CN102914080A - 二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，包括烟气补燃型高压发生器（7）、蒸发器、吸收器、蒸汽发生器（19）、热水发生器（21）、冷凝器、热交换器、溶液泵和冷剂泵，其特征在于：所述冷凝器包括单效冷凝器（22）和双效冷凝器（18），热水发生器（21）的换热管束和单效冷凝器（22）的换热管束设置在一个腔室内，蒸汽发生器（19）的换热管束和双效冷凝器（18）的换热管束设置在另一个腔室内，单效冷凝器（22）和双效冷凝器（18）的冷却水流程采用串联流程，冷却水从单效冷凝器（22）进，从双效冷凝器（18）出。本发明能降低热水发生器的发生压力、降低热水单效循环的稀溶液浓度以及降低余热烟气出口温度。

Description

二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组

技术领域

本发明涉及一种溴化锂吸收式制冷机组。属空调设备技术领域。

背景技术

以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组如图1所示，该机组由烟气补燃型高压发生器7、蒸发器56、吸收器45、热水发生器21、蒸汽发生器19、冷凝器55、高温热交换器6、低温热交换器5、单效热交换器24、双效溶液泵31、单效溶液泵32、冷剂泵30、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成。其中，热水发生器、蒸汽发生器和冷凝器三部件的换热管束设置在同一腔室即筒体54内，构成复合型低发冷凝器；机组的溶液循环工作流程由一个独立的热水单效制冷循环工作流程和一个独立的烟气补燃双效制冷循环工作流程组成，单效制冷循环和双效制冷循环共用同一蒸发器、同一吸收器和同一冷凝器。该机组主要应用于配置燃气内燃机发电机组的分布式能源系统，能同时或分别利用燃气内燃机发电机组等外部装置排放的余热烟气、热水（即外部装置的高温冷却水）和直接燃烧燃料产生的热量驱动进行制冷运行，能同时或分别利用余热烟气和直接燃烧燃料产生的热量驱动进行供热运行。但由于该机组的热水发生器、蒸汽发生器和冷凝器三部件的换热管束设置在同一腔室内，热水发生器的发生压力较高（与蒸汽发生器的发生压力相同），且由于单效制冷循环和双效制冷循环共用同一吸收器，热水单效循环的稀溶液浓度较高（与烟气双效循环的稀溶液浓度相同），使得热水发生器的发生温度较高，在常规冷却水进口温度（如32℃左右）和冷水出口温度（如7℃左右）条件下制冷运行时，热水出口温度只能降低到85℃左右。此外，该机组的余热烟气出口温度较高（制冷时170℃左右，制热时140℃左右），未能充分利用烟气余热制冷、供热。目前在分布式能源系统中配置的主流燃气内燃机发电机组中，部分机型的高温冷却水回水温度要求较低，有的须低于75℃，若选配以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机，则不能充分利用高温冷却水制冷，系统中还需配置冷却设备对高温冷却水进行二次冷却降温，这会导致系统能源综合利用率下降，经济效益较低；同时选配烟气补燃双效型溴化锂吸收式冷热水机组和热水单效型溴化锂吸收式冷水机组又会使设备配置种类、台数增加，从而增加设备占地面积和投资费用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能降低热水发生器的发生压力、降低热水单效循环的稀溶液浓度以及降低余热烟气出口温度的二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组。

本发明的目的是这样实现的：一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，包括烟气补燃型高压发生器、蒸发器、吸收器、蒸汽发生器、热水发生器、冷凝器、热交换器、溶液泵和冷剂泵，所述冷凝器包括单效冷凝器和双效冷凝器，热水发生器的换热管束和单效冷凝器的换热管束设置在一个腔室内，蒸汽发生器的换热管束和双效冷凝器的换热管束设置在另一个腔室内，单效冷凝器和双效冷凝器的冷却水流程采用串联流程，冷却水从单效冷凝器进，从双效冷凝器出。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述蒸发器包括单效蒸发器和双效蒸发器，吸收器包括单效吸收器和双效吸收器，单效蒸发器和单效吸收器设置在一个腔室内，双效蒸发器和双效吸收器设置在另一个腔室内，单效蒸发器和双效蒸发器的冷水流程采用串联流程，冷水从单效蒸发器进，从双效蒸发器出。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述蒸汽发生器、双效冷凝器、热水发生器及单效冷凝器四部件的换热管束设置在同一低发冷凝器筒体内。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，双效蒸发器、双效吸收器、单效蒸发器及单效吸收器四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体内。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，烟气补燃型高压发生器的余热烟气出口管上或机组外部的余热烟气排烟烟道中设置有烟气换热器。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述烟气换热器和热水发生器之间设置有热水连通管。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述热水连通管上设有第二热水切换阀和第一热水出口管，第一热水出口管上设有第一热水切换阀。

