CN106352593A - 四重热量回收的氨水吸收制冷及发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种四重热量回收的氨水吸收制冷及发电系统，包括：第二热量回收器、蒸发器、依次相连的发生器、氨气提纯器、吸收‐冷凝‐储液器、板式换热器、第一热量回收器和发电组件，其中：发电组件与氨气提纯器相连，氨气提纯器与第一热量回收器相连；第二热量回收器分别与蒸发器和吸收‐冷凝‐储液器相连；氨气提纯器内设有第一换热盘管和第二换热盘管，第一换热盘管、第二换热盘管、第一热量回收器和第二热量回收器共同实现四重热量回收，氨气提纯器可为发电组件供电；本发明可有效提高氨水吸收制冷及发电系统的性能系数COP，结构紧凑，有利于氨水吸附制冷机组小型化。

Description

四重热量回收的氨水吸收制冷及发电系统
技术领域
本发明涉及的是一种吸附制冷领域的技术，具体是一种四重热量回收的氨水吸收制冷及发电系统。
背景技术
中国尚处于工业化和城镇化持续推进阶段，在此过程中产生的能源问题和环保问题因关系到国家经济安全和人民的生活质量而广受关注。一方面，中国能源消耗已经占到全球总量的1/5，今后仍将大幅增长，能源直接关系到国家经济安全、生态环境保护和人民生活质量，已成为制约我国经济社会发展最为重要的问题之一；另一方面，我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。据统计资料分析，中国陆地面积每年接收的太阳辐射总量为3.3×103～8.4×103MJ/m2。同时，热电厂、污水处理厂、化工厂、油田、煤矿及冶金行业会产生大量的所谓工艺废热。根据调查，各行业的废热总资源约占其燃料消耗总量的17～67％，可回收利用的废热资源约为废热总资源的60％，而这部分废热并未得到充分利用。
如何更充分地利用低品位的太阳能和工业废热，广大学者进行了深入研究。比较常用的技格有太阳能空调技术、太阳能采暖技术、废热吸附制冷技术、废热吸收热泵技术。然而，这些技术主要由于其能源利用率较低，导致投资回报周期较长，而未得到充分推广。
发明内容
本发明针对现有技术无法充分回收热量、必须使用精馏塔、满液发生器等装置、不适用于空间较小或存在摇晃情况的场合等缺陷，提出一种四重热量回收的氨水吸收制冷及发电系统，通过氨气提纯器中的第一换热盘管和第二换热盘管，结合第一热量回收器和第二热量回收器，实现氨水吸附制冷过程中的四重热量回收，并可利用压差进行发电，设计合理，有效提高COP。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：第二热量回收器、蒸发器、依次相连的发生器、氨气提纯器、吸收‐冷凝‐储液器、板式换热器、第一热量回收器和发电组件，其中：发电组件与氨气提纯器相连，氨气提纯器与第一热量回收器相连；第二热量回收器与蒸发器相连，第二热量回收器与吸收‐冷凝‐储液器相连。
所述的发生器内设有发生器换热管，发生器换热管的上下两端分别连有稀溶液出口管和浓氨水进口管。
所述的发生器的上下两端分别设有热源出口管和热源进口管。
所述的氨气提纯器包括：从上而下依次设置的第一换热盘管、第一填料、喷淋管、第二换热盘管。
所述的第一填料横向固定设置于氨气提纯器内，并将氨气提纯器内部隔成上下两个部分。
所述的稀溶液出口管一端与发生器换热管相连，另一端与第二换热盘管的下端相连。
所述的第二换热盘管的上端连有稀氨水进出口管的一端，稀氨水进出口管的另一端位于氨气提纯器下部。
所述的氨气提纯器的下部通过氨气提纯器稀氨水出口管与发电组件相连。
所述的喷淋管通过浓氨水出口管与第一热量回收器相连，浓氨水出口管与浓氨水进口管相通。
所述的板式换热器的右部和上部分别设有第二进口管和第二出口管，下部和左部分别设有第一进口管和第一出口管。
所述的第一出口管一端与板式换热器相连，另一端与吸收‐冷凝‐储液器的上部相连。
所述的吸收‐冷凝‐储液器的上部通过氨气出口管与第二热量回收器相连。
