一种利用蒸汽余热的吸收式制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷领域，尤其涉及一种利用蒸汽余热的吸收式制冷系统。


背景技术：

2.工业生产过程中会产生出各种（废）蒸汽、微压蒸汽等，为了余热回收、节能降耗、环境保护等必须对其进行处理。传统的对蒸汽降温的措施就是利用冷却水对蒸汽进行降温冷凝，再建设冷却水塔，利用空气对冷却水进行降温，这会造成大量的能源浪费。
3.现在全社会追求节能降耗，所以产生了很多的能量回收装置，用于对蒸汽的热量进行回收。然而，由于这类废气本身的热值并不高，所以回收回来的热量一般仅能用作办公场所空调系统的能量进行使用，而办公场所空调系统用能量随着季节的变化会产生较大的波动，尤其是春秋季节，使用量非常少，这导致这类对废气降温的系统将无法工作，但是工业生产过程不停歇，所以逼迫企业不得不建立两套废气冷却系统。
4.即，分别建立一套冷却水冷却系统和一套具有能量回收功能的冷却系统，通过阀门调节流向不同冷却系统的流量，当具有能量回收功能的冷却系统不能对所有废气进行降温时，就分一些废气至冷却水冷却系统进行降温，这样的方式，因为需要建设两套系统,存在以下问题：
5.1）增加了企业的建设投资；
6.2）至少部分废气的热量仍然会被白白浪费掉，无法利用起来；
7.3）若被利用的废气是具有腐蚀性的，为了满足抗腐蚀的要求，设置在管道上的阀门成本将非常高，同时一旦这个阀门失效，将会影响到阀门前端的生产工况。
8.为此，我们基于现有的废气制冷系统进行改进，得到一种可以全天候、全季度对所供蒸汽进行降温冷却的系统，无需再额外建第二套冷却系统。