本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，所述双效吸收器进液管和单效吸收器进液管之间设有带浓溶液截止阀的浓溶液联通管；在双效吸收器液囊和单效吸收器液囊之间设有带稀溶液截止阀的稀溶液联通管。

本发明的有益效果是：

本发明在以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组基础上，通过在低发冷凝器筒体内设置分段隔板、使低发冷凝器成为二段式结构以降低热水发生器的发生压力，通过在蒸发吸收器筒体内设置分段隔板、使蒸发吸收器成为二段式结构以降低热水单效循环的稀溶液浓度，两者都使热水发生器的发生温度得以降低，从而使机组能充分利用低品位热水热量制冷，将热水出口温度降到更低（最低可降至70℃左右）；通过增设烟气换热器回收利用低温烟气余热制冷、供热，降低余热烟气出口温度（制冷运行时降低至120℃以下，供热运行时降低至90℃以下），可有效提高烟气余热利用率。本发明技术的二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组能同时或分别利用燃气内燃机发电机组等外部装置排放的余热烟气、热水和自身燃烧燃料提供的热量驱动进行制冷运行，能同时或分别利用余热烟气和自身燃烧燃料提供的热量驱动进行供热运行，低品位热源利用性能优越，节能性能优良。

附图说明

图1为以往的烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组示意图。

图2为本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例1示意图。

图3为本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例2示意图。

图4为本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例3示意图。

图5为本发明二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组实施例4示意图。

图中附图标记：

蒸发吸收器筒体1、蒸发吸收器分段隔板2、双效蒸发器3、双效吸收器4、低温热交换器5、高温热交换器6、烟气补燃型高压发生器7、溶液切换阀8、余热烟气进口管9、烟气换热器10、余热烟气出口管11、热水进口管12、第一热水出口管13、第一热水切换阀14、第二热水切换阀15、蒸汽切换阀16、低发冷凝器筒体17、双效冷凝器18、蒸汽发生器19、低发冷凝器分段隔板20、热水发生器21、单效冷凝器22、第二热水出口管23、单效热交换器24、冷却水出口管25、冷（热）水出口管26、单效蒸发器27、冷（热）水进口管28、单效吸收器29、冷剂泵30、双效溶液泵31、单效溶液泵32、冷却水进口管33、冷剂蒸汽管34、热水联通管道35、高发出液管36、补燃烟气出口管37、直燃高压发生器38、双效吸收器进液管39、浓溶液连通管40、浓溶液截止阀41、单效吸收器进液管42、稀溶液连通管43、稀溶液截止阀44、吸收器45、吸收器进液管46、热水发生器进液管47、热水发生器出液管48、蒸汽发生器出液管49、蒸汽发生器进液管50、分隔板51、热水换热管束52、蒸汽换热管束53、筒体54、冷凝器55、蒸发器56、燃烧器57、烟汽型高压发生器59。

具体实施方式

本发明如图2所示机组，该机组是由烟气补燃型高压发生器7、双效蒸发器3、双效吸收器4、双效溶液泵31、高温热交换器6、低温热交换器5、蒸汽发生器19、双效冷凝器18、单效蒸发器27、单效吸收器29、单效溶液泵32、单效热交换器24、热水发生器21、单效冷凝器22、烟气换热器10、冷剂泵30、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成的二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组。单效冷凝器22和双效冷凝器18统称冷凝器。单效蒸发器27和双效蒸发器3统称蒸发器。高温热交换器6、低温热交换器5和单效热交换器24统称热交换器。单效溶液泵32和双效溶液泵31统称溶液泵。

