[发明专利]一种用于吸收式化学蓄能的溶液主动结晶装置

说明书

本发明公开了一种用于吸收式化学蓄能的溶液主动结晶装置，本发明使用螺旋管换热器促进浓溶液在设定区域出现结晶，同时实现快速降低浓溶液的温度，促进溶液快速结晶，能有效减少结晶在底部及罐体竖直壁面的生成量。减少溶液循环管路结晶造成的故障，进一步优化了设备整体结构和运行效率。该装置能更好地在低品位能源的开发和利用中应用。

技术领域

本发明涉及一种基于吸收式化学蓄能的主动结晶装置，属于制冷、制热及蓄能领域。

背景技术

吸收式蓄能具有蓄能密度高，热损失小的优点，在制冷与空调领域是一种具有发展潜力的应用技术，对工业余热及可再生能源等低品位能源的利用及环境保护都具有重要意义。

以往使用的热能蓄存技术中，显热和潜热蓄能技术被广泛的使用，技术较为成熟。吸收式化学蓄能技术能够使太阳能等可再生能源及工业余热能源在该系统中能够得到较好的应用，该技术研究起步较晚，尚存在一些问题。

当含有工质对(制冷剂、吸收剂)的溶液受热蒸发浓缩后，溶液的浓度增加，可提高吸收式蓄能装置的蓄能密度和蓄能效率。然而，当蓄能结束后，若不需要马上释能，高浓度溶液不可避免地需要存储一段时间，若存储时间较长，溶液受到环境缓慢冷却的影响后将会出现两大风险：1)溶液罐中的热量通过罐壁和罐底部传递出去，降温后的溶液会在温度较低的罐壁和罐底部析出晶体，从而会堆积于溶液罐底部这部分晶体难以在释能阶段完全溶解，后期运行蓄能及释能效率不断下降；2)高浓度溶液会在溶液泵、循环管路上析出晶体，影响溶液循环系统的正常运行。以上描述见图1更为清晰。

为追求高浓度溶液的长周期蓄存且避免结晶引起的堵塞等问题，法国LOCIE实验室在研究吸收式蓄能装置用于太阳能季节性问题时(见论文：N'TsoukpoeKE,LePierrèsN,andLuoL.ExperimentationofaLiBr–H2Oabsorptionprocessforlong-termsolarthermalstorage:Prototypedesignandfirst results.Energy,2013,53(1):179-198.)，提出如图2所示的吸收式蓄能储液罐结构。即改变传统蓄能溶液罐从底部取液的方式，该储液罐采用一个带有溶液取液口的浮球从储液罐上方取液。这种浮球取液方式始终保证能够取出是上清液，避免了沉积到底部的晶体堵塞溶液泵。但是该结构存在两个问题：1)若长时间静置后，溶液泵和喷淋管路上仍然会析出晶体，导致工作无法进行；2)由于溶液罐底部堆积的晶体层很致密，释能过程中无法将晶体全部溶解，经过多次蓄能释能后，参与循环的溶液浓度逐渐降低，逐渐偏离设计运行工况。

发明内容

借鉴以上描述吸收式蓄能所存在的问题，本发明提出了一种用于吸收式化学蓄能的溶液主动结晶装置。

一种用于吸收式化学蓄能的溶液主动结晶装置，包括制冷剂罐，溶液罐，制冷剂罐和溶液罐之间通过制冷剂蒸汽管路相连，且通过开闭阀控制，

制冷剂罐内部，含有制冷剂位于罐体最底部，第一换热器位于中间，制冷剂喷淋装置位于第一换热器上面，制冷剂罐外部含有制冷剂循环泵，制冷剂循环管路，连接制冷剂液体和制冷剂喷淋装置；

溶液罐内部，含有吸收剂及制冷剂组成的工质对溶液，位于罐体底部，第二换热器位于罐体中间，溶液喷淋装置位于第二换热器上部，挡液板在制冷剂蒸汽管路进出口，溶液罐外部含有溶液循环泵，溶液循环回路，连接溶液液体和溶液喷淋装置；

溶液罐内部包含有螺旋管换热器，螺旋管换热器浸入工质对溶液内部，螺旋管换热器表面粗糙，溶液循环回路上缠绕电辅助加热带给溶液加热；冷却水进口连接螺旋管换热器然后进入冷却水出口，螺旋管换热器下部放置过滤网，溶液循环管下部开口低于过滤网。

所述过滤网通过过滤网支架进行支撑。

本发明的溶液罐中过滤网结构放置在溶液罐底部，过滤网可防止竖直壁面结构物脱落到溶液罐底部，减少罐底部结晶量，以免影响释能效果和循环泵的运行效率，防止堵塞循环管路。