DE3507539A1 - Method for saving external heat and cooling water in two-stage absorption processes - Google Patents

Method for saving external heat and cooling water in two-stage absorption processes

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Eva Dr.-Ing. DDR 3014 Magdeburg Fricke
Hans Dr.-Ing. DDR 3031 Magdeburg Förster
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Peter Dipl.-Ing. DDR 3080 Magdeburg Segeletz
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SCHWERMASCH LIEBKNECHT VEB K
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    • F25B15/12—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with resorber
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Abstract

The invention relates to a method for saving external heat and cooling water in two-stage absorption refrigeration processes with a low-pressure and a high-pressure circuit, in which the working medium vapours of the low-pressure desorber are absorbed in a resorber. In this case, it is the aim of the invention to reduce the external-heat and cooling-water requirement of the entire installation by regenerative uncoupling of heat at the hot end of the resorber, this uncoupled heat being intended to cover for reaching the boiling states of the rich solutions before entering the respective desorber. According to the invention, this is achieved by the resorber consisting at its hot end of one or two separate preresorbers, in which the rich solution absorbs process-internal heat and downstream of which resorber(s) at the cold end a main resorber cooled with cooling water is connected. The invention can be used in all thermodynamic absorption processes with two solution circuits, in which the desorbers are executed as pipe columns and have great degassing widths. <IMAGE>

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Fremdwärme- und Kühlwassereinsparung bei zweistufigen AbsorptionskälteprozessenProcess for saving external heat and cooling water with two-stage Absorption refrigeration processes

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freadwärme- und Kühlwassereinsparung bei zweistufigen Absorptionskälteprozessen, die einen Niederdruck- und einen Hochdruckkreislauf aufweisen und bei denen die Arbeitsmitteldämpfe des Hiederdruckdesorbers in einem Resorber absorbiert werden, wobei sich die in den Desorbern zu entgasenden reichen Lösungen und die im Resorber aufzusättigende Lösung in der Rieselphase befinden· Das Verfahren ist weiterhin auch bei anderen thermodynamischen Absorptionsprozessen mit zwei Lösungskreisläufen einsetzbar, bei denen die Desorber als Rohrkolonnen ausgeführt sind und große Entgasungsbreiten aufweisen.The invention relates to a method for saving heat and cooling water in two-stage absorption refrigeration processes that have a low-pressure and a high-pressure circuit and where the working fluid vapors of the low pressure desorber are absorbed in a resorber, with those in the desorbers The rich solutions to be degassed and the solution to be saturated in the resorber are in the trickle phase The method can also be used in other thermodynamic absorption processes with two solution cycles, in which the desorbers are designed as tubular columns and have large degassing widths.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristics of the known technical solutions

Es ist ein Verfahren zur Verbesserung des inneren Wärmeaustausches in Absorptionskältekreisprozessen bekannt, bei dem söge? nannte Temperaturwechsler eingesetzt werden· Dabei gibt die heiße arme Lösung einen Teil ihrer Wärme an die aus den Absorber korn-It is a method of improving internal heat exchange known in absorption refrigeration cycle processes where so? so-called temperature changers are used · This gives the hot poor solution transfers part of its heat to the grain from the absorber

I 3I. 3

mende kalte reiche Lösung ab· Bei großen Entgasungsbreiten im Desorber treten dabei aber große Mengen- und Temperaturunterschiede zwischen der reichen und armen Lösung auf, die zu energetischen Verlusten führen· (Buch: Altenkirch: Absorptionskältemaschinen, 1954» S· 76)Exhausting cold rich solution · With large degassing widths In the desorber, however, there are large differences in quantity and temperature between the rich and poor solutions that lead to energetic losses (book: Altenkirch: Absorption chillers, 1954 »S 76)