其中，蒸汽发生器19、双效冷凝器18、热水发生器21及单效冷凝器22四部件的换热管束设置在同一低发冷凝器筒体17内，低发冷凝器筒体17中间设有低发冷凝器分段隔板20，将蒸汽发生器及双效冷凝器的换热管束与热水发生器及单效冷凝器的换热管束分隔在两个腔室内，使低发冷凝器成为二段式结构（蒸汽发生器及热水发生器均为低压发生器），单效冷凝器22和双效冷凝器18的冷却水为串联流程（即二段式冷凝），冷却水从单效冷凝器22进，从双效冷凝器18出；双效蒸发器、双效吸收器、单效蒸发器及单效吸收器四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体1内，蒸发吸收器筒体1中间设置有蒸发吸收器分段隔板2，将双效蒸发器及双效吸收器与单效蒸发器及单效吸收器的换热管束分隔在两个腔室内，使蒸发吸收器成为二段式结构，单效蒸发器27和双效蒸发器3的冷水为串联流程（即二段式蒸发制冷），冷水从单效蒸发器27进，从双效蒸发器3出；烟气换热器设置在余热烟气出口管11上（或机组外部的余热烟气排烟烟道中），烟气换热器和热水发生器之间设有热水联通管道35，热水联通管道上设有第二热水切换阀15和第一热水出口管13，第一热水出口管13上设有第一热水切换阀14；在双效吸收器进液管39和单效吸收器进液管42之间设有浓溶液联通管40，浓溶液联通管40上设有浓溶液截止阀41；在双效吸收器液囊和单效吸收器液囊之间设有稀溶液联通管43，稀溶液联通管43上设有稀溶液截止阀44；在高发出液管36与双效吸收器4之间的管路上装有溶液切换阀8；在冷剂蒸汽管34与双效蒸发器3之间的管路上装有蒸汽切换阀16。

机组同时利用烟气和热水、同时利用热水和燃烧燃料产生的热量或同时利用烟气、热水和燃烧燃料产生的热量驱动制冷运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀、浓溶液截止阀、稀溶液截止阀和第一热水切换阀关闭，第二热水切换阀开启，机组按单双效复合型制冷循环流程运行。单效溶液循环流程为：单效吸收器→单效溶液泵→单效热交换器→热水发生器→单效热交换器→单效吸收器；双效溶液循环流程为：双效吸收器→双效溶液泵→低温热交换器→高温热交换器→烟气补燃型高压发生器→高温热交换器→蒸汽发生器→低温热交换器→双效吸收器。来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热烟气从烟气进口管9进入烟气补燃型高压发生器和（或）烟气补燃型高压发生器所配燃烧器燃烧燃料提供的热量加热溴化锂溶液，余热烟气温度降低至约170℃后进入烟气换热器加热来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热热水，温度进一步降低至约120℃后经余热烟气出口管11出机组（经外接烟囱排入大气），使机组能充分回收利用烟气余热制冷运行，实现节能降耗，提高能源综合利用率；燃烧燃料产生的烟气温度降低后从补燃烟气出口管37出机组（经外接烟囱排入大气）。来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热热水从热水进口管12进入烟气换热器，被余热烟气加热升温后经热水联通管道进入热水发生器加热溴化锂溶液，温度降低后经第二热水出口管23出机组，返回发电机组等外部装置。从冷却水进口管33进入机组的冷却水分三路进入机组的单效吸收器29、双效吸收器4和冷凝器，对机组的吸收过程和冷凝过程进行冷却降温，温度升高后经冷却水出口管25出机组；其中，进出冷凝器的冷却水先进入单效冷凝器22换热管内，冷却单效冷凝器换热管外的冷剂蒸汽升温，再进入双效冷凝器18换热管内，冷却双效冷凝器换热管外的冷剂蒸汽进一步升温，对单、双效冷凝器形成二段式冷凝，使单效冷凝器的冷凝温度、冷凝压力低于双效冷凝器的冷凝温度、冷凝压力，从而使热水发生器-单效冷凝器腔室的工作压力低于蒸汽发生器-双效冷凝器腔室的工作压力。从冷（热）水进口管28进入机组的冷水先进入单效蒸发器27换热管内，被单效蒸发器管外的冷剂水蒸发吸热降温（即蒸发制冷），再进入双效蒸发器3换热管内，被双效蒸发器管外的冷剂水蒸发吸热进一步降温后经冷（热）水出口管26出机组，使蒸发制冷过程成为二段式过程，单效蒸发器的冷水进出口温度、蒸发温度和蒸发压力均高于双效蒸发器的冷水进出口温度、蒸发温度和蒸发压力，从而使单效蒸发器-单效吸收器腔室的工作压力高于双效蒸发器-双效吸收器腔室的工作压力，使单效吸收器的稀溶液浓度得以降低（低于双效吸收器的稀溶液浓度）。降低进入热水发生器的稀溶液浓度和降低热水发生器的工作压力都会降低热水发生器的发生温度，从而使机组能充分利用温度较低的低品位热水驱动制冷运行，将热水出口温度降到更低（最低可降至70℃左右），满足回水温度要求较低的燃气内燃机发电机组等外部装置的运行要求，实现节能降耗，提高能源综合利用率。

