[发明专利]氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸收式制冷技术领域，特别是一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法。

背景技术

氨水吸收式制冷技术是一种可以利用低温余热资源或太阳能、地热等低温可再生能源驱动的制冷技术，其制冷温度范围广，约为10℃～-60℃，广泛用于冷库、石油冶炼及其他化工过程中。低温余热驱动发生过程和精馏过程，将浓溶液分离成高纯度的氨蒸气和低浓度的稀氨水溶液，氨蒸气在冷凝器中冷凝为液氨，液氨经过过冷、节流降压后进入蒸发器蒸发制冷，蒸发后的氨蒸气进入吸收器被来自精馏塔塔釜的稀溶液吸收，最终转变成浓溶液，预热后进入发生器，完成一个循环。

现有氨水吸收式制冷机组的灌充溶液浓度一般是恒定的，设计时为了保证机组一年中都能稳定工作，往往按照夏季工况(比如环境温度30℃左右)来确定其灌充溶液浓度。随着环境的温度降低，吸收器出口浓溶液容易出现过冷现象，实际运行中需要采取一定的措施来避免或减小过冷现象。对于风冷机组，可以通过降低吸收器空气流量和流速来降低吸收器换热量。对于水冷机组，若冷却水是并联进入冷凝器和吸收器的，则可通过减少进入吸收器冷却水量的方式来避免浓溶液的过冷；若冷却水是串联进入冷凝器和吸收器的，则需要对冷却水量进行优化选择，因为若减少流量，则冷凝器中压力会升高，若不减少流量，则吸收器出口溶液会过冷，二者都会对系统性能产生不利影响。

环境温度降低时，若系统采用更高浓度的溶液，则更有利于机组性能提高。现有机组中工质浓度恒定，不能充分利用环境温度降低所能带来的好处，使机组未能处于该环境温度下的最优状态运行。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有氨水吸收式制冷机组的这个缺点，本发明提供一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统及其浓度主动调控方法，能够根据环境温度的变化来主动调节浓溶液浓度，以使其始终处于该环境温度下的最佳工作状态，提高系统全年工况下的性能。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种工质浓度可调的氨水吸收式制冷系统，该系统包括：溶液泵1、溶液换热器2、精馏塔3、冷凝器4、液氨分流器5、过冷器6、氨节流阀7、蒸发器8、吸收器9、浓溶液储罐10、稀溶液分流器11、稀溶液节流阀12、液氨储罐13、液氨流量阀14、放气阀15、稀溶液储罐16和稀溶液流量阀17；其中：

浓溶液储罐10与溶液泵1相连接，溶液泵1与溶液换热器2相连接，溶液换热器2与精馏塔3相连接，精馏塔3的顶部通过冷凝器4连接于液氨分流器5；液氨分流器5有两个出口，第一出口依次通过过冷器6和氨节流阀7连接于蒸发器8，第二出口与液氨储罐13相连接；液氨储罐13底部与液氨流量阀14相连接，液氨储罐13顶部与放气阀15相连接；精馏塔3的塔釜再沸器通过溶液换热器2连接于稀溶液分流器11，稀溶液分流器11有两个出口，第一出口与稀溶液节流阀12相连接，第二出口通过稀溶液储罐16连接于稀溶液流量阀17；过冷器6、稀溶液节流阀12、液氨流量阀14和放气阀15均与吸收器9相连接，吸收器9与浓溶液储罐10相连接。

上述方案中，所述溶液泵1是液体加压设备，用于提高液体压力；该泵是变频泵，能够根据机组循环溶液量的需要调节吸入溶液量，同时其扬程能够根据冷却水等因素的变化来自动调节；其入口与浓溶液储罐10出口相连接，出口与溶液换热器2冷侧入口相连接。

上述方案中，所述溶液换热器2是换热设备，用于实现冷、热物流间的热量交换；其热侧进口与精馏塔3塔釜再沸器稀溶液出口相连接，出口与稀溶液分流器11入口相连接；其冷侧入口与溶液泵1的出口相连接，冷侧出口与精馏塔3进料入口相连接。

上述方案中，所述精馏塔3用于将加压预热之后的氨水浓溶液进行精馏分离，以制得高纯度的氨和低浓度的稀溶液；其塔顶分凝器冷侧为冷却介质，顶部出口与冷凝器4入口相连接；塔釜再沸器热侧为外热源。

上述方案中，所述冷凝器4是蒸气冷凝设备，用于将精馏分离所得的浓氨蒸气冷凝作为制冷工质；其热侧出口与液氨分流器5入口相连接，冷侧为冷却介质。

上述方案中，所述液氨分流器5和稀溶液分流器11是液体分流设备，液氨分流器5用于对液氨进行分流，稀溶液分流器11用于对稀溶液进行分流；其中液氨分流器5第一出口与过冷器6热侧入口相连接，第二出口与液氨储罐13入口相连接；稀溶液分流器11第一出口与溶液节流阀12相连接，第二出口通过稀溶液储罐16与稀溶液流量阀17相连接。