氨水吸收式制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种氨水吸收式制冷系统。

背景技术

氨水吸收式制冷技术是一种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，将基础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。

现有的氨水吸收式制冷系统，氨水溶液的分离需要精馏塔和冷凝器，对外界驱动热所需温度通常至少高于100℃，相对较高。

发明内容

本发明实施例提供一种氨水吸收式制冷系统，用以解决或部分解决现有的氨水吸收式制冷系统，氨水溶液的分离需要精馏塔和冷凝器，对外界驱动热所需温度通常至少高于100℃，温度相对较高的技术问题。

本发明实施例提供一种氨水吸收式制冷系统，包括顺序连接的溶液泵、换热分离单元、制冷节流阀、蒸发器和吸收塔，所述换热分离单元包括膜前预热器组件和渗透蒸发膜组件；

所述膜前预热器组件一进口与所述溶液泵出口连接，所述膜前预热器组件一出口与所述渗透蒸发膜组件进口连接，所述渗透蒸发膜组件一出口经所述膜前预热器组件与所述制冷节流阀相连接，另一出口与所述吸收塔相连接。

本发明实施例提供的氨水吸收式制冷系统，采用包括膜前预热器组件和渗透蒸发膜组件的换热分离单元来代替现有技术中氨水溶液分离所需要精馏塔和冷凝器。膜前预热器组件可以对待分离的氨水溶液进行预热，渗透蒸发膜组件基于渗透膜原理对氨水溶液进行分离，无需精馏塔和冷凝器，同时降低了氨水吸收式制冷系统所需的热源温度。现有的氨水吸收式制冷系统，氨水溶液的分离需要精馏塔和冷凝器，对外界驱动热所需温度通常至少高于100℃，而采用本发明提供的换热分离单元，仅需50-80℃的外部热源蒸汽，大大提升了本发明氨水吸收式制冷系统的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的氨水吸收式制冷系统结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的氨水吸收式制冷系统结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的氨水吸收式制冷系统结构示意图；

图中：1、溶液泵；2、制冷节流阀；3、蒸发器；4、吸收塔；5、液氨泵；6、过冷器；7、冷凝水泵；8、吸收剂节流阀；111、一效预热器；112、第一末效预热器；113、一效膜件；121、第一二效预热器；122、第二二效预热器；123、第二末效预热器；124、第一二效膜件；125、第二二效膜件；131、第一三效预热器；132、第二三效预热器；133、第三多效预热器；134、第三末效预热器；135、第一三效膜件；136、第二多效膜件；137、第三三效膜件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明实施例提供了一种氨水吸收式制冷系统，包括顺序连接的溶液泵1、换热分离单元、制冷节流阀2、蒸发器3和吸收塔4，换热分离单元包括膜前预热器组件和渗透蒸发膜组件；膜前预热器组件一进口与溶液泵1出口连接，膜前预热器组件一出口与渗透蒸发膜组件进口连接，渗透蒸发膜组件一出口经膜前预热器组件与制冷节流阀2相连接，另一出口与吸收塔4相连接。

本发明实施例提供的氨水吸收式制冷系统，采用包括膜前预热器组件和渗透蒸发膜组件的换热分离单元来代替现有技术中氨水溶液分离所需要精馏塔和冷凝器。从溶液泵1流出的氨水溶液，经膜前预热器组件预热后进入渗透蒸发膜组件，膜前预热器组件可以对待分离的氨水溶液进行预热，渗透蒸发膜组件基于渗透膜原理对氨水溶液进行分离，无需精馏塔和冷凝器，同时降低了氨水吸收式制冷系统所需的热源温度。

