一种基于气电互补的制冷系统的制作方法

本实用新型涉及天然气技术领域，特别涉及一种基于气电互补的制冷系统。

背景技术：

随着全球变暖、能源危机和环境污染问题的日益突出，迫切需要推行节能与环保技术。加快开发清洁能源在用户末端的高效利用是促进协调稳定发展，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要路径。

在此背景下，针对我国南方地区自然气候特点，拟解决酒店型用户和小型工业园区用户用能需求，开展以天然气为主、电能为辅的互补的能源供给高效制冷技术具有重要意义。但是，目前普遍使用的燃气机热泵制冷模式中，通常燃气发动机余热通过散热器直接排放至室外环境中，导致燃气机热泵在制冷过程中，系统一次能源利用率较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于气电互补的制冷系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于气电互补的制冷系统，所述系统包括燃气内燃机、电路单元、双效制冷单元以及制冷单元，所述燃气内燃机分别与所述双效制冷单元以及所述电路单元相连接，所述燃气内燃机产生的烟气以及缸套水传输至所述双效制冷单元；所述燃气内燃机为电路单元提供能量以使得电路单元产生电能；所述电路单元与所述制冷单元以及所述双效制冷单元相连接；所述双效制冷单元与所述制冷单元相连接。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述双效制冷单元包括高压发生单元、低压发生单元、吸收器、第一冷凝器以及第一蒸发器；所述吸收器分别与所述高压发生单元以及所述低压发生单元相连接，所述高压发生单元与所述低压发生单元相连接，所述第一冷凝器、第一蒸发器以及吸收器依次连接；所述吸收器、高压发生单元以及低压发生单元形成第一循环回路，所述吸收器、高压发生单元、低压发生单元、第一冷凝器以及第一蒸发器形成第二循环回路。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述高压发生单元与燃气内燃机的烟气出口相连接，所述低压发生单元与所述燃气内燃机的套缸形成换热回路。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述第一循环回路的循环介质均为溴化锂溶液。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述吸收器流出的溴化锂溶液的浓度小于吸收器流入的溴化锂溶液的浓度。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述制冷单元包括压缩机、第二冷凝器以及第二蒸发器，所述压缩机与电路单元相连接，所述压缩机、第二冷凝器以及第二蒸发器形成回路，第二蒸发器与双效制冷单元相连接，并为外部设备提供冷源。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述制冷单元还包括减压阀，所述减压阀位于所述冷凝器与所述蒸发器之间。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述电路单元包括依次连接的发电机以及电路集成板，所述发电机与燃气内燃机相连接，所述电路集成板与所述制冷单元以及所述双效制冷单元相连接，所述电路集成板用于为用户供电、制冷单元以及双效制冷单元供电。

所述基于气电互补的制冷系统，其中，所述制冷单元连接外部电源，当电价处于波谷时段时，所述制冷单元通过外部电源供能。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于气电互补的制冷系统，所述系统包括燃气内燃机、电路单元、双效制冷单元以及制冷单元，所述燃气内燃机分别与所述双效制冷单元以及所述电路单元相连接，所述燃气内燃机产生的烟气以及缸套水传输至所述双效制冷单元；所述燃气内燃机为电路单元提供能量以使得电路单元产生电能；所述电路单元与所述制冷单元以及所述双效制冷单元相连接以为所述制冷单元提供电能；所述双效制冷单元与所述制冷单元相连接，以为所述制冷单元提供冷却水；所述制冷单元用于为外部设备提供冷源。本实用新型提供的制冷系统通过双效制冷单元回收利用燃气内燃机形成的高温烟气以及高温缸套水，实现燃气发电制冷与余热回收制冷的耦合，实现系统冷输出最大化，提高了天然气的利用率。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于气电互补的制冷系统的结构示意图。

图2为本实用新型提供的基于气电互补的制冷系统中的双效制冷单元的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种基于气电互补的制冷系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。

