CN115789986A - 一种再增压汽化的吸收式制冷系统及其冷热态启动方法和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于吸收式制冷技术领域，特别涉及一种再增压汽化的吸收式制冷系统及其冷热态启动方法和工艺，包括发生器、吸收器、一级增压泵、贫富液换热器、冷凝器和一级蒸发器，还包括汽化器、一级引射器、二级引射器、过冷器和二级增压泵，冷凝器包括一级冷凝器和二级冷凝器；汽化器的热源进口与外部管网相连，且汽化器的热源出口与发生器热源进口相连，汽化器制冷剂入口通过二级增压泵与二级冷凝器的制冷剂出口相连，汽化器制冷剂出口与一级引射器进口相连。采用再增压气化工艺，将热源热能梯级利用与汽化和发生，并改善了系统发生温度，从而能够有效提高系统对低品位热能的回收利用。

Description

一种再增压汽化的吸收式制冷系统及其冷热态启动方法和 工艺

技术领域

本发明属于吸收式制冷技术领域，特别涉及一种再增压汽化的吸收式制冷系统及其冷热态启动方法和工艺。

背景技术

目前大多数工业过程通过燃烧化石燃料来产生大量热能，以满足工业生产的需要。这些工业生产的中、高温余热大部分得到了利用，但是约占余热总量30%的低温余热由于技术门槛高而难以得到有效利用。如果对这部分废热进行回收利用，可以减少公用工程的消耗，并有助于减少因为化石燃料燃烧所带来的污染问题，同时降低二氧化碳的排放。因此，对低品位工业余热废热的高效利用技术具有迫切的需求和重要的意义。吸收式制冷系统可以将低品位热能转化为品位更高的冷能，并且吸收式制冷系统所使用的制冷工质为天然制冷剂与传统蒸汽压缩式制冷系统使用的氯氟烃制冷剂不同，天然制冷剂对臭氧层的破坏为零。

然而，尽管吸收式制冷系统具有很多优势，但是仍存在很多不足：

（1）系统制冷效率偏低，单位制冷量也有待提高；

（2）系统发生过程的工作温度与热源品位匹配性较差，发生器内存在较大的不可逆传热传质损失；

（3）吸收式制冷系统对热源的利用不是很充分，未对热能进行梯级利用。

发明内容

针对目前传统吸收式制冷系统发生过程的工作温度与热源品位匹配差，导致系统不可逆损失较大，同时不能对热源的热能进行高效利用的问题，本发明提供了一种再增压汽化的吸收式制冷系统及其冷热态启动方法和工艺，采用再增压气化工艺，将热源热能梯级利用与汽化和发生，并改善了系统发生温度，从而能够有效提高系统对低品位热能的回收利用。

通过以下技术方案来实现上述目的：本发明提供一种再增压汽化的吸收式制冷系统，包括发生器、吸收器、一级增压泵、贫富液换热器、冷凝器和一级蒸发器，还包括汽化器、一级引射器、二级引射器、过冷器和二级增压泵，所述冷凝器包括一级冷凝器和二级冷凝器；

所述汽化器的热源进口与外部管网相连，且所述汽化器的热源出口与发生器热源进口相连，所述汽化器制冷剂入口通过二级增压泵与二级冷凝器的制冷剂出口相连，所述汽化器制冷剂出口与一级引射器进口相连，所述一级引射器的混合室与过冷器低压侧出口相连，所述一级引射器出口与一级冷凝器制冷剂进口相连，所述一级冷凝器制冷剂出口与过冷器高压侧进口相连，所述过冷器低压侧进口通过二级节流阀与二级冷凝器的制冷剂出口相连，所述过冷器高压侧出口通过一级节流阀与一级蒸发器的制冷剂进口相连，所述一级蒸发器制冷剂出口分成两股，一股与吸收器制冷剂进口相连，另一股与二级引射器混合室相连，所述发生器制冷剂出口与二级引射器进口相连，二级引射器出口与二级冷凝器制冷剂进口相连，所述一级蒸发器载冷剂进口与用户载冷剂出口相连，一级蒸发器载冷剂出口与用户载冷剂进口相连。作为上述技术方案的进一步改进，所述二级冷凝器冷却水进口与外部管网相连，所述一级冷凝器冷却水进口与二级冷凝器冷却水出口相连，一级冷凝器冷却水出口与外部管网相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器的贫液入口与减压阀出口相连，且吸收器富液与一级增压泵进口相连，一级增压泵出口与发生器富液进口相连，减压阀门进口与发生器贫液出口相连，二级冷凝器制冷剂出口分成两股，一股与二级节流阀进口相连，另一股与二级增压泵进口相连。作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器冷却水进口与外部管网相连，冷却水出口与外部冷却塔回水相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述汽化器采用缠绕管式换热器、降膜式换热器或釜式换热器中的一种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述一级引射器和二级引射器均采用气气引射器。

