CN107560223B - 一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，属制冷设备技术领域。包括单效发生器、二级发生器、冷凝器、蒸发器、二级吸收器、一级吸收器、一级发生器、一级热交换器、二级热交换器、单效热交换器、冷剂泵、二级发生泵、二级吸收泵、一级单效发生泵，它是在带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组基础上，在稀溶液进一级热交换器前的管路上增设一变效切换阀。根据外界环境温度的高低与冷需求量的变化，通过阀门切换，使可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组实现两种运行模式，一种是带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组运行模式，另一种是单效热水型溴化锂吸收式冷水机组运行模式。在回收余热水热量的同时性能系数COP值提高，实现了节能减排的综合经济和社会效益。

Description

一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组

技术领域

本发明一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，属空调设备技术领域。

背景技术

在生产工艺或生活中，需要使用空调来制冷或制热，而这些需要消耗一定的能源才能实现。同时在生产工艺中又存在大量的中（低）温废热，有些废热由于无法利用而被排放，造成浪费。为了节能减排，现利用溴化锂制冷技术，可回收利用这部分废热，实现制冷或制热目的。一般情况下，当余热水进口温度在90℃左右，需要制冷时，首选产品为热水单效型溴化锂吸收式冷水机组（流程图见图1），因它的制冷性能系数高COP值可达0.75左右，余热水出口温度最低80℃，余热水进出口温差最大10℃。若余热水流量一定，为多回收余热水热量，必须加大余热水进出口温差，并且机组性能系数COP值又不能太低，所以，新发明了一种带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组（流程图见图2），制取同样品质的冷水，余热水进出口温差为35℃左右，它的性能系数COP较高可达0.6左右。但是，当外界环境温度发生变化，给提供机组的冷却水温度无论是高或低，机组本身都只能作为一个整体运行，特别是当外界环境温度低，提供低温的冷却水时，机组的制冷量会大幅提高，但是，此时由于外界环境温度低用冷负荷会下降，并不需要增大制冷量，反而应减小制冷量，如何使中（低）温余热水降温幅度大、更多的回收中（低）温余热水热量、性能系数COP值较高情况下，根据外界环境温度和冷需求量的变化机组经济合理的运行，实现节能减排的综合经济和社会效益，成为目前研究的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种使中（低）温余热水降温幅度大、能更多的回收余热水热量、性能系数COP值较高、可根据外界环境温度和冷需求量的变化、机组能经济合理运行的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组。

本发明目的是这样实现的：一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，它是在带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组基础上，在稀溶液进一级热交换器前的管路上增设一变效切换阀，根据外界环境温度和冷需求量的变化对该阀门进行切换，使可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组实现两种模式运行。

第一种，带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行，合理的利用了余热水温区，而且单效发生器的浓溶液靠压差与位差的动力经单效热交换器进入二级吸收器内喷淋，整机只需四只屏蔽泵，不需要另外增加动力泵；第二种：变效运行的单效热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行，因为冷却水进口温度下降，机组制冷系数COP比单效型机组稍有提高，又因二级发生泵和二级吸收泵都处于停止状态，不消耗电能，机组的运行成本减少。

所述带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组包括单效发生器、二级发生器、冷凝器、蒸发器、二级吸收器、一级吸收器、一级发生器、一级热交换器、二级热交换器、单效热交换器、冷剂泵、二级发生泵、二级吸收泵、一级单效发生泵、控制系统及连接各部件的管路、阀等。它是在二级发生二级吸收热水型溴化锂吸收式冷水机组基础上，将增加的单效发生器置于上筒二级发生器和冷凝器的高压腔体内，单效发生器设置独立的接液盘并置于二级发生器上方；蒸发器和二级吸收器在同一低压腔体内，一级发生器和一级吸收器在同一中压腔体内，它们放置在下筒内。驱动热水串联先进入单效发生器后进入一级发生器，最后进入二级发生器；冷却水串联先进入二级吸收器后进入一级吸收器，最后进入冷凝器；冷水进入蒸发器。机组内部溶液循环分三个相对独立的循环：二级发生器、一级吸收器和二级热交换器形成二级溶液循环；一级发生器、二级吸收器和一级热交换器形成一级溶液循环；单效发生器、二级吸收器和单效热交换器形成新增加的单效溶液循环；并且一级溶液循环和新增加的单效溶液循环并联设置，即出二级吸收器经一级单效发生泵提升的稀溶液被分为二路，一路经一级热交换器升温后进入一级发生器内浓缩为浓溶液，出一级发生器的浓溶液被二级吸收泵提升经一级热交换器降温后进入二级吸收器喷淋变为稀溶液，另一路经单效热交换器升温进入单效发生器内浓缩为浓溶液，出单效发生器的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器降温后进入二级吸收器喷淋变为稀溶液。