所述的吸收‐冷凝‐储液器包括：从上而下依次设置的冷凝器盘管、第二填料、浓氨水罐和液氨罐。
所述的第二填料横向固定设置于吸收‐冷凝‐储液器内，将吸收‐冷凝‐储液器分为上下两个部分。
所述的冷凝器盘管的上下两端分别连有液氨进出管和高纯氨气出口管。
所述的液氨进出管一端与冷凝器盘管相连，另一端与液氨罐相连。
所述的高纯氨气出口管一端与冷凝器盘管相连，另一端与氨气提纯器的上部相连。
所述的浓氨水罐分别连有第一进口管和浓氨水预热进口管。
所述的第一进口管与浓氨水罐之间、浓氨水预热出口管上分别设有氨泵。
所述的第一进口管与氨泵之间连有稀氨水出口管的一端，稀氨水出口管的另一端与第一热量回收器相连。
所述的浓氨水预热进口管一端与浓氨水罐相连，另一端与第一换热盘管的上端相连。
所述的第一换热盘管的下端连有浓氨水预热出口管的一端，浓氨水预热出口管的另一端与第一热量回收器相连。
所述的第二热量回收器和蒸发器分别设有第二热量回收器换热盘管和蒸发器换热盘管。
所述的第二热量回收器换热盘管的上端通过液氨管与蒸发器换热盘管的下端相连，蒸发器换热盘管的上端通过氨气管与第二热量回收器相连。
所述的第二热量回收器换热盘管的下端通过液氨进口管与液氨罐相连。
所述的液氨管上设有氨阀。
所述的蒸发器左右两侧分别设有冷媒水进口管和冷媒水出口管。
所述的发电组件包括：相连的膨胀机和发电机。
所述的膨胀机一端与氨气提纯器稀氨水出口管相连，另一端与第一热量回收器相连。
技术效果
与现有技术相比，本发明在实现四重热量回收的同时利用压差进行发电，有效提高系统的性能系数COP；并且热量回收过程与氨气提纯过程有机结合，吸收过程、冷凝过程和储液过程有机结合，使得系统结构紧凑，有利于氨水吸附制冷机组小型化，提高空间利用率。
附图说明
图1为本发明示意图；
图中：1为发生器、2为氨气提纯器、3为板式换热器、4为吸收‐冷凝‐储液器、5为第一热量回收器、6为第二热量回收器、7为蒸发器、8为发电组件、9为热源进口管、10为发生器换热管、11为热源出口管、12为稀溶液出口管、13为浓氨水进口管、14为浓氨水预热进口管、15为第一换热盘管、16为浓氨水预热出口管、17为第一填料、18为喷淋管、19为第二换热盘管、20为稀氨水进出口管、21为氨气提纯器稀氨水出口管、22为膨胀机、23为发电机、24为浓氨水出口管、25为稀氨水出口管、26为高纯氨气出口管、27为第一进口管、28为第一出口管、29为第二进口管、30为第二出口管、31为冷凝器盘管、32为第二填料、33为浓氨水罐、34为液氨罐、35为液氨进出管、36为氨气出口管、37为液氨进口管、38为氨泵、39为第二热量回收器换热盘管、40为氨阀、41为氨气管、42为液氨管、43为蒸发器换热盘管、44为冷媒水出口管、45为冷媒水进口管。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：第二热量回收器6、蒸发器7、依次相连的发生器1、氨气提纯器2、吸收‐冷凝‐储液器4、板式换热器3、第一热量回收器5和发电组件8，其中：发电组件8与氨气提纯器2相连，氨气提纯器2与第一热量回收器5相连；第二热量回收器6分别与蒸发器7和吸收‐冷凝‐储液器4相连。
所述的发生器1内设有发生器换热管10，发生器换热管10的上下两端分别连有稀溶液出口管12和浓氨水进口管13。
所述的发生器1的上下两端分别设有热源出口管11和热源进口管9。
所述的氨气提纯器2包括：从上而下依次设置的第一换热盘管15、第一填料17、喷淋管18、第二换热盘管19。
所述的第一填料17横向固定设置于氨气提纯器2内，并将氨气提纯器2内部隔成上下两个部分。
所述的稀溶液出口管12一端与发生器换热管10相连，另一端与第二换热盘管19的下端相连。
所述的第二换热盘管19的上端连有稀氨水进出口管20的一端，稀氨水进出口管20的另一端位于氨气提纯器2下部。
所述的氨气提纯器2的下部通过氨气提纯器稀氨水出口管21与发电组件8相连。
所述的喷淋管18通过浓氨水出口管24与第一热量回收器5相连，浓氨水出口管24与浓氨水进口管13相通。