本发明提供一种上述再增压汽化的吸收式制冷系统的冷态启动方法，所述冷态启动方法应用于系统冷状态时的启动，步骤包括：

（1）启动二级冷凝器、一级冷凝器、吸收器的冷却水循环以及开启一级蒸发器的载冷剂循环；（2）当二级冷凝器的冷却水进水、吸收器的冷却水进水和一级蒸发器的载冷剂出剂达到设定流量、设定压力和设定温度时，打开汽化器和发生器的热源进口；

（3）当进入汽化器和发生器的热源达到设定流量、设定压力和设定温度时，启动一级增压泵、二级增压泵，当发生器析出的气态制冷剂压力、温度以及富液的压力和温度达到设定条件时，依次开启减压阀、一级节流阀和二级节流阀，从而建立起制冷循环。

本发明提供一种上述再增压汽化的吸收式制冷系统的热态启动方法，所述热态启动方法应用于所述系统在运行过程中需要短暂关闭后的重新启动，步骤包括：

（1）当过冷器的制冷剂压力以及发生器析出的气态制冷剂压力、温度达到设定条件时，依次开启二级冷凝器、吸收器的冷却水进口以及一级蒸发器的载冷剂进口；

（2）再启动一级增压泵、二级增压泵，同时开启减压阀，一级节流阀，二级节流阀，最后开启汽化器的热源进口，从而建立制冷循环。

本发明提供一种再增压汽化的吸收式制冷工艺，利用上述再增压汽化的吸收式制冷系统，包括以下步骤：（1）开启一级冷凝器、二级冷凝器冷却水管线，建立冷凝器冷却水循环，开启吸收器冷却水管线，建立吸收器冷却水循环，打开汽化器和发生器热源管线，引入热源，加热后发生器温度压力升高；当发生器压力升高至设定值时，启动一级增压泵，建立溶液循环；

（2）二级冷凝器具有一定液位时，启动二级增压泵，泵入汽化器气化，气化后的制冷剂蒸汽进入一级引射器中做功，做功后的制冷剂蒸汽进入一级冷凝器中冷凝，打开二级节流阀，引入制冷剂蒸汽进入过冷器，打开一级节流阀引制冷剂入一级蒸发器，打开载冷剂管线，系统开始制冷；其中，当系统负荷上升时，提高汽化器热源进口开度，增加一级增压泵与二级增压泵流量，提高溶液循环量与制冷剂循环速率，引射泵做功增加，进入蒸发器制冷剂流量进一步增加，温度进一步降低，系统制冷量增加。

本发明的有益效果在于：

（1）针对目前传统吸收式制冷系统发生过程的工作温度与热源品位匹配差，导致系统不可逆损失较大，同时不能对热源的热能进行高效利用的问题，本发明采用再增压气化工艺，将热源热能梯级利用与汽化和发生，并改善了系统发生温度，从而能够有效提高系统对低品位热能的回收利用。

（2）本发明将制冷剂进行过冷，同时提高系统的制冷量，进一步将进过二级冷凝器后的制冷剂分成两股，用于过冷制冷，并引射蒸发的制冷剂，提高了制冷效率的同时，制冷量也增加，使用二级引射器可以更加适应热源温度的波动，以保持制冷量稳定。（3）本发明实现了将热源热能进行梯级利用，更好的匹配了热源用于发生器的发生温度，降低了系统不可逆损失；对冷却水梯次利用，减小了公用工程的消耗。

附图说明

图1是本发明的吸收式制冷系统流程示意图。

图示：A、发生器；B、贫富液换热器；C、吸收器；D、一级增压泵；E、汽化器；F、二级增压泵；G、一级引射器；H、一级冷凝器；I、过冷器；J、一级蒸发器；K、一级节流阀；L、二级节流阀；M、二级引射器；N、二级冷凝器；O、减压阀。

第六温度计；2、第六压力表；3、第七温度计；4、第三液位计；5、第七压力表；6、第五流量计；7、第一液位计；8、第五压力表；9、第五温度计；10、第二流量计；11、第二压力表；12、第二温度计；13、第二阀门；14、第三阀门；15、；16、第三压力表；17、第三流量计；18、第四流量计；19、第四压力表；20、第四温度计；21、第四阀门；22、第一流量计；23、第一压力表；24、第一温度计；25、第一阀门；26、第二液位计。