单效发生器、二级发生器和冷凝器处于同一高压腔体内，置于机组的上部，单效发生器与二级发生器也可以并排布置，设置独立的接液盘，它们之间设置挡液板。

以上方案中驱动废热可以是废热水，导热油或其他介质。冷却水也可以先并联进入二级吸收器、一级吸收器后汇合在一起再进入冷凝器。冷却水还可以并联进入二级吸收器、一级吸收器和冷凝器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在新发明的带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组基础上，在稀溶液进一级热交换器前的管路上增设一变效切换阀，根据外界环境温度和冷需求量的变化对该阀门进行切换，使可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组实现两种模式运行：第一种，新发明的带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行，合理的利用了余热水温区，而且单效发生器的浓溶液靠压差与位差的动力经单效热交换器进入二级吸收器内喷淋，整机只需四只屏蔽泵，不需要另外增加动力泵；第二种：变效运行的单效热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行，因为冷却水进口温度下降，机组制冷系数COP比单效型机组稍有提高，又因二级发生泵和二级吸收泵都处于停止状态，不消耗电能，机组的运行成本减少。

附图说明

图1为以往的热水单效型溴化锂吸收式冷水机组示意图。

图2为带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组示意图一。

图3为带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组示意图二。

图4为本发明一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组示意图一。

图5为本发明一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组示意图二。

图中：

发生器1、冷凝器2、蒸发器3、吸收器4、冷剂泵5、溶液泵6、溶液热交换器7、二级吸收器8、一级吸收器9、一级发生泵10、二级发生泵11、二级吸收泵12、一级热交换器13、一级发生器14、二级热交换器15、二级发生器16、一级单效发生泵17、单效热交换器18、单效发生器19、变效切换阀20。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图4、图5所示一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，包括变效切换阀20、单效发生器19、二级发生器16、冷凝器2、蒸发器3、二级吸收器8、一级吸收器9、一级发生器14、一级热交换器13、二级热交换器15、单效热交换器18、冷剂泵5、二级发生泵11、二级吸收泵12、一级单效发生泵17、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀等。它是在带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组（如图2、图3）基础上，在稀溶液进一级热交换器13前的管路上增设一变效切换阀20。

图2所示的带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组是在以往的二级发生二级吸收热水型溴化锂吸收式冷水机组基础上，将新增加的单效发生器19置于上筒二级发生器16和冷凝器2的高压腔体内，单效发生器19设置独立的接液盘并置于二级发生器16上方；蒸发器3和二级吸收器8在同一低压腔体内，一级发生器14和一级吸收器9在同一中压腔体内，它们仍放置在下筒内。机组流程驱动热水串联先进入单效发生器19后进入一级发生器14，最后进入二级发生器16；冷却水串联先进入二级吸收器8后进入一级吸收器9，最后进入冷凝器2；冷水进入蒸发器3。机组内部溶液循环分三个相对独立的循环：二级发生器16、一级吸收器9和二级热交换器15形成二级溶液循环；一级发生器14、二级吸收器8和一级热交换器13形成一级溶液循环；单效发生器19、二级吸收器8和单效热交换器18形成单效溶液循环；并且一级溶液循环和单效溶液循环并联设置；即出二级吸收器8经一级单效发生泵17提升的稀溶液被分为二路，一路稀溶液经一级热交换器13升温后进入一级发生器14内浓缩为浓溶液，出一级发生器14的浓溶液被二级吸收泵12提升经一级热交换器13降温后进入二级吸收器8喷淋变为稀溶液；另一路稀溶液经单效热交换器18升温后进入单效发生器19内浓缩为浓溶液，出单效发生器19的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器18降温后进入二级吸收器8喷淋变为稀溶液。

