CN207741379U - 一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种工业用余热驱动吸收式深度制冷系统，为一单级系统或若干单级系统串联组成的多级系统，单级系统包括吸收器、贫富液热交换器、发生器、冷凝器、气液换热器和蒸发器，单级系统中的蒸发器的冷链输出端与外部制冷装置或下一单级系统中的冷凝器连接。与现有技术相比，本实用新型优点在于，该深度制冷系统利用液氨在蒸发器换热变成氨蒸气后先进入气液换热器中进行升温，这样传输的效率提高，也提高了与贫溶液融合的速率，其中，单级系统可以制取零下三十摄氏度低温，多级系统可以制取零下五十五度低温，适合在化工、炼油、冶金、电力等行业应用，将工业产业过程的低品位余热废热回收应用转化为有效冷能。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源回收利用技术领域，具体涉及一种工业用余热驱动吸收式深度制冷系统。
背景技术
目前，工业生产过程中存在大量的低品位余热，主要以副产低压蒸汽、蒸汽冷凝液或烟气的形式存在，这部分余热因为其低温低压的特点，很难通过现有技术重新回收利用，同时又不能直接排放至环境中，只能通过循环冷却水降温的方式进行处理。另一方面，工业生产过程中往往又有大量的零度以下的制冷量需求，现有工艺往往采用电驱动螺杆式压缩机组进行制冷来满足工艺需求，消耗大量电能的同时，螺杆机采用的氟利昂制冷剂对环境有严重的破坏作用，不符合未来绿色环保的发展方向。
公开号为CN107339822A的专利文件中公开了一种蒸汽冷凝液余热利用系统及方法，系统中提供了多种余热利用技术，其中一种即为余热深度制冷技术，但是其热利用效率较低，只能制取-20℃至-25℃的冷冻液。热利用效率较低的原因在于结构的缺陷：在余热深度制冷实施中液氨从蒸发器中蒸发达到制冷的目的后，直接回到吸收器中，这样由于液氨在蒸发器换热变成氨蒸气后温度较低，传输的效率较低，与贫溶液融合的速率也低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统，以解决传统制冷技术存在的能源消耗大、污染环境和制冷效果一般的缺陷。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型提供了一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统，为一单级系统或若干单级系统串联组成的多级系统，所述单级系统包括吸收器、贫富液热交换器、发生器、冷凝器、气液换热器和蒸发器，其中：
所述吸收器的富溶液输出端通过富溶液管路与发生器的富溶液输入端连接，在工业用余热(温度为80℃以上，其中烟气温度可达200℃以上)的作用下，富溶液在发生器中被加热，大部分低沸点的氨从富溶液中蒸发出来，形成氨蒸汽，同时富溶液变成贫溶液，贫溶液由发生器的贫溶液输出端输出，通过贫溶液管路与吸收器的贫溶液输入端连接，形成溶液回路，氨蒸汽由发生器的氨气输出端输出，通过高温氨气管路与冷凝器的氨气输入端连接，在冷凝器中被循环冷却水冷却成饱和液体(氨液)；其中，所述富溶液管路上设有溶液泵，所述贫溶液管路上设有节流阀，所述富溶液管路和贫溶液管路均通过所述贫富液热交换器进行热交换；
所述冷凝器的氨液输出端通过氨液管路与蒸发器的氨液输入端连接，所述氨液管路上设有减压阀，氨液经减压阀降压后，在蒸发器中吸收被冷却介质(如乙二醇水溶液等低温载冷剂)的热量而气化成蒸发压力下的氨蒸汽，实现冷量输出，所述冷凝器的氨气输出端通过低温氨气管路与吸收器的氨气输入端连接，氨蒸汽与贫溶液混合后，恢复到原来的浓度，成为富溶液；其中，所述氨液管路和低温氨气管路均通过所述气液换热器进行热交换，利用氨液管路的余热为低温氨气管路中的氨蒸汽复热，提高氨气与贫溶液融合的速率。
进一步地，所述多级系统中，蒸发器的冷量输出端通过载冷剂循环管路与下一单级系统的冷凝器的冷量输入端连接。
进一步地，所述载冷剂循环管路上还设有循环泵。
本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型提供了一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统，该系统通过贫富溶液在贫富液热交换器中实现热交换，以及液氨在蒸发器换热变成氨蒸气后先进入气液换热器中进行升温，使得传输效率大大提高，也提高了与贫溶液融合的速率。贫富液热交换器和气液换热器的应用提高了整个循环的热利用效率，单级系统可以制取零下三十摄氏度低温，多级系统可以制取零下五十五度低温，适合在化工、炼油、冶金、电力等行业应用，可以将工业产业过程的低品位余热废热(蒸汽、冷凝水、烟气转化热等)回收应用转化为有效冷能。
附图说明
图1为单级系统的实施原理图；
图2为多级系统的实施原理图；