还需说明的是，本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对实用新型内容作进一步说明。

本实施例提供了一种基于气电互补的制冷系统，如图1所示，所述制冷系统包括燃气内燃机100、电路单元、双效制冷单元200以及制冷单元；所述燃气内燃机100分别与电路单元以及双效制冷单元200相连接，双效制冷单元200和电路单元均与制冷单元相连接，电路单元与双效制冷单元200相连接。燃气内燃机100通过燃烧天然气产生电能、高温烟气以及高温缸套水，电能通过电路单元传输给制冷单元以及双效制冷单元200，以为制冷单元以及双效制冷单元200提供电能；高温缸套水传输至双效制冷单元200，通过双效制冷单元200降温后回路到燃气内燃机100，以实现缸套水的循环利用；燃气内燃机100产生的高温烟气传输至双效制冷单元200，双效制冷单元200吸收高温烟气中的热量后将高温烟气排除。这样天然气燃烧所产生的能量一部分转换为电能，一部分通过高温烟气以及高温缸套水形成热能，并通过双效制冷单元200对高温烟气携带的热能和高温缸套水携带的热能进行回收利用，从而提高了天热气的利用率。

在本实施例的一个实现方式中，燃气内燃机100除了可以采用天热气外，还可以采用沼气、合成气、生物燃气以及煤制气等。本实施例中提供的天热气仅是一个例子，其他可以作为燃气内燃机100的气源的气体均可以作为替换本实施例中的天然气。当然，在实际应用中，所述燃气内燃机100可以根据作为燃气内燃机100的气源而确定，或者气源可以根据燃气内燃机100所适用的气源而确定等。

在本实施例的一个实现方式中，所述电路单元可以包括发电机301以及电路集成板302，所述发电机301与燃气内燃机100相连接，发电机301与电路集成板302相连接，电路集成板302与制冷单元、双效制冷单元200以及用户端相连接，通过电路集成板302将电能传输至制冷单元、双效制冷单元200以及用户端。所述电路集成板302根据制冷单元和双效制冷单元200的用电需求为制冷单元和双效制冷单元200提供电能，并且当发电机301产生的电能大于制冷单元和双效制冷单元200所需的电能时，可以将剩余电能供给给用户端，避免多余电能浪费，从而可以提高电能的利用率。在本实施例的一个实现方式，所述用户端可以为用户端电网母线，电路集成板302与用户端电网母线相连接，以将电能传输至电网中。

在本实施例的一个实现方式中，所述制冷单元连接外部电源，以使得外部电源和电路单元作为制冷单元的两个供能端，并基于两个供能端所提供的电能的成本来确定制冷单元所采用的供能端，其中，制冷单元所采用的供能端为两个供能端所提供的电能的成本低的供能端，这样基于电能的成本来确定制冷单元所采用的供能端，可以降低制冷成本，增加系统的灵活性和经济竞争力。在一个具体实现方式中，由于当电价处于波谷时段时，电路单元提供的电能的成本高于外部电源提供的电能成本，从而可以采用外部电源作为供能端，当电价处于波峰时段时，电路单元提供的电能的成本低于外部电源提供的电能成本，从而可以采用电路单元作为供能端。此外，在实际应用中，在采用外部电源作为供能端时，可以控制内燃机停止工作。

在一个实现方式中，所述制冷单元包括压缩机401、第二冷凝器402以及第二蒸发器403，所述压缩机401与电路单元相连接，所述压缩机401、第二冷凝器402以及第二蒸发器403形成回路。压缩机401与外部电源以及电路集成板302相连接，以通过外部电源以及电路集成板302为压缩机401提供电能；压缩机401与第二冷凝器402相连接，通过压缩机401压缩的传输介质传输至第二冷凝器402，在第二冷凝器402中与流入第二冷凝器402的冷却水进行热交换，经过热交换的冷却水流出第二冷凝器402；经过第二冷凝器402的传输介质通过减压阀传输至第二蒸发器403，与流入第二蒸发器403的冷冻水进行热交换，热交换后的冷冻水传输至外部设备以为外部设备提供冷源；流经第二蒸发器403的传输介质回流到压缩机401，以形成传输介质沿压缩机401、第二冷凝器402以及第二蒸发器403形成回路的循环。