所述的板式换热器3的右部和上部分别设有第二进口管29和第二出口管30，下部和左部分别设有第一进口管27和第一出口管28。
所述的第一出口管28一端与板式换热器3相连，另一端与吸收‐冷凝‐储液器4的上部相连。
所述的吸收‐冷凝‐储液器4的上部通过氨气出口管36与第二热量回收器6相连。
所述的吸收‐冷凝‐储液器4包括：从上而下依次设置的冷凝器盘管31、第二填料32、浓氨水罐33和液氨罐34。
所述的第二填料32横向固定设置于吸收‐冷凝‐储液器4内，将吸收‐冷凝‐储液器4分为上下两个部分。
所述的冷凝器盘管31的上下两端分别连有液氨进出管35和高纯氨气出口管3626。
所述的液氨进出管35一端与冷凝器盘管31相连，另一端与液氨罐34相连。
所述的高纯氨气出口管26一端与冷凝器盘管31相连，另一端与氨气提纯器2的上部相连。
所述的浓氨水罐33分别连有第一进口管27和浓氨水预热进口管14。
所述的第一进口管27与浓氨水罐33之间、浓氨水预热出口管16上分别设有氨泵38。
所述的第一进口管27与氨泵38之间连有稀氨水出口管25的一端，稀氨水出口管25的另一端与第一热量回收器5相连。
所述的浓氨水预热进口管14一端与浓氨水罐33相连，另一端与第一换热盘管15的上端相连。
所述的第一换热盘管15的下端连有浓氨水预热出口管16的一端，浓氨水预热出口管16的另一端与第一热量回收器5相连。
所述的第二热量回收器6和蒸发器7分别设有第二热量回收器换热盘管39和蒸发器换热盘管43。
所述的第二热量回收器换热盘管39的上端通过液氨管42与蒸发器换热盘管43的下端相连，蒸发器换热盘管43的上端通过氨气管41与第二热量回收器6相连。
所述的第二热量回收器换热盘管39的下端通过液氨进口管37与液氨罐34相连。
所述的液氨管42上设有氨阀40。
所述的蒸发器7左右两侧分别设有冷媒水进口管45和冷媒水出口管44。
所述的发电组件8包括：相连的膨胀机22和发电机23。
所述的膨胀机22一端与氨气提纯器稀氨水出口管21相连，另一端与第一热量回收器5相连。
工作时，浓氨水罐33中的浓氨水经过氨泵38和浓氨水预热进口管14流入氨气提纯器2的第一换热盘管15，换热后形成的氨气进入高纯氨气出口管26，低温浓氨水从浓氨水预热出口管16流至第一热量回收器5；第一热量回收器5的一部分低温浓氨水经过浓氨水进口管13流至发生器1的发生器换热管10形成稀氨水，稀氨水经过稀溶液出口管12流入氨气提纯器2的第二换热盘管19；另一部分低温浓氨水经过浓氨水出口管24流至喷淋管18进行喷淋，从而第二换热盘管19换热后形成的高温稀氨水从稀氨水进出口管20流回氨气提纯器2的下部；氨气提纯器2下部中的稀氨水经过氨气提纯器稀氨水出口管21流入膨胀机22为发电机23供能，并经过膨胀机22流入第一热量回收器5；第一热量回收器5的高温稀氨水经过稀氨水出口管25流出，一部分经过板式换热器3的第一进口管27流入板式换热器3，另一部分经过氨泵38流回至浓氨水罐33。
打开氨阀40，液氨罐34中的高温液氨通过液氨进口管37流入第二热量回收器6，经过第二热量回收器换热盘管39换热后变为低温液氨经过液氨管42流入蒸发器7，低温液氨经过蒸发器换热盘管43变为低温氨气经过氨气管41进入第二热量回收器6，与第二热量回收器换热盘管39的外侧接触后从氨气出口管36进入吸收‐冷凝‐储液器4的上部；板式换热器3中的高温稀氨水通过第一出口管28流入吸收‐冷凝‐储液器4的上部，吸收‐冷凝‐储液器4实现吸收过程；低温氨气与高温稀氨水充分混合吸收形成的浓氨水，经过第二填料32流入浓氨水罐33并储存，从而吸收‐冷凝‐储液器4实现储液过程；高纯氨气出口管26中的氨气进入吸收‐冷凝‐储液器4的冷凝器盘管31进行冷凝，形成的液氨从液氨进出管35流回液氨罐34。
所述的发生器1的热源进口管9和热源出口管11的作用是工业废热(如工业烟气或发动机尾气等)经过热源进口管9进入发生器1，从而可以加热浓氨水，工业废热从热源出口管11排出。