在外界环境温度高时，提供冷却水进口温度也高（一般为31±2℃），余热水和冷水温度条件不变情况下，增设的变效切换阀一直处于开启状态，机组运行按带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行。外部系统的驱动热水串联先进入单效发生器19后进入一级发生器14，最后进入二级发生器16；冷却水串联先进入二级吸收器8后进入一级吸收器9，最后进入冷凝器2；冷水进入蒸发器3。机组内部溶液循环分三个相对独立的循环：二级发生器16、一级吸收器9和二级热交换器15形成二级溶液循环；一级发生器14、二级吸收器8和一级热交换器13形成一级溶液循环；单效发生器19、二级吸收器8和单效热交换器18形成单效溶液循环；并且一级溶液循环和单效溶液循环并联设置，即出二级吸收器8经一级单效发生泵17提升的稀溶液被分为二路，一路稀溶液经增设的变效切换阀20进入一级热交换器13升温后进入一级发生器14内浓缩为浓溶液，出一级发生器14的浓溶液被二级吸收泵12提升经一级热交换器13降温后进入二级吸收器8喷淋变为稀溶液，另一路稀溶液经单效热交换器18升温后进入单效发生器19内浓缩为浓溶液，出单效发生器19的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器18降温后进入二级吸收器8喷淋变为稀溶液。机组内部冷剂循环：冷凝器2冷凝的冷剂水经U型管进入蒸发器3吸热蒸发而制冷。

在外界环境温度低时，提供冷却水进口温度也低（如26±2℃），余热水和冷水温度条件不变，只需将增设的变效切换阀关闭、二级发生泵和二级吸收泵都处于停止状态，机组内部二级溶液循环和一级溶液循环就处于停止状态，单效溶液循环与冷剂循环仍正常运行，机组就变效为单效热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行。外部系统的驱动热水在单效发生器完成整个降温过程，冷却水在二级吸收器和冷凝器带走热量，冷水在蒸发器降温。溶液循环为二级吸收器出来的稀溶液由一级单效发生泵17提升经单效热交换器18升温后进入单效发生器19内浓缩为浓溶液，出单效发生器19的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器18降温后进入二级吸收器8喷淋变为稀溶液。冷剂循环为冷凝器2冷凝的冷剂水经U型管进入蒸发器3吸热蒸发而制冷。

本发明根据外界环境温度的高低与冷需求量的变化，通过阀门切换，使可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组实现两种运行模式，一种是带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组运行模式，另一种是单效热水型溴化锂吸收式冷水机组运行模式。在回收余热水热量的同时性能系数COP值提高，实现了节能减排的综合经济和社会效益。

例如，余热水进口温度在90℃左右，制取与单效型机组相同品位冷水（如冷水出口温度为8℃），余热水、冷水、冷却水流量都不变情况下，当外界环境温度高，冷却水进口温度32℃,运行带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式时，制冷性能系数COP可达0.6左右，余热水进出口温差可达35℃左右，性能系数COP虽然比单效型机组稍低，但余热水降温幅度大大增加，更能充分回收利用余热水的热量；当外界环境温度低，提供冷却水的进口温度28℃，运行单效热水型溴化锂吸收式冷水机组模式时，制冷性能系数COP可达0.83左右，余热水进出口温差可达20℃左右，制冷量为运行带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式的90%左右，由于，外界环境温度低，生产工艺或空调所需的负荷就会下降，所以能够满足用户需求，实现节能减排的综合经济和社会效益。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，包括二级发生器（16）、冷凝器（2）、蒸发器（3）、二级吸收器（8）、一级吸收器（9）、一级发生器（14）、一级热交换器（13）、二级热交换器（15）、冷剂泵（5）、二级发生泵（11）和二级吸收泵（12），其特征在于：它还包括一级单效发生泵（17）、单效热交换器（18）和单效发生器（19）；驱动热水串联先进入单效发生器（19）后进入一级发生器（14），最后进入二级发生器（16）；冷却水串联先进入二级吸收器（8）后进入一级吸收器（9），最后进入冷凝器（2）；冷水进入蒸发器（3）；机组内部溶液循环分三个相对独立的循环：二级发生器（16）、一级吸收器（9）和二级热交换器（15）形成二级溶液循环；一级发生器（14）、二级吸收器（8）和一级热交换器（13）形成一级溶液循环；单效发生器（19）、二级吸收器（8）和单效热交换器（18）形成单效溶液循环；并且一级溶液循环和单效溶液循环并联设置；即二级吸收器（8）经一级单效发生泵（17）提升的稀溶液被分为二路，一路经一级热交换器（13）升温后进入一级发生器（14）内浓缩为浓溶液，出一级发生器（14）的浓溶液被二级吸收泵（12）提升经一级热交换器（13）降温后进入二级吸收器（8）喷淋变为稀溶液，另一路经单效热交换器（18）升温后进入单效发生器（19）内浓缩为浓溶液，出单效发生器（19）的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器（18）降温后进入二级吸收器（8）喷淋变为稀溶液；在稀溶液进一级热交换器（13）前的管路上增设一变效切换阀（20）。