机组单独利用热水驱动制冷运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀、浓溶液截止阀、稀溶液截止阀和第一热水切换阀关闭，第二热水切换阀开启，机组按单效制冷循环流程运行。双效溶液泵停转，双效制冷循环系统及其部件不工作，双效蒸发器、双效吸收器及双效冷凝器仅分别作为冷水、冷却水流通通道，烟气换热器仅作为热水流通通道。

机组单独利用烟气驱动制冷运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀、浓溶液截止阀和稀溶液截止阀关闭，机组按双效制冷循环流程运行。单效溶液泵停转，单效制冷循环系统及其部件不工作，单效蒸发器、单效吸收器及单效冷凝器仅分别作为冷水、冷却水流通通道，烟气换热器仅作为烟气流通通道。

机组同时利用烟气和燃烧燃料产生的热量或单独燃烧燃料驱动制冷运行时，溶液切换阀和蒸汽切换阀关闭，浓溶液截止阀和稀溶液截止阀开启，机组按双效制冷循环流程运行。单效溶液泵停转，热水发生器及单效冷凝器不工作，单效冷凝器仅作为冷却水流通通道，烟气换热器仅作为烟气流通通道。出蒸汽发生器的浓溶液经低温热交换器换热降温后分两路，一路进双效吸收器，另一路经浓溶液联通管40进入单效吸收器，使单效蒸发器、单效吸收器与双效蒸发器、双效吸收器一同工作，单效蒸发器、单效吸收器的换热面积在双效制冷循环工作时也得以利用，从而使机组在双效制冷循环工作时的制冷量也能达到单双效复合型制冷循环工作时的制冷量。这种设置有浓溶液联通管和稀溶液联通管的二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组，主要用于满足余热热水回水温度较低，且要求机组在没有余热烟气和热水、单独燃烧燃料运行时的制冷量也需达到额定制冷量的应用要求，而不需按照额定制冷量加大双效蒸发器和双效吸收器的换热面积。

机组供热运行时，溶液切换阀、蒸汽切换阀和第一热水切换阀开启，浓溶液截止阀、稀溶液截止阀和第二热水切换阀关闭，热水发生器换热管内无热水流通（外部热源热水直接送入供热系统供热，或送入热交换器换热后提供供热热水），冷剂泵及单效溶液泵停转；机组可同时或分别利用余热烟气和燃烧燃料驱动运行。溶液循环流程为：双效吸收器→双效溶液泵→低温热交换器→高温热交换器→烟气补燃型高压发生器→双效吸收器，高、低温热交换器仅作为稀溶液流通通道。来自燃气内燃机发电机组等外部装置的余热烟气从烟气进口管进入烟气型高压发生器和（或）烟气补燃型高压发生器所配燃烧器燃烧燃料提供的热量加热溴化锂溶液，余热烟气温度降低至约140℃后进入烟气换热器加热来自供热系统的热水，余热烟气温度进一步降低至约90℃后经烟气出口管出机组（经外接烟囱排入大气），使机组能充分回收利用烟气余热供热运行，实现节能降耗，提高能源综合利用率；燃烧燃料产生的烟气温度降低后从补燃烟气出口管37出机组（经外接烟囱排入大气）。从热水进口管进入烟气换热器的供热热水被余热烟气加热升温后，经第一热水出口管出烟气换热器，回供热系统供热（烟气换热器和蒸发器并联供热），或经冷（热）水进口管进入蒸发器进一步加热升温（烟气换热器和蒸发器串联供热，图中未示出联通管）。机组单独燃烧燃料运行时，烟气换热器不工作。进出蒸发器的供热热水仅在双效蒸发器换热管内被换热管外来自烟气补燃型高压发生器的高温冷剂蒸汽加热升温，单效蒸发器仅作为热水流通通道。