Zur Verbesserung dieser bekannten Einkopplung des Wärmeinhaltes armer Lösungen wurde in der Patentanmeldung WP F 25 B/ 251 261-0 vorgeschlagen, den Wärmeinhalt vorhandener Wärmeträger - also auch der armen Lösung - zur Wärmeeinkopplung am kalten Ende von Rieseldesorbera heranzuziehen· Dazu wird die zu entgasende reiche Lösung von einem Zwischenboden mit Gasdurchtrittskamin eines stehenden Desorbers entnommen, einem externen, liegenden Rieselentgaser zugeführt und dort zum Teil entgast· Die flüssige Phase wird nach der Teilentgasung unterhalb dieses Zwischenbodens und die gasförmige Phase darüber wieder in den Desorber zurückgeführt·To improve this known coupling of the heat content of poor solutions, patent application WP F 25 B / 251 261-0 suggested the heat content of existing heat carriers - so also the poor solution - to use for heat coupling at the cold end of Rieseldesorbera · This is done the rich solution to be degassed is taken from an intermediate floor with a gas passage chimney of a standing desorber, a external, horizontal trickle deaerator fed in and partly degassed there · The liquid phase is after the partial degassing below this intermediate floor and the gaseous phase above it is returned to the desorber

Bei diesem vorgeschlagenen Verfahren zur Verminderung des Fremdwärme- und Kühlwasserbedarfs bei thermodynamischen Sorptionskreisprozessen kann jedoch ein Wärmedefizit bei der reichen Lösung entstehen·In this proposed method for reducing the external heat and cooling water requirement in thermodynamic sorption cycle processes however, a heat deficit can arise with the rich solution

Das sogenannte "Übergreifen der Temperaturen", bei dem die Resorptionsanfangstemperatur größer ist als die Desorptionsanfangstemperatur und die am heißen Ende des Resorbers anfallende Wärme direkt zur Desorption benutzt wird, läßt sich in der Praxis kaum verwirklichen (Buch: Altenkirch: Absorptionskältemaschinen, 1954, S. 63)· The so-called "overlapping of temperatures", at which the The initial resorption temperature is greater than the initial desorption temperature and the temperature at the hot end of the resorber Heat is used directly for desorption, can hardly be realized in practice (book: Altenkirch: Absorption chillers, 1954, p. 63)

Die dafür notwendige Beheizung der Desorption mittels der Absorptionsflüssigkeit zieht große apparative Probleme nach sich und verletzt in der Rieselphase das Prinzip des Gegenstromes· Beim Einsatz eines zwischen Resorber und Niederdruckdesorber kreisenden Wärmeträgers treten energetische Verluste durch die Existenz zweier endlicher Temperaturdifferenzen auf, einerseits zwischen dem heißen Ende des Resorbers und dem Kreis-The necessary heating of the desorption by means of the absorption liquid causes major problems in terms of apparatus and violates the countercurrent principle in the trickle phase When using a heat transfer medium circulating between the resorber and the low-pressure desorber, energetic losses occur the existence of two finite temperature differences, on the one hand between the hot end of the resorber and the circular

laufwärmeträger und andererseits zwischen dem Kreislaufwärmeträger und dem kalten Ende der Desorption· Ein "Übergreifen der Temperaturen" kann in der Praxis allerdings fast ausgeschlossen werden, da bei der normalen Auslegung einer Anlage eine derartige Situation der Temperaturen nicht auftritt· running heat transfer medium and on the other hand between the circuit heat transfer medium and the cold end of the desorption · In practice, however, "temperature spilling over" can almost can be excluded, since with the normal design of a system such a situation of temperatures does not occur.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, durch regenerative Auskopplung von Wärme am heißen Ende des Resorbers einer zweistufigen Absorptionskälteanlage deren Fremdwärme- und KUhlwasserbedarf zu senken· Dabei sollen die Wärmedefizite der reichen Lösungen zur Erreichung ihrer Siedezustände vor dem Eintritt in die jeweiligen Desorber durch die am heißen Ende des Resorbers anfallende Wärme mit mittlerem Temperaturniveau abgedeckt werden, damit diese Wärme im Prozeß verbleibt und nicht durch Kühlung abzuführen ist.The aim of the invention is to use regenerative extraction of heat at the hot end of the resorber of a two-stage absorption refrigeration system their external heat and cooling water requirements to lower · The aim is to reduce the heat deficits of the rich solutions in order to achieve their boiling states before entry covered in the respective desorber by the heat generated at the hot end of the resorber with a medium temperature level so that this heat remains in the process and cannot be removed by cooling.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplain the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem bei zweistufigen Absorptionskälteprozessen ein erheblicher Teil der im Resorber anfallenden Wärme mittleren Temperaturniveaus für die Beheizung des Prozesses zurückgewonnen und damit das Wärmedefizit der reichen Lösungen gedeckt werden kann, um so den Wärme- und Kühlwasserbedarf des Gesamtprozesses zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Resorber an seinem heißen, oberen Ende aus einem oder zwei separaten Vorresorbern besteht, in dem bzw. denen die reichen Lösungen prozeßinterne Wärme mittleren Temperaturniveaus aufnimmt bzw. aufnehmen, damit die reichen Lösungen in flüssig siedendem Zustand in den jeweiligen Desorber eintreten·The invention is based on the technical problem of a method to create, with the two-stage absorption cooling processes a considerable part of the accumulating in the resorber Heat recovered at medium temperature levels for heating the process and thus the heat deficit of the rich Solutions can be covered in order to reduce the heating and cooling water requirements of the overall process. According to the invention, this object is achieved in that the resorber at its hot, upper end consists of one or two separate Vorresorbern exists, in which or in which the rich solutions process internal heat medium temperature levels absorbs or absorbs so that the rich solutions enter the respective desorber in a liquid-boiling state