进一步地，本发明实施例提供的氨水吸收式制冷系统，渗透蒸发膜组件基于渗透膜原理对氨水溶液进行分离，用于渗透分离的膜件能够将氨从氨水溶液中分离从而对氨水溶液产生稀释作用，膜件一般可以包括有膜进口、氨蒸汽出口和氨水溶液出口，从氨水溶液出口流出的氨水溶液将比从膜进口进入膜件的氨水溶液具有更低的氨浓度。渗透蒸发膜组件可以采用一组、两组、三组或更多组膜件的形式，通过增加膜件的组数，对氨水溶液形成多效稀释，降低氨水溶液的浓度。预热器可以包括有供放热源蒸汽流过的换热进口、换热出口和供预热溶液流过的预热进口和预热出口，预热溶液和放热源蒸汽在预热器内产生热交换。从膜件的氨蒸汽出口分离出来的氨蒸汽会被引入预热器对即将进入膜件的溶液进行预热，以充分利用氨蒸汽的热量，进一步提升了系统的能量利用率。

具体来说，渗透蒸发膜组件可以采用一组膜件，如图1所示，此时，膜前预热器组件可以包括一效预热器111和第一末效预热器112，渗透蒸发膜组件可以包括一效膜件113。溶液泵1的出口与一效预热器111的预热进口连接，一效预热器111的预热出口与第一末效预热器112的预热进口连接，第一末效预热器112的预热出口与一效膜件113的膜进口连接；从溶液泵1流出的氨水溶液，经一效预热器111、第一末效预热器112预热后，从一效膜件113的膜进口进入一效膜件113产生稀释，一效膜件113的氨水溶液出口与吸收塔4相连接。一效预热器111的换热进口与一效膜件113的氨蒸汽出口连接，一效预热器111的换热出口与制冷节流阀2相连接；外界的热源蒸汽从第一末效预热器112的换热进口进入并从第一末效预热器112的换热出口流出。

渗透蒸发膜组件也可以采用两组膜件的形式，如图2所示，此时，膜前预热器组件可以包括第一二效预热器121、第二二效预热器122和第二末效预热器123，渗透蒸发膜组件可以包括第一二效膜件124和第二二效膜件125。溶液泵1的出口与第一二效预热器121的预热进口连接，第一二效预热器121的预热出口与第二二效预热器122的预热进口连接，第二二效预热器122的预热出口与第一二效膜件124的膜进口连接，第一二效膜件124的氨水溶液出口与第二末效预热器123的预热进口连接，第二末效预热器123的预热出口与第二二效膜件125的膜进口连接。从溶液泵1流出的氨水溶液，经第一二效预热器121、第二二效预热器122预热后，从第一二效膜件124的膜进口进入第一二效膜件124产生稀释；从第一二效膜件124的液氨出口流出的经稀释的氨水溶液经第二末效预热器123预热，从第二二效膜件125的膜进口进入第二二效膜件125进行进一步稀释；第二二效膜件125的氨水溶液出口与吸收塔4相连接；第一二效预热器121的换热进口与第一二效膜件124的氨蒸汽出口连接，第一二效预热器121的换热出口与制冷节流阀2相连接；第二二效预热器122的换热进口与第二二效膜件125的氨蒸汽出口连接，第二二效预热器122的换热出口与制冷节流阀2相连接；外部的热源蒸汽从第二末效预热器123的换热进口进入并从第二末效预热器123的换热出口流出。