实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请做出一些非本质的改进和调整。

实施例

如图1所示，本实施例中的再增压汽化的吸收式制冷系统，包括发生器A、吸收器C、一级增压泵D、贫富液换热器B、冷凝器和一级蒸发器J，还包括汽化器E、一级引射器G、二级引射器M、过冷器I和二级增压泵F，冷凝器包括一级冷凝器H和二级冷凝器N；汽化器E的热源进口与外部管网相连，汽化器E的热源出口与发生器A热源进口相连，汽化器E制冷剂入口与二级增压泵F出口相连，汽化器E制冷剂出口与一级引射器G进口相连，一级引射器G混合室与过冷器I低压侧出口相连，一级引射器G出口与一级冷凝器H制冷剂进口相连，一级冷凝器H制冷剂出口与过冷器I高压侧进口相连，一级冷凝器H冷却水进口与二级冷凝器N冷却水出口相连，一级冷凝器H冷却水出口与外部管网相连，过冷器I低压侧进口与二级节流阀L出口相连，过冷器I高压侧出口与一级节流阀K进口相连，一级节流阀K出口与一级蒸发器J制冷剂进口相连，一级蒸发器J制冷剂出口分成两股，一股与吸收器C制冷剂进口相连，一股与二级引射器M混合室相连，一级蒸发器J载冷剂进口与用户载冷剂出口相连，一级蒸发器J载冷剂出口与用户载冷剂进口相连。

吸收器C贫液入口与减压阀O出口相连，吸收器C富液与一级增压泵D进口相连，吸收器C冷却水进口与外部管网相连，冷却水出口与外部冷却塔回水相连；一级增压泵D出口与发生器A富液进口相连，减压阀O门进口与发生器A贫液出口相连，发生器A制冷剂出口与二级引射器M进口相连，二级引射器M出口与二级冷凝器N制冷剂进口相连，二级冷凝器N制冷剂出口分成两股，一股与二级节流阀L进口相连，一股与二级增压泵F进口相连，二级冷凝器N冷却水进口与外部管网相连，冷却水出口与一级冷凝器H冷却水进口相连；进一步地，一级增压泵D与发生器A相连的管道和发生器A与减压阀O相连的管道上还设置有贫富液换热器B；

进一步地，汽化器E采用缠绕管式换热器、降膜式换热器或釜式换热器；

进一步地，一级引射器G和二级引射器M均采用气气引射器。

具体地，吸收器C内贫液吸收来自一级蒸发器J的制冷剂，吸收过程释放的热量被冷却水带走，吸收后贫液变为高浓度制冷剂的富液，富液经过一级增压泵D增压后泵入发生器A中，富液在发生器A内被来自汽化器E出口的热源加热，加热的富液发生解吸，解吸后的富液变成贫液，进过减压阀O降低压力后送入吸收器C，一级增压泵D与发生器A相连的管道和发生器A与减压阀O相连的管道上设置有贫富液换热器B，产生的制冷剂作为二级引射器M的工作流体用来引射在一级蒸发器J蒸发后的制冷剂，混合后的制冷剂进入二级冷凝器N内冷凝，冷凝释放的热量被冷却水带走，冷凝的制冷剂分成两股，一股经过二级增压泵F泵入汽化器E中，一股经过二级节流阀L减压，减压的的流体进入过冷器I内，在过冷器I内吸热蒸发，进入汽化器E内的制冷剂被高温热源加热而汽化，汽化后的进入一级引射器G，引射来自过冷器I低压侧出口的蒸汽，混合后进入一级冷凝器H，制冷剂在一级冷凝器H内被来自二级冷凝器N出口的冷却水冷凝，冷凝后的制冷剂在过冷器I内释放热量产生过冷，过冷后的制冷剂经过一级节流阀K减压，减压后的制冷剂进入一级蒸发器J内蒸发，吸收载冷剂的热量，蒸发的制冷剂分成两股，一股进入二级引射器M混合室，被发生器A出来的气态制冷剂引射，一股进入吸收器C内，在发生器A内被贫液吸收。进而，构成完整的循环。

本实施例中再增压汽化的吸收式制冷系统的冷态启动方法，冷态启动方法应用于系统冷状态时的启动，步骤包括：

（1）启动二级冷凝器N、一级冷凝器H、吸收器C的冷却水循环以及开启一级蒸发器J的载冷剂循环；（2）当二级冷凝器N的冷却水进水、吸收器C的冷却水进水和一级蒸发器J的载冷剂出剂达到设定流量、设定压力和设定温度时，打开汽化器E和发生器A的热源进口；

