CN215176162U - 一种制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制冷系统，属于制冷技术领域，该制冷系统包括换热装置和至少一个制冷机组；所述换热装置包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，制冷机组包括吸收器、发生器、蒸发器和冷凝器，工艺介质和发生器的冷媒在流经第三换热器时相互换热，发生器的冷媒吸收工艺介质的余热，使得工艺介质初步降温，之后，工艺介质再与循环冷却水在第二换热器中换热，得到二次降温。之后，工艺介质再与蒸发器的冷媒在第一换热器中换热，得到深度降温。该系统能高效地将工艺介质降温到工艺所需温度，而且降温过程耗电量小、经济性好。

Description

一种制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，特别涉及一种制冷系统。

背景技术

工业生产过程中，有些可回收利用的工艺介质的温度较高，需要对其进行降温后方可再次利用，比如，自一些设备的原料压缩机排出的二氧化碳气体的温度约为175℃，为了对这部分二氧化碳气体进行回收利用，需要先通过循环冷却水将其降温至40℃左右，再利用纯电驱动型换热装置将其降温到零下10度或更低的温度。

中国专利CN109114840A公开了一种吸收式热泵处理设备，其公开的技术方案只能将工艺介质降低至40摄氏度左右，无法获得更低的温度。

而且现有的方式对工艺介质进行降温，降温过程耗电量大，经济性不好。

实用新型内容

本实用新型提供一种制冷系统，能高效地将工艺介质制冷降温到工艺所需温度，而且降温过程耗电量小、经济性好。

具体的，该制冷系统包括换热装置和至少一个制冷机组；所述换热装置包括第一换热器、第二换热器、第三换热器，预设温度的工艺介质流经所述第一换热器，与所述第一换热器导热接触；所述制冷机组包括吸收器、发生器、蒸发器和冷凝器，所述蒸发器的冷媒进出口与所述第一换热器连通，从而借助第一换热器实现蒸发器内冷媒与工艺介质的换热，实现对工艺介质的制冷降温。

所述第二换热器与循环冷却水系统连通，所述第二换热器布置在所述第一换热器上游，以便所述工艺介质先流经所述第二换热器经循环冷却水降温到预设温度后再流经所述第一换热器。利用循环水做冷却介质的第二换热器处于整个换热过程的中间环节，其后还有更低温度的第一换热器，第二换热器仅是为了使工艺介质温度达到第一换热器的设计工作温度，就方案整体而言，可以将170摄氏度左右的气态二氧化碳的温度降低至8摄氏度左右。

所述发生器的冷媒进出口与所述第三换热器连通，所述第三换热器布置在所述第二换热器上游，以便所述工艺介质先流经所述第三换热器与所述发生器的冷媒换热后再流经所述第二换热器。设置第三换热器，利用发生器的冷媒通过第三换热器对工艺介质进行初步降温，这样设计能降低循环冷却水的用量，更利于降低工艺成本，且能使工艺介质的余热得到更充分的回收利用。

所述发生器和吸收器之间通过溶液管道连通，所述溶液管道上设有溶液热交换器。由于本方案整体上可以将一两百度的工艺介质降低到接近零下或零下的温度，故第一换热器和第三换热器之间工艺介质的温差能达到一两百摄氏度，故在发生器与吸收器之间的溶液管道上设置溶液热交换器，可以进一步提高流向发生器的溶液温度，降低流向吸收器的溶液温度，使得整个系统的工作效率更佳高效，能源利用率更高。

吸收器的循环冷却水入口连接外部循环冷却水水源，吸收器的循环冷却水出口连接冷凝器的循环冷却水入口，冷凝器的循环冷却水出口连接外部循环冷却水冷却装置；

第二换热器的循环冷却水入口连接外部循环冷却水水源，第二换热器的循环冷却水出口连接外部循环冷却水冷却装置。

循环水的流向次序是基于工况需求决定的，如此设计才能确保系统整体的工况平衡。

在上述技术方案基础上，还可以做如下改进：

进一步地，所述制冷机组还包括压缩机和与所述压缩机相连的蒸发冷凝器。所述压缩机的入口连接蒸发器的冷媒出口，所述压缩机的出口连接所述蒸发冷凝器的冷媒入口，所述蒸发冷凝器的冷媒出口连接所述蒸发器的冷媒入口。

