CN203323450U - 氨水吸收式冷功联供系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种氨水吸收式冷功联供系统，氨动力/制冷循环系统吸收器ABS2出口溶液经分流器SP3分流出一股溶液经泵P2加压后经开关S3与吸收式制冷循环系统的溶液在混合器MX1混合，经溶液热交换器SHE加热后送至发生器DE；氨动力/制冷循环系统中精馏塔REC1出口送出的稀溶液在换热器HE2换热后经膨胀阀V1在分流器SP2分出的一股溶液经开关S2与吸收式制冷系统的发生器DE出口溶液在混合器MX2混合进入吸收器ABS3中；吸收器ABS3出口的溶液在分流器SP4分出一股溶液经开关S1进入吸收器ABS1中；两系统通过S1、S2及S3的开闭实现耦合运行或独立运行。

Description

氨水吸收式冷功联供系统
技术领域
本实用新型涉及一种中低温余热回收利用技术，尤其涉及氨水吸收式冷功联供系统。
背景技术
为充分利用内燃机、燃气轮机和燃料电池等排气中的废热，目前多采用各类热力循环进行余热回收利用，例如基于Kalina的氨水吸收式动力与制冷循环方式，通过增加一个精馏装置来提高氨蒸汽浓度，因此可同时输出功和冷。然而，该类循环的输出冷功比的调节能力较差。在分布式供能系统中，用户所需的功冷等负荷在不同季节和不同时刻是经常变化的，这要求分布式供能系统具有良好的负荷调节能力。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种氨水吸收式冷功联供系统，从而满足对功冷负荷比例调节要求高的分布式供能领域。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种氨水吸收式冷功联供系统，它包括氨动力/制冷循环系统和吸收式制冷循环系统；其中，氨动力/制冷循环系统含有一个蒸发器EVA1以及吸收器ABS1和吸收器ABS2；吸收式制冷循环系统含有一个蒸发器EVA2以及吸收器ABS3；吸收器ABS2出口溶液经分流器SP3分流出的一股溶液经泵P2加压后通过开关S3与吸收式制冷循环系统的溶液在混合器MX1混合，然后经溶液热交换器SHE加热后被送至发生器DE；从氨动力/制冷循环系统中精馏塔REC1出口送出的稀溶液在换热器HE2换热后经膨胀阀V1节流后在分流器SP2分出的一股溶液经开关S2与吸收式制冷系统的发生器DE出口溶液在混合器MX2混合进入吸收器ABS3中；从吸收器ABS3出口的溶液在分流器SP4分出一股溶液经开关S1进入吸收器ABS1中；氨动力/制冷循环系统和吸收式制冷循环系统通过S1、S2及S3的开闭实现耦合运行或独立运行。
所述氨动力/制冷循环系统还包括换热器HE1、锅炉、冷凝器CON1、再沸器REB以及透平，精馏塔REC1顶部输出管路与冷凝器CON1连接，输出管路还与蒸发器EVA1连接，蒸发器EVA1与吸收器ABS2连接，吸收器ABS2与分流器SP3连接，分流后的另一路经泵P3送入锅炉，锅炉经透平与换热器和HE1连接，换热器HE1与吸收器ABS1连接，吸收器ABS1经泵P1与分流器SP1连接，分流器SP1分别与吸收器ABS2和换热器HE1连接；换热器HE1与换热器HE2连接，换热器HE2与精馏塔REC1连接，精馏塔REC1底部经再沸器REB与换热器HE2连接；分流器SP2还分别与开关S2以及膨胀阀V4连接，膨胀阀V4与吸收器ABS1连接；吸收器ABS1还与开关S1连接。
所述吸收式制冷循环系统还包括精馏器REC2、冷凝器CON2和预冷器PREC，发生器DE与精馏塔REC2连接，精馏塔REC2与冷凝器CON2连接，冷凝器CON2与预冷器PREC连接，预冷器PREC与蒸发器EVA2连接；同时，预冷器PREC还与吸收器ABS3连接；发生器DE与溶液热交换器SHE连接，溶液热交换器SHE一路经膨胀阀V6、混合器MX2与吸收器ABS3连接，另一路经混合器MX1、泵P4、分流器SP4与吸收器ABS3连接；分流器SP4与开关S1连接，混合器MX1与开关S3连接；混合器MX2与开关S2连接。
该复合循环系统采用两个蒸发器进行制冷和三个吸收器吸热，氨动力/制冷循环和吸收式制冷循环既可以各自独立运行，也可以耦合运行：当S1、S2及S3处开关打开后，两个系统可各自独立运行；当系统S1、S2及S3处开关闭合后，则两个系统可耦合运行。该实用新型适合于对功冷负荷比例调节要求高的分布式供能领域。
本实用新型的有益效果是：当开关S3处氨液浓度大于进入吸收式制冷机的发生-蒸馏内的溶液浓度时，可降低精馏过程的热量消耗，从而可提高制冷效率的制冷效率。由于从分流器SP2出来的富水溶液在开关S2处氨浓度低于吸收器III内部氨浓度（即膨胀阀V6处氨浓度），将降低吸收式制冷机吸收器的能耗，系统效率也可以提高。另外，从吸收器III出来进入氨动力/制冷循环的氨溶液浓度低于吸收器I出口的基本溶液浓度时，亦可提高氨动力/制冷循环的工作效率。当三股溶液处于平衡时新系统可稳定工作。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
图1中，本实用新型包括氨动力/制冷循环系统和吸收式制冷循环系统其中氨动力/制冷循环系统含有一个蒸发器EVA1以及吸收器ABS1和吸收器ABS2；吸收式制冷循环系统含有一个蒸发器EVA2以及吸收器ABS3。