（3）当进入汽化器E和发生器A的热源达到设定流量、设定压力和设定温度时，启动一级增压泵D、二级增压泵F，当发生器A析出的气态制冷剂压力、温度以及富液的压力和温度达到设定条件时，依次开启减压阀O、一级节流阀K和二级节流阀L，从而建立起制冷循环。

从图1中看，实际操作为：开启第一阀门25，第二阀门13和第三阀门14，使得冷却水和载冷剂首先进行循环，当第一流量计22，第二流量计10，第三流量计17、第一压力表23、第二压力表11、第三压力表16、第一温度计24、第二温度计12满足设计条件时，开启第四阀门21，并监测第四流量计18、第四压力表19、第四温度计20使得进入汽化器E的高温热源满足设计条件，同时监测第一液位计7、第二液位计26，当达到设计条件时，启动一级增压泵D、二级增压泵F，根据监测第五压力表8、第五温度计9、第六压力表2、第六温度计1，当达到设计条件时间依次减压阀O，一级节流阀K和二级节流阀L。建立起制冷循环。

本实施中的再增压汽化的吸收式制冷系统的热态启动方法，热态启动方法应用于系统在运行过程中需要短暂关闭后的重新启动，步骤包括：

（1）当过冷器I的制冷剂压力以及发生器A析出的气态制冷剂压力、温度达到设定条件时，依次开启二级冷凝器N、吸收器C的冷却水进口以及一级蒸发器J的载冷剂进口；

（2）再启动一级增压泵D、二级增压泵F，同时开启减压阀O，一级节流阀K，二级节流阀L，最后开启汽化器E的热源进口，从而建立制冷循环。

从图1中看，实际操作为：第七压力表5，第五压力表8，第五温度计9，压力温度值满足设计条件时，依次开启第一阀门25，第二阀门13和第三阀门14，并启动一级增压泵D、二级增压泵F；并开启减压阀O，一级节流阀K，二级节流阀L，最后开启第四阀门21，从而建立制冷循环；

如上述的的再增压汽化的吸收式制冷系统的冷、热态启动方法，在实际调节过程中：

二级节流阀L的开度与第五流量计6流量大小呈正比例调节，一级节流阀K的开度与第七压力表5的压力大小呈正比例调节，一级增压泵D的运行转速与第三液位计4液位大小呈正比例调节，第二阀门13的开度与第七温度计3的温度大小呈负比例调节。

一种再增压汽化的吸收式制冷工艺，利用上述再增压汽化的吸收式制冷系统，包括以下步骤：

（1）开启一级冷凝器H、二级冷凝器N冷却水管线，建立冷凝器冷却水循环，开启吸收器C冷却水管线，建立吸收器C冷却水循环，打开汽化器E和发生器A热源管线，引入热源，加热后发生器A温度压力升高；当发生器A压力升高至设定值时，启动一级增压泵D，建立溶液循环；

（2）二级冷凝器N具有一定液位时，启动二级增压泵F，泵入汽化器E气化，气化后的制冷剂蒸汽进入一级引射器G中做功，做功后的制冷剂蒸汽进入一级冷凝器H中冷凝，打开二级节流阀L，引入制冷剂蒸汽进入过冷器I，打开一级节流阀K引制冷剂入一级蒸发器J，打开载冷剂管线，系统开始制冷；

其中，当系统负荷上升时，提高汽化器E热源进口开度，增加一级增压泵D与二级增压泵F流量，提高溶液循环量与制冷剂循环速率，引射泵做功增加，进入蒸发器制冷剂流量进一步增加，温度进一步降低，系统制冷量增加。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种再增压汽化的吸收式制冷系统，包括发生器、吸收器、一级增压泵、贫富液换热器、冷凝器和一级蒸发器，其特征在于，还包括汽化器、一级引射器、二级引射器、过冷器和二级增压泵，所述冷凝器包括一级冷凝器和二级冷凝器；