在一个具体实现方式中，流入压缩机401内为低温低压传输介质，压缩机401将低温低压传输介质压缩至高温高压传输介质，并将高温高压传输介质传输至第二冷凝器402，高温高压传输介质在第二冷凝器402中与流入第二冷凝器402的冷却水进行热交换，使得冷却水升温至30摄氏度-40摄氏度，高温高压传输介质经过第二冷凝器402转换为低温高压传输介质；低温高压传输介质经过减压阀404转换为低温低压传输介质；低温低压传输介质在第二蒸发器403中与流入第二蒸发器403中的冷冻水进行热交换，吸收冷冻水中的热量后传输至压缩机401。在本实施例中，流入第二蒸发器403的冷冻水的温度可以为14摄氏度，经过第二蒸发器403后可以降至7摄氏度。

在本实施例的一个实现方式中，如图2所示，所述双效制冷单元200包括高压发生单元、低压发生单元、吸收器203、第一冷凝器206以及第一蒸发器207；所述吸收器203分别与所述高压发生单元和所述低压发生单元相连接，所述高压发生单元与所述低压发生单元相连接，所述第一冷凝器206、第一蒸发器207以及吸收器203依次连接；所述吸收器203、高压发生单元以及低压发生单元形成第一循环回路，所述吸收器203、高压发生单元、低压发生单元、第一冷凝器206以及第一蒸发器207形成第二循环回路。所述高压发生单元与燃气内燃机100的烟气出口相连接，所述低压发生单元与所述燃气内燃机100的的套缸形成换热回路，这样通过燃气内燃机100形成的高温烟气为高压发生单元提高热源，通过缸套形成的高温缸套水为低压发生单元提供热源，实现了燃气内燃机100产生的余热的双重回收，从而可以提高天然气利用率。

在本实施例的一个实现方式中，如图2所示，所述高压发生单元包括，高压发生器201和高温热交换器202；所述低压发生单元包括低压发生器204和低温热交换器205。所述高温热交换器202分别与吸收器203、高压发生器201以及低压发生器204相连接，吸收器203流出的循环介质通过高温热交换器202预热后流入高压发生器201，高压发生器201对循环介质进行解析，解析后的循环介质回流到高温热交换器202，并通过高温热交换器202流入低压发生器204；所述高压发生器201与所述低压发生器204相连接，高压发生器201对循环介质解析得到的过热制冷剂蒸汽流入低压发生器204。所述低温热交换器205分别与低压发生器204以及吸收器203相连接，低压发生器204与第一冷凝器206相连接；吸收器203流出的循环介质通过低温热交换器205预热后流入低压发生器204，低压发生器204对低温热交换器205以及高温热交换器202流入的循环介质进行解析，解析后的循环介质回流到低温热交换器205，并通过低温热交换器205回流到吸收器203；低压发生器204对低温热交换器205以及高温热交换器202流入的循环介质解析得到的过热制冷剂蒸汽，以及高压发生器201流入的过热制冷剂蒸汽流入第一冷凝器206。

吸收器203分别与低温热交换器205和高温热交换器202相连接，吸收器203流出的循环液体部分流入低温热交换器205，部分流入高温热交换器202，其中，流入高温热交换器202的循环介质经过高温热交换器202预热后流入高压发生器201，通过高压发生器201进行解析，并且在高压发生器201对循环介质进行解析时，流入高压发生器201的高温烟气为高压发生器201提供热源，即高温烟气用于为高压发生器201加热；流入低温热交换器205的循环介质经过低温热交换器205预热后流入低压发生器204，通过低压发生器204进行解析，并且在低压发生器204对循环介质进行解析时，流入低压发生器204的高温缸套水为低压发生器204提供热源，即高温缸套水用于为低压发生器204加热。

在本实施例中，高压发生器201通过对流入的循环介质进行解析，得到第一循环介质和过热制冷剂蒸汽；低压发生器204通过对流入的循环介质进行解析，得到第二循环介质和过热制冷剂蒸汽，其中，流入高压发生器201和低压发生器204的循环介质的浓度相同，流入高压发生器201的第一循环介质的浓度小于高压发生器201流出的循环介质的浓度，流入低压发生器204的第二循环介质的浓度小于低压发生器204流出的循环介质的浓度，并且高压发生器201流出的第一循环介质的浓度低于低压发生器204流出的第二循环介质的浓度。在一个具体实现方式中，循环介质、第一循环介质以及第二循环介质均为溴化锂溶液。