氨动力/制冷循环系统还包括换热器HE1、锅炉、冷凝器CON1、再沸器REB以及透平，精馏塔REC1顶部输出管路与冷凝器CON1连接，输出管路还与蒸发器EVA1连接，蒸发器EVA1与吸收器ABS2连接，吸收器ABS2与分流器SP3连接，分流器SP3分流后的另一路经泵P3送入锅炉，锅炉经透平与换热器HE1连接，换热器HE1与吸收器ABS1连接，吸收器ABS1经泵P1与分流器SP1连接；分流器SP1还分别与吸收器ABS2和换热器HE1连接；换热器HE1与换热器HE2连接，换热器HE2与精馏塔REC1连接，精馏塔REC1底部经再沸器REB与换热器HE2连接；换热器HE2还经膨胀阀V1与分流器SP2连接，分流器SP2分别与开关S2以及膨胀阀V4连接，膨胀阀V4与吸收器ABS1连接；吸收器ABS1还与开关S1连接。
吸收式制冷循环系统还包括精馏塔REC2、冷凝器CON2和预冷器PREC，发生器DE与精馏塔REC2连接，精馏塔REC2与冷凝器CON2连接，冷凝器CON2与预冷器PREC连接；预冷器PREC与蒸发器EVA2连接；同时，预冷器PREC还与吸收器ABS3连接；发生器DE与溶液热交换器SHE连接，溶液热交换器SHE一路经膨胀阀V6混合器MX2与吸收器ABS3连接，另一路经混合器MX1、泵P4、分流器SP4与吸收器ABS3连接；分流器SP4与开关S1连接，混合器MX1与开关S3连接；混合器MX2与开关S2连接。
吸收器ABS2出口溶液经分流器SP3分流出的一股溶液经泵P2加压后通过开关S3与吸收式制冷循环系统的溶液在混合器MX1混合，然后经溶液热交换器SHE加热后被送至发生器DE；从氨动力/制冷循环系统中精馏塔REC1出口送出的稀溶液在换热器HE2换热后经膨胀阀V1节流后在分流器SP2分出的一股溶液经开关S2与吸收式制冷系统的发生器DE出口溶液在混合器MX2混合进入吸收器ABS3中；从吸收器ABS3出口的溶液在分流器SP4分出一股溶液经开关S1进入吸收器ABS1中；氨动力/制冷循环系统和吸收式制冷循环系统通过S1、S2及S3的开闭实现耦合运行或独立运行。
应用举例：表1系统初始值
Figure BDA00003232278100031
开关调节
开关S1,S2，S3调节策略如下：当开关S1,S2，S3打开时，系统处于联供状态；当S1打开时，将34处的一部分溶液送至吸收器ABS1中，氨水流量由流量计FM1计量，分流比SR1调节范围在0-1之间；当S2打开时，将17处的一部分溶液送至混合器MX2中，氨水流量由流量计FM2计量，分流比SR2调节范围在0-0.14之间；当S3打开时，将9处的一部分溶液送至混合器MX1中，氨水流量由流量计FM3计量，分流比SR3调节范围在0-0.8之间。
表2-4中结果由以下公式计算得出：
吸收式制冷系统的性能系数定义为制冷量与输入热量的比值，即：
COP=QE2/QGE  （1）
式中，QE2:吸收式制冷系统的制冷量，kW；QGE:吸收式制冷系统发生器输入热量，kW。
功冷联供循环的供冷效率和冷电联供效率分别为：
ηCooling,APC=QE1/QAPC，ηAPC=(QE1+Wturbine)/QAPC  （2）
式中，ηCooling,APC和ηAPC分别为氨动力/制冷循环的供冷效率和冷电联供效率，QAPC为输入热量，kW；QE1:制冷量，kW；Wturbine:净输出功率，kW。
复合循环系统的发电效率，总能利用效率和冷功比分别表示为：
ηElec,Total=Wturbine/(QAPC+QACS+ΣWP)  （3）
ηTotal=(Wturbine+QE1+QE2)/(QAPC+QACS+ΣWP)  （4）
ηC/E=(QE1+QE2)/Wturbine  （5）
式中，ηElec,Total，ηTotal和ηC/E分别为复合循环系统的发电效率，总能利用效率和系统的冷功比；QACS为吸收式制冷系统输入热值，kW；ΣWP为系统泵耗，kW。
分流比:
SR1定义为从34处抽出的一股氨水质量流量mf1与34点的质量流量m34之比，即：
SR1=mf1/m34  （6）
SR2定义为从17处抽出的一股氨水质量流量mf2与17点的质量流量m17之比，即：
SR2=mf2/m17  （7）
SR3定义为从9处抽出的一股氨水质量流量mf3与9点的质量流量m9之比，即：
SR3=mf3/m9  （8）
为了使联供系统稳定运行，必须满足以下条件:
mf1=mf2+mf3  （9）
表2分供系统与联供系统性能比较
Figure BDA00003232278100051
循环初始参数如表1所示，计算结果表明，当保持其他参数不变，只改变分流比时（SR1=0.58,SR2=0.11，SR3=0.7），制冷系统的COP、复合系统总效率及系统冷功比分别由0.5183、0.3578和1.709增加至0.5543、0.3788和2.678，如表2所示。说明了系统的冷功比可以调节，且经济性比分供系统要好，相关循环参数如表3和表4所示。
表3分供工况下循环各点参数（SR1=SR2=SR3=0）
Figure BDA00003232278100052
Figure BDA00003232278100061
表4联供工况下循环各点参数（SR1=0.58,SR2=0.11,SR3=0.7）
Figure BDA00003232278100062
Figure BDA00003232278100071