采用上述进一步的技术方案，除了可以借助吸收能外，还可以借助压缩机提供的压缩能，进而获得更多的冷量，能够将工艺介质的温度降低到零下十度甚至更低的温度。

本方案采用吸收式制冷机组或者混动式制冷机组的冷媒对工艺介质进行降温，相比采用纯电驱动型换热装置对工艺介质进行降温而言，不仅耗电量低，而且能充分吸收工艺介质的余热，实现二次利用，经济性更好。

附图说明

图1为本实用新型提供的制冷系统一种实施例的示意图；

图2为本实用新型提供的制冷系统另一种实施例的示意图。

其中：

1、换热装置；11、第一换热器；12、第二换热器；13、第三换热器；

2、制冷机组；21、发生器；22、蒸发器；23、吸收器；24、冷凝器；25、压缩机；26、蒸发冷凝器；27、溶液热交换器。

具体实施方式

为了使本技术领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。所谓冷媒，又称冷却介质，系统中存在多个相对独立的供冷媒循环的空间，下文中对独立空间中的冷媒以第一冷媒、第二冷媒、第三冷媒的形式进行区分，其中的“第一”“第二”“第三”表示循环空间的不同，但具体到冷媒本身的物质，实际应用时可能是同一种物质，也可能是不同物质，具体取决于系统工况。下面结合附图讲解系统工作原理：

实施例1：

如图1所示，该制冷系统包括换热装置1和制冷机组2。图示实施例中，每个换热装置1仅与一个制冷机组2连通，在其他实施例中，每个换热装置1也可同时与多个制冷机组2连通。

换热装置1包括第一换热器11，第二换热器12和第三换热器13，第一换热器11为低温换热器，第二换热器12为中温换热器，第三换热器13为高温换热器；

第三换热器13与制冷机组2的发生器21的第二冷媒进出口连通，第三换热器13布置在第二换热器12上游，第二换热器12与循环冷却水系统连通，第二换热器12布置在第一换热器11上游，由此使得工艺介质先流经第三换热器13再流经第二换热器12再流经第一换热器11，预设温度的工艺介质流经第一换热器11时，与第一换热器11内的第一冷媒进行热交换。

制冷机组2为吸收式，即完全利用吸收能作为驱动，而不设压缩机25，制冷机组2包括吸收器23、蒸发器22、冷凝器24和发生器21。

蒸发器22的第一冷媒进出口与第一换热器11连通，使得蒸发器22中的第一冷媒流经第一换热器11，工艺介质和蒸发器22中的第一冷媒在流经换热装置1时相互换热，蒸发器22中的第一冷媒吸收工艺介质的热量，使得工艺介质被降温。

由于第一冷媒的工作温度范围有限，若工艺介质的温度远远超过第一冷媒正常的工作温度，则让工艺介质直接与蒸发器22中的第一冷媒换热会导致蒸发器22中的第一冷媒过热，因而，可以让工艺介质在蒸发器22中的第一冷媒换热前，先将工艺介质降温到预设温度。

工艺介质可以是二氧化碳气体或者其他需要降温的介质。冷媒可以是水。

本例中以工艺介质是175℃的二氧化碳气体，第一冷媒选择水为例：先利用第三换热器13和第二换热器12将二氧化碳气体的温度降低到50℃左右，然后再让二氧化碳气体流经第一换热器11，蒸发器22中的循环介质蒸发吸收蒸发器22中第一冷媒的热量，使得从蒸发器22排出的第一冷媒的温度低于50℃，从而在第一冷媒流经第一换热器11时能充分吸收工艺介质二氧化碳气体的热量，将二氧化碳气体温度降低。