所述的蒸发器7的冷媒水进口管45和冷媒水出口管44的作用是高温冷媒水从冷媒水进口管45进入蒸发器7，带走蒸发器7的冷量后，低温冷媒水从冷媒水出口管44流出。
所述的第一填料17和第二填料32的作用是使得氨水和氨气进行一定的分离。
所述的板式换热器3的第二进口管29和第二出口管30的作用是低温冷却水从第二进口管29进入板式换热器3中，带走热量后，高温冷却水从第二出口管30流出。
所述的氨气提纯器2的第一换热盘管15和第二换热盘管19分别实现一重热量回收，所述的第一热量回收器5和第二热量回收器6分别实现一重热量回收，即本实施例实现了四重热量回收，提高了性能系数COP。

Claims (9)

1.一种四重热量回收的氨水吸收制冷及发电系统，其特征在于，包括：第二热量回收器、蒸发器、依次相连的发生器、氨气提纯器、吸收‐冷凝‐储液器、板式换热器、第一热量回收器和发电组件，其中：发电组件与氨气提纯器相连，氨气提纯器与第一热量回收器相连；第二热量回收器分别与蒸发器和吸收‐冷凝‐储液器相连。
2.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的发生器内设有发生器换热管，发生器的上下两端分别设有热源出口管和热源进口管，其中：发生器换热管的上端与第二换热盘管的上端相连，发生器换热管的下端与第一热量回收器和喷淋管分别相连。
3.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的发电组件包括：相连的膨胀机和发电机。
4.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的氨气提纯器包括：从上而下依次设置的第一换热盘管、第一填料、喷淋管、第二换热盘管，其中：料横向固定设置于氨气提纯器内，并将氨气提纯器内部隔成上下两个部分，氨气提纯器的下部与膨胀机相连，喷淋管与第一热量回收器相连，第一换热盘管的上端与吸收‐冷凝‐储液器相连，下端与第一热量回收器相连。
5.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的板式换热器的右部和上部分别设有第二进口管和第二出口管，下部和左部分别设有第一进口管和第一出口管，其中：第一进口管分别与吸收‐冷凝‐储液器和第一热量回收器相连。
6.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的吸收‐冷凝‐储液器包括：从上而下依次设置的冷凝器盘管、第二填料、浓氨水罐和液氨罐，其中：第二填料横向固定设置于吸收‐冷凝‐储液器内，将吸收‐冷凝‐储液器分为上下两个部分，吸收‐冷凝‐储液器的上部分别与第二热量回收器和板式换热器的第一出口管相连，冷凝盘管的上端与液氨罐相连，下端与氨气提纯器的上部相连，液氨罐与第二热量回收器相连。
7.根据权利要求6所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的第一进口管与浓氨水罐之间、浓氨水罐与氨气提纯器之间分别设有氨泵。
8.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的第二热量回收器与蒸发器通过并联的液氨管和氨气管相连。
9.根据权利要求1所述的氨水吸收制冷及发电系统，其特征是，所述的蒸发器左右两侧分别设有冷媒水进口管和冷媒水出口管。
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CN106288494A (zh) * 2016-08-23 2017-01-04 上海交通大学 四重热量回收紧凑型氨水制冷系统
CN106288494B (zh) * 2016-08-23 2019-11-01 上海交通大学 四重热量回收紧凑型氨水制冷系统

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