Claims (3)

1.一种氨水吸收式冷功联供系统，其特征是，它包括氨动力/制冷循环系统和吸收式制冷循环系统；其中，氨动力/制冷循环系统含有一个蒸发器EVA1以及吸收器ABS1和吸收器ABS2；吸收式制冷循环系统含有一个蒸发器EVA2以及吸收器ABS3；吸收器ABS2出口溶液经分流器SP3分流出的一股溶液经泵P2加压后通过开关S3与吸收式制冷循环系统的溶液在混合器MX1混合，然后经溶液热交换器SHE加热后被送至发生器DE；从氨动力/制冷循环系统中精馏塔REC1出口送出的稀溶液在换热器HE2换热后经膨胀阀V1节流后在分流器SP2分出的一股溶液经开关S2与吸收式制冷系统的发生器DE出口溶液在混合器MX2混合进入吸收器ABS3中；从吸收器ABS3出口的溶液在分流器SP4分出一股溶液经开关S1进入吸收器ABS1中；氨动力/制冷循环系统和吸收式制冷循环系统通过S1、S2及S3的开闭实现耦合运行或独立运行。
2.如权利要求1所述的氨水吸收式冷功联供系统，其特征是，所述氨动力/制冷循环系统还包括换热器HE1、锅炉、冷凝器CON1、再沸器REB以及透平，精馏塔REC1顶部输出管路与冷凝器CON1连接，输出管路还与蒸发器EVA1连接，蒸发器EVA1与吸收器ABS2连接，吸收器ABS2与分流器SP3连接，分流后的另一路经泵P3送入锅炉，锅炉经透平与换热器和HE1连接，换热器HE1与吸收器ABS1连接，吸收器ABS1经泵P1与分流器SP1连接，分流器SP1分别与吸收器ABS2和换热器HE1连接；换热器HE1与换热器HE2连接，换热器HE2与精馏塔REC1连接，精馏塔REC1底部经再沸器REB与换热器HE2连接；分流器SP2还分别与开关S2以及膨胀阀V4连接，膨胀阀V4与吸收器ABS1连接；吸收器ABS1还与开关S1连接。
3.如权利要求1所述的氨水吸收式冷功联供系统，其特征是，所述吸收式制冷循环系统还包括精馏器REC2、冷凝器CON2和预冷器PREC，发生器DE与精馏塔REC2连接，精馏塔REC2与冷凝器CON2连接，冷凝器CON2与预冷器PREC连接，预冷器PREC与蒸发器EVA2连接；同时，预冷器PREC还与吸收器ABS3连接；发生器DE与溶液热交换器SHE连接，溶液热交换器SHE一路经膨胀阀V6、混合器MX2与吸收器ABS3连接，另一路经混合器MX1、泵P4、分流器SP4与吸收器ABS3连接；分流器SP4与开关S1连接，混合器MX1与开关S3连接；混合器MX2与开关S2连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103267384A (zh) * 2013-05-22 2013-08-28 山东大学 一种输出冷功比可调的氨动力/制冷复合循环系统
CN107906782A (zh) * 2017-10-30 2018-04-13 山东大学 一种双吸收型功冷联供循环系统及其方法

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