请注意，本例中蒸发器22内换热管外部为循环介质，蒸发器22内换热管内部为第一冷媒，两者之间被换热管物理隔离，仅可以实现热量的交换。

工艺介质和发生器21中的第二冷媒在流经第三换热器13时相互换热，发生器21中的第二冷媒吸收工艺介质的余热，使得工艺介质初步降温。之后，工艺介质再与循环冷却水在第二换热器12中换热，得到二次降温，二次降温后工艺介质能达到上述预设温度。之后，工艺介质再与蒸发器22中的第一冷媒在第一换热器11中换热，得到深度降温。

设置第三换热器13，利用发生器21的第二冷媒通过第三换热器13对工艺介质进行初步降温，这样设计能降低循环冷却水的用量，更利于降低工艺成本，且能使工艺介质的余热得到更充分的回收利用。

本例中，制冷机组2采用水作为循环介质，采用溴化锂溶液作为吸收剂，浓的吸收剂会吸收气态的水（即循环介质）形成稀的吸收剂，溴化锂溶液作为一种载体，带动循环介质在系统中循环，其循环过程解析如下：

发生器21中的第二冷媒通过第三换热器13吸收工艺介质的余热，以该余热作为驱动，使得发生器21中的溴化锂稀溶液中的部分水（即循环介质）蒸发形成水蒸气，形成的水蒸气排至冷凝器24，水蒸气在冷凝器24内凝结成液态水流入蒸发器22，同时发生器21内的溴化锂稀溶液因为部分水分蒸发成为溴化锂浓溶液，溴化锂浓溶液流入吸收器23。

蒸发器22中的第一冷媒通过第一换热器11吸收工艺介质的余热，蒸发器22中的液态水（即循环介质）吸收第一冷媒的潜热蒸发形成水蒸气，形成的水蒸气被吸收器23中的溴化锂浓溶液吸收，溴化锂浓溶液因此成为溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液再次返回发生器21重复上述蒸发变浓过程。

所述发生器21和吸收器23之间通过溶液管道连通，所述溶液管道上设有溶液热交换器27，即吸收器23内的溴化锂稀溶液在返回发生器21的过程中会与从发生器21中流向吸收器23的溴化锂浓溶液在溶液热交换器27内进行一次热交换，提升排向发生器21内的溴化锂稀溶液的温度，降低流向吸收器23的溴化锂浓溶液的温度，以进一步提高系统的工作效率。

在吸收器23中，溴化锂浓溶液吸收蒸发器22排出的水蒸气时溶液温度升高，为避免溴化锂溶液温度过高导致吸收力下降，在吸收器23中通入循环冷却水，以冷却溴化锂溶液，循环冷却水自吸收器23排出后进入冷凝器24，继续冷却冷凝器24中的来自发生器21的水蒸气，使得这部分水蒸气冷凝为液态水，液态水进入蒸发器22，以便蒸发器22重复上述蒸发过程。

本例中循环介质和第一冷媒在蒸发器22内实现热交换，然后第一冷媒和工艺介质在第一换热器11内实现热交换。利用循环水做冷却介质的第二换热器12处于整个换热过程的中间环节，其后还有更低温度的第一换热器11，第二换热器12仅是为了使工艺介质温度达到第一换热器11的设计工作温度，本例中第一冷媒为5度以下的冷水，第二冷媒为蒸汽或者65度以上的热水，系统整体可以将175℃的二氧化碳气体冷却到5摄氏度左右。

需说明，本文所述的第一换热器11、第二换热器12和第三换热器13的低温、中温、高温是相对而言，不限定具体的工作温度。

实施例2：

如图2所示，制冷机组2为混动式，即除了设置吸收器23、蒸发器22、冷凝器24、发生器21外，还设置压缩机25和蒸发冷凝器26，以便在第一换热器11位置获得更低的温度。

第一换热器11与蒸发器22的第一冷媒进出口连通；第三换热器13与制冷机组2的发生器21的第二冷媒进出口连通；蒸发器22与蒸发冷凝器26的第三冷媒进出口连通，压缩机25设置在第三冷媒的循环管路上。