2.根据权利要求1所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，其特征在于：单效发生器（19）、二级发生器（16）和冷凝器（2）在同一高压腔体内，置于机组的上筒内，并且单效发生器（19）设置独立的接液盘置于二级发生器（16）上方；蒸发器（3）和二级吸收器（8）在同一低压腔体内，一级发生器（14）和一级吸收器（9）在同一中压腔体内，它们放置在机组的下筒内。

3.根据权利要求1所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，其特征在于：单效发生器（19）、二级发生器（16）和冷凝器（2）在同一高压腔体内，置于机组的上部，并且单效发生器（19）与二级发生器（16）并排布置，设置独立的接液盘，它们之间设置挡液板；蒸发器（3）和二级吸收器（8）在同一低压腔体内，一级发生器（14）和一级吸收器（9）在同一中压腔体内，它们放置在机组的下筒内。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，其特征在于：机组共使用四只屏蔽泵。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，其特征在于：驱动废热是热水、导热油或其他介质。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组，其特征在于：冷却水先并联进入二级吸收器（8）、一级吸收器（9）后汇合在一起再进入冷凝器（2）；或者冷却水并联进入二级吸收器（8）、一级吸收器（9）和冷凝器（2）。

7.一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组工作方法，其特征在于：在冷却水进口温度31℃±2℃时，余热水和冷水温度条件不变情况下，变效切换阀一直处于开启状态，机组运行按带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行；在冷却水进口温度26℃±2℃时，余热水和冷水温度条件不变，只需将增设的变效切换阀关闭、二级发生泵和二级吸收泵都处于停止状态，机组内部二级溶液循环和一级溶液循环就处于停止状态，单效溶液循环与冷剂循环仍正常运行，机组就变换为单效热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行；驱动热水在单效发生器完成整个降温过程，冷却水在二级吸收器和冷凝器带走热量，冷水在蒸发器降温。

8.根据权利要求7所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组工作方法，其特征在于：所述带单效发生溶液并联的热水型溴化锂吸收式冷水机组模式为：外部系统的驱动热水串联先进入单效发生器（19）后进入一级发生器（14），最后进入二级发生器（16）；冷却水串联先进入二级吸收器（8）后进入一级吸收器（9），最后进入冷凝器（2）；冷水进入蒸发器（3）；机组内部溶液循环分三个相对独立的循环：二级发生器（16）、一级吸收器（9）和二级热交换器（15）形成二级溶液循环；一级发生器（14）、二级吸收器（8）和一级热交换器（13）形成一级溶液循环；单效发生器（19）、二级吸收器（8）和单效热交换器（18）形成单效溶液循环；并且一级溶液循环和单效溶液循环并联设置，即出二级吸收器（8）经一级单效发生泵（17）提升的稀溶液被分为二路，一路稀溶液经增设的变效切换阀进入一级热交换器（13）升温后进入一级发生器（14）内浓缩为浓溶液，出一级发生器（14）的浓溶液被二级吸收泵（12）提升经一级热交换器（13）降温后进入二级吸收器（8）喷淋变为稀溶液，另一路稀溶液经单效热交换器（18）升温后进入单效发生器（19）内浓缩为浓溶液，出单效发生器（19）的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器（18）降温后进入二级吸收器（8）喷淋变为稀溶液；机组内部冷剂循环：冷凝器（2）冷凝的冷剂水经U型管进入蒸发器（3）吸热蒸发而制冷。

9.根据权利要求7所述的一种可变效运行的热水型溴化锂吸收式冷水机组工作方法，其特征在于：所述单效热水型溴化锂吸收式冷水机组模式运行为：外部系统的驱动热水在单效发生器完成整个降温过程，冷却水在二级吸收器和冷凝器带走热量，冷水在蒸发器降温；溶液循环为二级吸收器出来的稀溶液由一级单效发生泵（17）提升经单效热交换器（18）升温后进入单效发生器（19）内浓缩为浓溶液，出单效发生器（19）的浓溶液靠压差和位差的动力经单效热交换器（18）降温后进入二级吸收器（8）喷淋变为稀溶液；冷剂循环为冷凝器（2）冷凝的冷剂水经U型管进入蒸发器（3）吸热蒸发而制冷。