高压发生器201流出的第一循环介质流入高温热交换器202，并通过高温热交换器202以及减压阀流入低压发生器204，通过低压发生器204对第一循环介质进行进一步解析，以得到第二循环介质；高压发生器201流出的过热制冷剂蒸汽通过低压发生器204流入第二冷凝器402。低压发生器204流出的第二循环介质通过低温热交换器205回流到吸收器203，通过吸收器203对第二循环介质进行稀释；低压发生器204形成的过热制冷剂蒸汽以及高压发生器201流入低压发生器204的过热制冷剂蒸汽流入第一冷凝器206，并在第一冷凝器206中进行冷凝。在本实施例中，所述吸收器203流出的溴化锂溶液的浓度小于吸收器203流入的溴化锂溶液的浓度。

流入第一冷凝器206的过热制冷剂蒸汽在第一冷凝器206中冷凝，冷凝所释放的热量被流入第一冷凝器206的冷却水吸收，使得流入第一冷凝器206的冷却水升温后流出。换句话说，流入第一冷凝器206的冷却水被过热制冷剂蒸汽冷凝过程所释放的热量加热，加热后的冷却水流入第一冷凝器206，即第一冷凝器206流出的冷却水的温度高于第一冷凝器206流入的冷却水的温度。在一个具体实现方式中，第一冷凝器206流入的冷却水为常温水，第一冷凝器206流出的冷却水的温度包含于30摄氏度-40摄氏度内。

过热制冷剂蒸汽在第一冷凝器206中冷凝后的冷凝水，通过减压阀流入第一蒸发器207，第一蒸发器207与流入第一蒸发器207的冷冻水进行热交换，经过热交换的冷凝水转换为水蒸气，水蒸气流入吸收器203以通过水蒸气稀释流入吸收器203的第二循环介质，以得到吸收器203流出的循环介质。此外，在第一蒸发器207内，冷凝水稀释冷冻水的热量转换为水蒸气，冷冻水释放热量而降低温度，以得到流入第一蒸发器207的冷冻水降温，从而通过第一蒸发器207可以为外部设备提供冷源。在本实施例的一个具体实现方式中，第一蒸发器207流入的冷冻水的温度可以为14摄氏度，第一蒸发器207流出的冷冻水的温度可以在7摄氏度-14摄氏度之间。在一个具体实现方式中，第一蒸发器207流出的冷冻水供给制冷单元中第二蒸发器403，实现冷冻输送水管道的整合，最终由制冷单元中的第二蒸发器403生产的冷能供给酒店用户以及小型工业园区等使用。

所述双效制冷单元200通过吸收高温烟气和高温缸套水提供的热量，并通过高压发生器201、低压发生器204、高温热交换器202以及低温热交换器205形成的循环回路将高温烟气和高温缸套水提供的热量传递给过热制冷剂蒸汽，并通过热制冷剂蒸汽对流入第一冷凝器206的冷却水进行升温，在通过第一冷凝器206流程的冷凝水对流入第一蒸发器207的冷冻水进行降温，提高了能量的利用率；并且第一蒸发器207流出的水蒸气流入吸收器203，用于稀释流入吸收器203的第二循环介质，实现了循环介质的浓度变化循环。

综上所述，本实施例提供了一种基于气电互补的制冷系统，所述系统包括燃气内燃机、电路单元、双效制冷单元以及制冷单元，所述燃气内燃机分别与所述双效制冷单元以及所述电路单元相连接，所述燃气内燃机产生的烟气以及缸套水传输至所述双效制冷单元；所述燃气内燃机为电路单元提供能量以使得电路单元产生电能；所述电路单元与所述制冷单元以及所述双效制冷单元相连接；所述双效制冷单元与所述制冷单元相连接。本实用新型提供的制冷系统通过双效制冷单元回收利用燃气内燃机形成的高温烟气以及高温缸套水，实现燃气发电制冷与余热回收制冷的耦合，实现系统冷输出最大化，提高了天然气的利用率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。