所述压缩机25的入口连接蒸发器22的第三冷媒出口，所述压缩机25的出口连接所述蒸发冷凝器26的第三冷媒入口，所述蒸发冷凝器26的第三冷媒出口连接所述蒸发器22的第三冷媒入口；冷凝器24中凝结的液态水进入蒸发冷凝器26内，本例中的系统既利用吸收能作为驱动，也利用压缩机25的机械能作为驱动，这种配置制冷效果更佳，可以将二氧化碳的温度降低至零下。

本例中，第一冷媒为乙二醇溶液，第二冷媒为65℃左右的热水，第三冷媒采用R134a工质，学名为四氟乙烷。制冷机组2同样采用水作为循环介质，采用溴化锂溶液作为吸收剂。

冷凝器24中凝结的液态水进入蒸发冷凝器26内，压缩机25将蒸发器22排出的气态第三冷媒进行压缩，压缩过程气态第三冷媒体积缩小，温度上升，高温的气态第三冷媒进入蒸发冷凝器26内，与蒸发冷凝器26内的液态水进行热交换，蒸发冷凝器26内的液态水吸收高温气态第三冷媒的热量蒸发形成水蒸气，同时高温气态第三冷媒凝结成低温的液态第三冷媒，蒸发冷凝器26内生成的水蒸气会被吸收器23内的溴化锂浓溶液吸收，吸收器23内的溴化锂浓溶液因为吸收了水蒸气变成溴化锂稀溶液，返回发生器21；蒸发冷凝器26内换热后得到的低温液态第三冷媒进入蒸发器22内，与蒸发器22内的第一冷媒进行热交换，降低温度后的第一冷媒再进入第一换热器11，在第一换热器11内吸收工艺介质的热量，从而降低工艺介质的温度，蒸发器22内的液态第三冷媒吸收第一冷媒的热量再次变成高温气态第三冷媒，进入压缩机25内，依次循环往复。

本例中，蒸发器22内换热管内部为第一冷媒，蒸发器22内换热管外部为第三冷媒，两者由换热管进行物理隔离，仅能实现热量交换。

蒸发冷凝器26内换热管内部为第三冷媒，蒸发冷凝器26内换热管外部为循环介质（即水）。

本例所示系统的其余部分的工作过程与实施例1一样，在此不再赘述。

采用吸收式制冷机组或者混动式制冷机组的冷媒对工艺介质进行降温，相比采用纯电驱动型换热装置而言，不仅耗电量低，而且能充分吸收工艺介质的余热，实现二次利用，经济性更好。

以上对本实用新型所提供的制冷系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种制冷系统，包括换热装置（1），所述换热装置（1）包括第一换热器（11），第二换热器（12），第三换热器（13），预设温度的工艺介质与所述第一换热器（11）导热接触，其特征在于，还包括至少一个制冷机组（2）；所述制冷机组（2）包括吸收器（23）、发生器（21）、蒸发器（22）和冷凝器（24），所述蒸发器（22）的冷媒进出口与所述第一换热器（11）连通；

所述第二换热器（12）与循环冷却水系统连通，所述第二换热器（12）布置在所述第一换热器（11）上游；

所述发生器（21）的冷媒进出口与所述第三换热器（13）连通，所述第三换热器（13）布置在所述第二换热器（12）上游；

所述发生器（21）和吸收器（23）之间通过溶液管道连通，所述溶液管道上设有溶液热交换器（27）；

所述吸收器（23）的循环冷却水入口连接外部循环冷却水水源，所述吸收器（23）的循环冷却水出口连接所述冷凝器（24）的循环冷却水入口，所述冷凝器（24）的循环冷却水出口连接外部循环冷却水冷却装置。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷机组（2）还包括压缩机（25）和与所述压缩机（25）相连的蒸发冷凝器（26），所述压缩机（25）的入口连接蒸发器（22）的冷媒出口，所述压缩机（25）的出口连接所述蒸发冷凝器（26）的冷媒入口，所述蒸发冷凝器（26）的冷媒出口连接所述蒸发器（22）的冷媒入口。

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