所述汽化器的热源进口与外部管网相连，且所述汽化器的热源出口与发生器热源进口相连，所述汽化器制冷剂入口通过二级增压泵与二级冷凝器的制冷剂出口相连，所述汽化器制冷剂出口与一级引射器进口相连，所述一级引射器的混合室与过冷器低压侧出口相连，所述一级引射器出口与一级冷凝器制冷剂进口相连，所述一级冷凝器制冷剂出口与过冷器高压侧进口相连，所述过冷器低压侧进口通过二级节流阀与二级冷凝器的制冷剂出口相连，所述过冷器高压侧出口通过一级节流阀与一级蒸发器的制冷剂进口相连，所述一级蒸发器制冷剂出口分成两股，一股与吸收器制冷剂进口相连，另一股与二级引射器混合室相连，所述发生器制冷剂出口与二级引射器进口相连，二级引射器出口与二级冷凝器制冷剂进口相连，所述一级蒸发器载冷剂进口与用户载冷剂出口相连，一级蒸发器载冷剂出口与用户载冷剂进口相连。

2.根据权利要求1所述的再增压汽化的吸收式制冷系统，其特征在于，所述二级冷凝器冷却水进口与外部管网相连，所述一级冷凝器冷却水进口与二级冷凝器冷却水出口相连，一级冷凝器冷却水出口与外部管网相连。

3.根据权利要求1所述的再增压汽化的吸收式制冷系统，其特征在于，所述吸收器的贫液入口与减压阀出口相连，且吸收器富液与一级增压泵进口相连，一级增压泵出口与发生器富液进口相连，减压阀门进口与发生器贫液出口相连，二级冷凝器制冷剂出口分成两股，一股与二级节流阀进口相连，另一股与二级增压泵进口相连。

4.根据权利要求3所述的再增压汽化的吸收式制冷系统，其特征在于，所述吸收器冷却水进口与外部管网相连，冷却水出口与外部冷却塔回水相连。

5.根据权利要求2所述的再增压汽化的吸收式制冷系统，其特征在于，所述汽化器采用缠绕管式换热器、降膜式换热器或釜式换热器中的一种。

6.根据权利要求1所述的再增压汽化的吸收式制冷系统，其特征在于，所述一级引射器和二级引射器均采用气气引射器。

7.一种如权利要求1-6任意所述再增压汽化的吸收式制冷系统的冷态启动方法，其特征在于，所述冷态启动方法应用于系统冷状态时的启动，步骤包括：

（1）启动二级冷凝器、一级冷凝器、吸收器的冷却水循环以及开启一级蒸发器的载冷剂循环；

（2）当二级冷凝器的冷却水进水、吸收器的冷却水进水和一级蒸发器的载冷剂出剂达到设定流量、设定压力和设定温度时，打开汽化器和发生器的热源进口；

（3）当进入汽化器和发生器的热源达到设定流量、设定压力和设定温度时，启动一级增压泵、二级增压泵，当发生器析出的气态制冷剂压力、温度以及富液的压力和温度达到设定条件时，依次开启减压阀、一级节流阀和二级节流阀，从而建立起制冷循环。

8.一种如权利要求1-6任意所述再增压汽化的吸收式制冷系统的热态启动方法，其特征在于，所述热态启动方法应用于所述系统在运行过程中需要短暂关闭后的重新启动，步骤包括：

（1）当过冷器的制冷剂压力以及发生器析出的气态制冷剂压力、温度达到设定条件时，依次开启二级冷凝器、吸收器的冷却水进口以及一级蒸发器的载冷剂进口；

（2）再启动一级增压泵、二级增压泵，同时开启减压阀，一级节流阀，二级节流阀，最后开启汽化器的热源进口，从而建立制冷循环。

9.一种再增压汽化的吸收式制冷工艺，利用如权利要求1-6任意所述再增压汽化的吸收式制冷系统，其特征在于，包括以下步骤：

开启一级冷凝器、二级冷凝器冷却水管线，建立冷凝器冷却水循环，开启吸收器冷却水管线，建立吸收器冷却水循环，打开汽化器和发生器热源管线，引入热源，加热后发生器温度压力升高；当发生器压力升高至设定值时，启动一级增压泵，建立溶液循环；

二级冷凝器具有一定液位时，启动二级增压泵，泵入汽化器气化，气化后的制冷剂蒸汽进入一级引射器中做功，做功后的制冷剂蒸汽进入一级冷凝器中冷凝，打开二级节流阀，引入制冷剂蒸汽进入过冷器，打开一级节流阀引制冷剂入一级蒸发器，打开载冷剂管线，系统开始制冷；

其中，当系统负荷上升时，提高汽化器热源进口开度，增加一级增压泵与二级增压泵流量，提高溶液循环量与制冷剂循环速率，引射泵做功增加，进入蒸发器制冷剂流量进一步增加，温度进一步降低，系统制冷量增加。

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