渗透蒸发膜组件也可以采用三组膜件的形式，如图3所示，此时，膜前预热器组件可以包括第一三效预热器131、第二三效预热器132、第三多效预热器133和第三末效预热器134，渗透蒸发膜组件可以包括第一三效膜件135、第二多效膜件136和第三三效膜件137。溶液泵1的出口与第一三效预热器131的预热进口连接，第一三效预热器131的预热出口与第二三效预热器132的预热进口连接，第二三效预热器132的预热出口与第一三效膜件135的膜进口连接，第一三效膜件135的氨水溶液出口与第三多效预热器133的预热进口连接，第三多效预热器133的预热出口与第二多效膜件136的膜进口连接，第二多效膜件136的氨水溶液出口与第三末效预热器134的预热进口连接，第三末效预热器134的预热出口与第三三效膜件137的膜进口连接。从溶液泵1流出的氨水溶液，经第一三效预热器131、第二三效预热器132预热后，从第一三效膜件135的膜进口进入所述第一三效膜件135产生稀释；从第一三效膜件135的氨水溶液出口流出的经稀释的氨水溶液经第三多效预热器133预热，从第二多效膜件136的膜进口进入第二多效膜件136进一步稀释；从第二多效膜件136的氨水溶液出口流出的经进一步稀释的氨水溶液经第三末效预热器134预热，从第三三效膜件137的膜进口进入第三三效膜件137再次稀释；第三三效膜件137的氨水溶液出口与吸收塔4相连接；第一三效预热器131的换热进口与第一三效膜件135的氨蒸汽出口连接，第一三效预热器131的换热出口与制冷节流阀2相连接；第二三效预热器132的换热进口与第二多效膜件136的氨蒸汽出口连接，第二多效预热器的换热出口与制冷节流阀2相连接；第三多效预热器133的换热进口与第三三效膜件137的氨蒸汽出口连接，第三多效预热器133的换热出口与制冷节流阀2相连接；外部的热源蒸汽从第三末效预热器134的换热进口进入并从第三末效预热器134的换热出口流出。

与此类似，当渗透蒸发膜组件采用三组以上膜件的形式时，可以使第三多效预热器133和第二多效膜件136一一对应设置且均设置有多个。具体来说，对膜件及预热器按照工质流动顺序方向依次编号，则对编号为n的第三多效预热器133的换热进口与编号为n的多效膜件的氨蒸汽出口连接，其换热出口与制冷节流阀2相连接；同时，从编号为n-2的膜件的氨水溶液出口流出的氨水溶液经编号为n的第三多效预热器133预热，并从编号为n-1的膜件的膜进口进入膜件进行稀释。

当采用三个及三个以上预热器时，除与外部的热源蒸汽相连通换热的末效预热器，其余的多个预热器可以通过管路相连通以平衡换热温度。

本发明实施例提供的氨水吸收式制冷系统，膜前预热器组件与制冷节流阀2之间还可以设有液氨泵5，膜件氨蒸汽出口流出的氨蒸汽经预热器的换热进口流入并对流过预热器的氨水溶液进行预热，氨蒸汽放热变为液氨，从膜前预热器组件流出的液氨经液氨泵5输送向制冷节流阀2。液氨泵5与制冷节流阀2之间还可以设有过冷器6，液氨泵5输送液氨经过冷器6、制冷节流阀2后进入蒸发器3，蒸发吸热后从蒸发器3流出并经过冷器6进入吸收塔4。吸收塔4可以包括吸收剂进口、制冷剂进口和溶液出口；吸收剂进口与渗透蒸发膜组件连接，制冷剂进口与过冷器6连接，溶液出口与溶液泵1连接。吸收剂进口与渗透蒸发膜组件之间可以设有冷凝水泵7。冷凝水泵7和吸收剂进口之间还可以设有吸收剂节流阀8。

由以上实施例可以看出，本发明提供的氨水吸收式制冷系统，采用包括膜前预热器组件和渗透蒸发膜组件的换热分离单元来代替现有技术中氨水溶液分离所需要精馏塔和冷凝器。膜前预热器组件可以对待分离的氨水溶液进行预热，渗透蒸发膜组件基于渗透膜原理对氨水溶液进行分离，无需精馏塔和冷凝器，同时降低了氨水吸收式制冷系统所需的热源温度。现有的氨水吸收式制冷系统，氨水溶液的分离需要精馏塔和冷凝器，对外界驱动热所需温度通常至少高于100℃，而采用本发明提供的换热分离单元，仅需50-80℃的外部热源蒸汽，大大提升了本发明氨水吸收式制冷系统的应用范围。渗透蒸发膜组件基于渗透膜原理对氨水溶液进行分离，可以通过增加膜件的组数，对氨水溶液形成多效稀释，降低氨水溶液的浓度；从膜件的氨蒸汽出口分离出来的氨蒸汽可以被引入预热器对即将进入膜件的溶液进行预热，进一步提升了系统的能量利用率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。