Dem kalten Ende des oder der Vorresorber ist ein mit Kühlwasser gekühlter Hauptresorber nachgeschaltet· Dabei wird die zum Resorber fließende arme Lösung des Hochdruckdesorbers bei der Anordnung von zwei Vorresorbern entsprechend dem an die jeweilige reiche Lösung abzugebenden Wärmeumsatz auf die beiden Vorresorber aufgeteilt.The cold end of the pre-reservoir (s) is followed by a main reservoir cooled with cooling water the poor solution of the high pressure desorber flowing to the resorber with the arrangement of two pre-absorbers according to the heat conversion to be transferred to the respective rich solution divided between the two pre-resorbers.

Durch die Nutzung der Überschußwärme am heißen Resorberende ist es möglich, die armen Lösungen der Desorber maximal abzukühlen, dabei die reichen Lösungen bis zum flüssig siedenden Zustand aufzuheizen und damit den Kühlwasserbedarf in den Absorbern und zugleich den Heizwärmebedarf in den Desorbern zu verringern·By using the excess heat at the hot end of the absorber, it is possible to cool down the poor solutions of the desorber as much as possible, thereby heating the rich solutions up to the liquid boiling state and thus the cooling water requirement in to reduce the absorbers and at the same time the heating requirement in the desorbers

AusführungsbeispielEmbodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden·The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

In der zugehörigen Zeichnung ist der zweistufige thermische Verdichter einer Absorptionskälteanlage mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckdesorber und außenliegenden Rieselentgasern dargestellt» wobei der Kälteteil der Anlage mit dem Absorbern und Verdampfern nicht in die Darstellung einbezogen wurden*The accompanying drawing shows the two-stage thermal compressor of an absorption refrigeration system with a low-pressure and a high pressure desorber and external trickle deaerators shown »whereby the refrigeration part of the system with the absorbers and evaporators are not included in the illustration became*

Die von den nicht dargestellten Absorbern kommende reiche Lösung 14* wird zunächst durch einen Temperaturwechsler 5lf geführt, nimmt dabei von der armen Lösung 3 Wärme auf, wird dann im Vorresorber 7f des Resorbers weiter aufgewärmt, im Temperaturwechsler 5* auf Siedetemperatur gebracht, anschließend in den Niederdruckdesorber 1* als reiche Lösung 2* geführt und dort entgast·The rich solution 14 * coming from the absorbers (not shown) is first passed through a temperature changer 5 lf, absorbs heat from the poor solution 3, is then further warmed up in the pre-resorber 7 f of the resorber, brought to boiling temperature in the temperature changer 5 *, then fed into the low pressure desorber 1 * as a rich solution 2 * and degassed there

Ein Teilstrom der aus dem wassergekühlten Hauptresorber 8 kommenden reichen Lösung 14 kühlt am Kopf des Hochdruckdesorbers 1 den Dephlegmator 4 und wird anschließend in den Vorresorber 7 geführt· Nach Aufnahme der bei der Resorption anfallendenA partial flow of the coming from the water-cooled main safe 8 rich solution 14 cools the dephlegmator 4 at the head of the high pressure desorber 1 and is then in the pre-resorber 7 led · After taking in the resulting from the resorption