其中，1-吸收器，2-贫富液热交换器，3-发生器，4-冷凝器，5-气液换热器，6-蒸发器，7-富溶液管路，8-贫溶液管路，9-高温氨气管路，10-氨液管路，11-低温氨气管路，12-减压阀，13-节流阀，14-溶液泵，15-载冷剂循环管路，16-循环泵，17-热源管路。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供了一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷单级系统，具有如图1所示的结构，包括吸收器1、贫富液热交换器2、发生器3、冷凝器4、气液换热器5和蒸发器6，下面结合附图对本实施例的单级系统结构进行详细阐述。
所述吸收器1的富溶液输出端通过富溶液管路7与发生器3的富溶液输入端连接，所述发生器3的贫溶液输出端通过贫溶液管路8与吸收器1的贫溶液输入端连接，所述发生器3的氨气输出端通过高温氨气管路9与冷凝器4的氨气输入端连接，所述富溶液管路7上设有溶液泵14，所述贫溶液管路8上设有节流阀13，所述富溶液管路7和贫溶液管路8均通过所述贫富液热交换器2进行热交换；
所述冷凝器4的氨液输出端通过氨液管路10与蒸发器6的氨液输入端连接，所述氨液管路10上设有减压阀12，所述冷凝器4的氨气输出端通过低温氨气管路11与吸收器1的氨气输入端连接，所述氨液管路10和低温氨气管路11均通过所述气液换热器5进行热交换。
在具体实施中，将工作热源(80℃以上)的余热导入发生器3中，对从吸收器1来的富溶液进行加热，使大部分氨变成蒸汽进入冷凝器4中被冷凝成氨液，然后在气液换热器5中换热后，氨液通过减压阀12降压，降压后的液氨进入蒸发器6中，吸收被冷却介质(如：乙二醇水溶液等低温载冷剂)的热量而汽化成氨蒸气，经气液换热器5复热后进入吸收器1中；在发生器3中经发生过程剩余的贫溶液进入贫富液热交换器2中与经吸收器1吸收的富溶液换热后进入吸收器1中，与从蒸发器6出来的复热的氨蒸气相混合，吸收低压氨蒸气并恢复到原来的浓度，成为富溶液，继续参入上述循环。
其中，所述贫富液热交换器2和气液换热器5提高了整个循环的热利用效率，使得单级系统可以制取零下三十摄氏度低温。
实施例2
本实施例提供了一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷多级系统(三级系统)，具有如图2所示的结构，其包括三个工业用余热驱动吸收式深度制冷单级系统，分别记为系统A、系统B和系统C，其中，每个单级系统的结构同实施例1；特别地，系统A的蒸发器6与系统B的冷凝器4之间、系统B的蒸发器6与系统C的冷凝器4之间设有载冷剂循环管路15，载冷剂循环管路15上设有循环泵16，用于驱动载冷剂在上下级系统间传输，系统A和系统B的发生器3之间、系统B和系统C的发生器3之间还连接有热源管路17。
在具体实施中，将工作热源(80℃以上)的余热作为一级热源直接导入系统A的发生器3中，然后进行上述单级系统的循环过程，被冷却介质在系统A中的蒸发器6中经换热后，制取得到一级载冷剂，一级载冷剂在载冷剂管路中进行循环，并将冷量传入系统B的冷凝器4中，与此同时系统B进行上述单级系统的循环过程，系统B在冷凝器4中形成的饱和氨液体，与系统A传入的一级载冷剂冷量进行换热，形成温度更低的饱和氨液体，再参与到系统B中的单级循环中，使得系统B中整体的循环温度降低一个层次，最终在系统B中制取的二级载冷剂的温度低于一级载冷剂的温度。系统C与系统B之间的配合工作同理，经过多级系统的循环，最终可实现制取零下五十五度低温冷量。
以上为本实用新型一种详细的实施方式和具体的操作过程，是以本实用新型技术方案为前提下进行实施，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。
Claims (3)
1.一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统，其特征在于，为一单级系统或若干单级系统串联组成的多级系统，所述单级系统包括吸收器、贫富液热交换器、发生器、冷凝器、气液换热器和蒸发器，其中：
所述吸收器的富溶液输出端通过富溶液管路与发生器的富溶液输入端连接，所述发生器的贫溶液输出端通过贫溶液管路与吸收器的贫溶液输入端连接，所述发生器的氨气输出端通过高温氨气管路与冷凝器的氨气输入端连接，所述富溶液管路上设有溶液泵，所述贫溶液管路上设有节流阀，所述富溶液管路和贫溶液管路均通过所述贫富液热交换器进行热交换；
所述冷凝器的氨液输出端通过氨液管路与蒸发器的氨液输入端连接，所述氨液管路上设有减压阀，所述冷凝器的氨气输出端通过低温氨气管路与吸收器的氨气输入端连接，所述氨液管路和低温氨气管路均通过所述气液换热器进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统，其特征在于，所述多级系统中，蒸发器的冷量输出端通过载冷剂循环管路与下一单级系统的冷凝器的冷量输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种工业用余热驱动的吸收式深度制冷系统，其特征在于，所述载冷剂循环管路上还设有循环泵。
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