实施例2：

取消图2所示机组蒸发吸收器筒体中的蒸发吸收器分段隔板，并将单效蒸发器和双效蒸发器合并成一个蒸发器，将单效吸收器和双效吸收器合并成一个吸收器，将双效吸收器进液管39和单效吸收器进液管42合并成吸收器进液管46，去消稀溶液连通管，机组即成为低发冷凝器采用二段式结构的二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式冷热水机组（如图3所示）。热源热水回水温度只需降低到80℃左右时适于采用这一结构的机组，使机组结构相对简单化。

蒸发吸收器采用二段式结构时，单效吸收器和双效吸收器的冷却水流程可采用并联流程（如图2所示），也可采用串联流程（如图4所示）。吸收器冷却水采用串联流程时，冷却水从单效吸收器进，从双效吸收器出。吸收器冷却水串联流程机组更适用于热源热水回水温度更低的机组。

实施例3：

机组中的烟气补燃型高压发生器可采用单体结构（即单高发结构），如图2~图4所示，也可采用分体结构（即双高发结构），如图5所示。

取消图2～图5所示机组中的溶液切换阀、蒸汽切换阀、第一热水切换阀及其连接管和第二热水切换阀，机组即成为用于单独制冷的二段式烟气热水补燃单双效型复合型溴化锂吸收式冷水机组。

Claims (10)

1.一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，包括烟气补燃型高压发生器（7）、蒸发器、吸收器、蒸汽发生器（19）、热水发生器（21）、冷凝器、热交换器、溶液泵和冷剂泵，其特征在于：所述冷凝器包括单效冷凝器（22）和双效冷凝器（18），热水发生器（21）的换热管束和单效冷凝器（22）的换热管束设置在一个腔室内，蒸汽发生器（19）的换热管束和双效冷凝器（18）的换热管束设置在另一个腔室内，单效冷凝器（22）和双效冷凝器（18）的冷却水流程采用串联流程，冷却水从单效冷凝器（22）进，从双效冷凝器（18）出。

2.根据权利要求1所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述蒸发器包括单效蒸发器（27）和双效蒸发器（3），吸收器包括单效吸收器（29）和双效吸收器（4），单效蒸发器（27）和单效吸收器（29）设置在一个腔室内，双效蒸发器（3）和双效吸收器（4）设置在另一个腔室内，单效蒸发器（27）和双效蒸发器（3）的冷水流程采用串联流程，冷水从单效蒸发器（27）进，从双效蒸发器（3）出。

3.根据权利要求1所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述蒸汽发生器（19）、双效冷凝器（18）、热水发生器（21）及单效冷凝器（22）四部件的换热管束设置在同一低发冷凝器筒体（17）内。

4.根据权利要求2所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于：所述双效蒸发器（3）、双效吸收器（4）、单效蒸发器（27）及单效吸收器（29）四部件的换热管束设置在同一蒸发吸收器筒体（1）内。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于烟气补燃型高压发生器（7）的余热烟气出口（11）管上或机组外部的余热烟气排烟烟道中设置有烟气换热器（10）。

6.根据权利要求5所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于所述烟气换热器（10）和热水发生器（21）之间设置有热水连通管道（35）。

7.根据权利要求6所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于所述热水连通管道（35）上设有第二热水切换阀（15）和第一热水出口管（13），第一热水出口管（13）上设有第一热水切换阀（14）。

8.根据权利要求2或4所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于所述双效吸收器进液管（39）和单效吸收器进液管（42）之间设有带浓溶液截止阀（41）的浓溶液联通管（40）；在双效吸收器液囊和单效吸收器液囊之间设有带稀溶液截止阀（44）的稀溶液联通管（43）。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于所述烟气补燃型高压发生器（7）为单高发结构。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种二段式烟气热水补燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组，其特征在于所述烟气补燃型高压发生器（7）为双高发结构。

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