Wärme mittleren Temperaturniveaus wird diese reiche Lösung im Temperaturwechsler 5 auf Siedetemperatur gebracht, als reiche Lösung 2 in den Hochdruckdesorber 1 eingeführt und dort entgast· Der andere Teil der aus dem Hauptresorber 8 kommenden reichen Lösung 14 wird direkt dem Kopf des Niederdruckdesorbers 1* zugeführt·Heat medium temperature level, this rich solution is brought to boiling temperature in the temperature changer 5, as rich solution 2 introduced into the high pressure desorber 1 and degassed there Coming rich solution 14 is going directly to the head of the low pressure desorber 1 * fed

Der Hochdruckdesorber 1 und der Hiederdruckdesorber 1 * werden mit Dampf 11 bzw· 11* beheizt, der dabei kondensiert und als Kondensat 12 bzw. 12* die Apparate wieder verläßt· Im Hochdruckdesorber 1 wird die reiche Lösung 2, nachdem sie in einer Stoffaustauscheinheit 6 dem Gleichgewichtszustand mit dem aufsteigenden Dampf angenähert wurde, in bekannter Weise auf zwei außenliegende Rieselentgaser 9 bzw· 9* aufgeteilt. Als Heizmedium für die Rieselentgaser 9 bzw· 9* dienen die armen Lösungen 13 bzw· 13* aus den Sümpfen des Hochdruckdesorbers 1 bzw· des Niederdruckdesorbers 1*, deren Wärmeinhalte erfindungsgemäß in höherem Maße zur Entgasung in den Rieselentgasern 9 und 9* genutzt werden kann, da ein großer Teil des Wärmebedarfs der reichen Lösungen 2 bzw· 2* bereits durch den Wärmeaustausch in den Yorresorber 7 bzw. 7* gedeckt wird.The high pressure desorber 1 and the low pressure desorber 1 * are heated with steam 11 or 11 *, which condenses and leaves the apparatus as condensate 12 or 12 * In the high pressure desorber 1, the rich solution 2 after it has reached the equilibrium state in a mass transfer unit 6 was approximated with the rising steam, divided in a known manner into two external trickle deaerators 9 or 9 *. Serve as the heating medium for the trickle degasser 9 or 9 * the poor solutions 13 or 13 * from the sumps of the high pressure desorber 1 or the low-pressure desorber 1 *, whose heat contents according to the invention are to a greater extent for degassing in the Trickle degassers 9 and 9 * can be used as a large one Part of the heat demand of the rich solutions 2 or 2 * is already covered by the heat exchange in the Yorresorber 7 or 7 * will.

Die arme Lösung 13 aus dem Hochdruckdesorber 1 wird, nach Abkühlung im Rieselentgaser 9 und anschließend im Temperaturwechsler 5 entsprechend den an die reichen Lösungen 14 und 14* in den Vorresorbern 7 und 7f zu übertragenden Wärmemengen auf die beiden Apparate aufgeteilt und absorbiert dort den vom Niederdruckdesorber 1 * kommenden Dampf· Die Yorresorber 7 und 71 und der Hauptresorber 8 sind Teilapparate des Resorbers der Absorptionskälteanlage· Die arme Lösung 13* aus dem Niederdruckdesorber 1* wird zur Abkühlung durch den Rieselentgaser 9* geleitet und verläßt nach weiterer Abkühlung in den Temperaturwechslern 5* und 5fl diesen Anlagenteil·The poor solution 13 from the high pressure desorber 1 is, after cooling in the trickle degasser 9 and then in the temperature changer 5 according to the amount of heat to be transferred to the rich solutions 14 and 14 * in the pre-absorbers 7 and 7 f , divided between the two devices and there absorbs the from Low pressure desorber 1 * incoming steam · The Yorresorber 7 and 7 1 and the main reservoir 8 are part of the resorber of the absorption refrigeration system · The poor solution 13 * from the low pressure desorber 1 * is passed through the trickle degasser 9 * for cooling and leaves after further cooling in the temperature changers 5 * and 5 fl this part of the system

