蒸发器的冷媒水获取的。