Der Dampf aus dem Hochdruckdesorber 1 gelangt nach dessen Aufkonzentration im Dephlegmator 4 in den Kondensator 10 und wird von dort als flüssiges Kältemittel in die nicht dargestellteThe steam from the high pressure desorber 1 arrives after its concentration in the dephlegmator 4 in the condenser 10 and is from there as a liquid refrigerant in the not shown

• *ι• * ι

Verdampferstufe der Absorptionskälteanlage geleitet·
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur prozeßinternen Aufheizung der reichen Lösung durch die Überschußwärme am heißen Ende des Resorbers in den Vorresorber 7 und 71 wird
gleichzeitig der Fremdwärmebedarf der Desorber 1 und 1· reduziert und der innere Wärmeaustausch des zweistufigen Absorptionskälteprozesses verbessert· Damit wird auch gleichzeitig das Wärmeverhältnis der Anlage erhöht·Evaporator stage of the absorption refrigeration system directed
The inventive method for in-process heating of the rich solution through the excess heat at the hot end of the resorber in the pre-resorber 7 and 7 1 becomes
at the same time the external heat requirement of desorbers 1 and 1 is reduced and the internal heat exchange of the two-stage absorption cooling process is improved

ii verwendeten Bezugszeichenused reference symbols Aufstellung derList of HochdruckdesorberHigh pressure desorber 11 NiederdruckdesorberLow pressure desorber 1»1" reiche Lösungrich solution 2, 2»2, 2 » arme Lösungpoor solution 3, V 3, V DephlegmatorDephlegmator 44th TemperaturwechslerTemperature changer 5, 51, 5·'5, 5 1 , 5 · ' StoffaustauscheinheitMass transfer unit 6, 6»6, 6 » VorresorberPre-resorber 7, 7'7, 7 ' HauptresorberMain vault 88th RieselentgaserTrickle deaerator 9, 9»9, 9 » Kondensatorcapacitor 1010 Dampfsteam 11, 11»11, 11 » Kondensatcondensate 12, 12»12, 12 » arme Lösungpoor solution 13, 13'13, 13 ' reiche Lösungrich solution 14, 14·14, 14

Claims (1)

I 1 "I' * ■ -..„. - j. I 1 "I '* ■ - ..". - j. ""***"" 3507539 i-Erfindungsanspruch "" *** "" 3507539 i-claim Verfahren zur Fremdwärme- und Kühlwassereinsparung bei zweistufigen Absorptionskälteanlagen, die mit Dampf oder Prozeßwärme beheizt werden und bei dem sich sowohl die in den Desorbern zu entgasenden reichen Lösungen wie auch die aufzusättigende Lösung aus dem Hochdruckdesorber in einem Resorber in der Rieselphase befinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Resorber an seinem heißen, oberen Ende aus einem oder zwei separaten Vorresorbern (7» 71) besteht, in dem bzw. denen die reiche Lösung (14, 141) prozeßinterne Wärme mittleren Temperaturniveaus aufnimmt bzw. aufnehmen und dem oder den Vorresorbern (7, 71) am kalten Ende ein mit Kühlwasser gekühlter Hauptresorber (8) nachgeschaltet ist, wobei die zum Resorber fließende arme Lösung (31) aus dem Hochdruckdesorber (1) bei der Anordnung von zwei Vorresorbern (7, 7*) entsprechend dem an die reichen Lösungen (14, 14*) abzugebenden Wärmemengen auf die Vorresorber (7, 7*) aufgeteilt wird·Process for saving external heat and cooling water in two-stage absorption refrigeration systems which are heated with steam or process heat and in which both the rich solutions to be degassed in the desorbers and the solution to be saturated from the high pressure desorber in a resorber are in the trickle phase, characterized in that the resorber at its hot, upper end consists of one or two separate pre-absorbers (7 »7 1 ), in which the rich solution (14, 14 1 ) absorbs or absorbs internal process heat of average temperature levels and transfers to the pre-absorber (s) ( 7, 7 1 ) at the cold end a main reservoir (8) cooled with cooling water is connected downstream, with the poor solution (3 1 ) flowing to the absorber from the high pressure desorber (1) with the arrangement of two pre-reservoirs (7, 7 *) according to the The amount of heat to be given off to the rich solutions (14, 14 *) is divided between the pre-resorbers (7, 7 *)
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