技术实现要素：

9.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种利用蒸汽余热的吸收式制冷系统。
10.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
11.一种利用蒸汽余热的吸收式制冷系统，包括蒸汽源、制冷机组、用冷客户端、冷却水，还包括负荷调节器。
12.所述蒸汽源通过管道直接连接至所述制冷机组进行降温冷凝，为制冷机组提供热量；
13.所述用冷客户端连接制冷机组，用于利用消耗制冷机组的冷量；
14.所述负荷调节器串联在所述制冷机组与所述用冷客户端之间，用于调节返回制冷机组的制冷剂的温度；
15.所述冷却水用于确保制冷机组和负荷调节器正常运行。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：
17.蒸汽源与制冷机组之间通过管道直接连接，不设置任何阀门，避免了当后端的用
冷客户端负荷变化时，制冷机组对阀门的控制从而对蒸汽源工况的影响。
18.串联在用冷客户端与制冷机组之间的负荷调节器相当于可以调节用冷客户端的用冷量，当用冷客户端实际用冷量不多时，通过负荷调节器进行调节补偿，保证制冷机组的工况稳定性，从而可以确保蒸汽源产生的蒸汽都能够在制冷机组内被冷却冷凝，而无需再额外建立第二套冷却系统。
19.本方案还可以做如下改进：
20.进一步地，所述负荷调节器为一换热量可调的换热器，用于调节进入制冷机组的回流制冷剂的温度，即相当于调节了用冷客户端的用冷量。
21.进一步地，还设有回流制冷剂温度传感器，用于检测回流至制冷机组的制冷剂的温度；所述负荷调节器的调节执行机构电联接所述回流制冷剂温度传感器。
22.调节执行机构根据回流至制冷机组的制冷剂的温度，来调节负荷调节器的工况，确保返回制冷机组的制冷剂温度保持稳定，进而保证制冷机组工作工况的稳定性。
23.进一步地，所述制冷机组包括蒸汽入口、凝液出口、制冷剂回流口、制冷剂流出口、制冷机组冷却水入口、制冷机组冷却水出口；
24.所述用冷客户端包括用冷端制冷剂入口和用冷端制冷剂出口；
25.所述负荷调节器包括调节器制冷剂入口、调节器制冷剂出口、调节器冷却水入口、调节器冷却水出口；
26.所述蒸汽源连接至所述蒸汽入口，所述蒸汽经制冷机组冷却凝结后经凝液出口排出；
27.所述用冷端制冷剂出口与所述制冷机组的制冷剂回流口经管路连接；
28.所述制冷机组的制冷剂流出口与所述负荷调节器的调节器制冷剂入口经管路连接；所述负荷调节器的调节器制冷剂出口与所述用冷客户端的用冷端制冷剂入口经管路连接；
29.所述冷却水分别经管路连通至所述负荷调节器的调节器冷却水入口、所述制冷机组的制冷机组冷却水入口，所述负荷调节器的调节器冷却水出口、所述制冷机组的制冷机组冷却水出口经管路汇集至外部冷却水冷却装置；
30.所述用冷客户端与所述制冷机组之间的制冷剂管道上设有循环泵。
31.基于上述结构，可以实现对全部蒸汽源的冷却冷凝，避免建立第二套冷却系统。
32.进一步地，还设有回流制冷剂温度传感器，用于检测用冷客户端用冷后返回制冷机组的制冷剂的温度，与所述负荷调节器的调节器冷却水入口连接的管道上设有电控阀门，所述电控阀门用于控制流入负荷调节器的冷却水的水量，所述回流制冷剂温度传感器与所述电控阀门电连接，所述电控阀门根据所述回流制冷剂温度传感器测得的温度调节阀门的开度。
33.采用上述进一步方案，可以实现对负荷调节器的自动化控制，当用冷客户端实际消耗冷量较少时，加大通入负荷调节器的冷却水的水量，消耗更多的冷量，当用冷客户端实际消耗冷量较多时，减少通入负荷调节器的冷却水的水量，需要特别注意的是，此处，我们采用了企业内部通用的称呼为“冷却水”的水源，但是“冷却水”在负荷调节器内的作用并不是冷却制冷剂，而是吸收制冷剂的冷量，即经过负荷调节器的换热后，流经负荷调节器的制冷剂的温度要低于流经负荷调节器的冷却水的温度，经过负荷调节器换热后，冷却水的温
度会降低，制冷剂的温度会提升。
34.进一步地，所述回流制冷剂温度传感器设置在与所述用冷客户端的用冷端制冷剂出口连接的管道上。将温度传感器设置在管道上，安装方便，也便于后续的维护工作。
35.进一步地，所述蒸汽源为纺织化纤行业中的乙二醇分离塔，塔顶排出微压酯化蒸汽。
36.纺织化纤行业中的乙二醇分离塔对压力的要求非常高，不允许有波动，本方案在蒸汽源与制冷机组之间通过管道直接连接，没有设置任何阀门，可以确保乙二醇分离塔内压力的稳定。
附图说明
37.图1为现有技术中蒸汽冷却系统的结构示意图；
38.图2为本实用新型实施例1结构示意图；
39.图3为本实用新型实施例2结构示意图；
40.图4为本实用新型实施例3结构示意图；
41.在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：
42.1、乙二醇分离塔；2、制冷机组；21、蒸汽入口；22、凝液出口；23、制冷剂回流口；24、制冷剂流出口；25、制冷机组冷却水入口；26、制冷机组冷却水出口；27、发生器；28、蒸发器；29、吸收器；210、溴化锂冷凝器；3、用冷客户端；31、用冷端制冷剂入口；32、用冷端制冷剂出口；4、酯化冷凝器；5、冷却水；6、电控阀门；7、循环泵；8、回流制冷剂温度传感器；9、负荷调节器；91、调节器制冷剂入口；92、调节器制冷剂出口；93、调节器冷却水入口；94、调节器冷却水出口。
具体实施方式
43.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
44.图1所示是现有技术的解决方案：其是用于回收利用纺织化工领域中乙二醇分离塔1塔顶排出的微正压蒸汽的热量，用法就是将从乙二醇分离塔1塔顶分离出来的酯化蒸汽作为驱动热源进入溴化锂吸收式制冷机组2中的发生器，酯化蒸汽放热后凝结成液态，从凝液出口22处排出；制冷机组2产生的冷量则输送至各种用冷场所，即用冷客户端3进行消耗，由于用冷客户端3需要的冷量随着环境温度的变化而有较大变化，比如，办公场所的制冷，在秋冬季节需求量一般为零，所以这会导致用冷客户端3用冷量的变化，进而影响制冷机组2的工况，制冷机组2不需要制取更多的冷量，所需要的驱动热量也随之降低，然后会导致从乙二醇分离塔1排出的蒸汽不能完全被制冷机组2吸收利用，现有技术中对于因为制冷机组2负荷变化导致没有被利用的剩余的酯化蒸汽，是通过旁通阀进入第二套冷却系统-酯化冷凝器4，通过冷却水进行冷凝后排出。一般情况酯化蒸汽压力很低，接近大气压，所以这种应用场景下存在一下弊端：
45.1、如果在酯化蒸汽管路上增加阀门，会增大酯化蒸汽的压损，从而使得分离塔压力升高，增加前序工序-再生塔的能耗；
46.2、酯化蒸汽存在腐蚀性，长期运行对阀门腐蚀严重，蒸汽管路的调节阀存在失效
的风险，可能会引起前端酯化蒸汽的憋压从而影响乙二醇分离塔1的安全稳定的运行。
47.3、调节阀往往需要大口径，耐腐蚀材质，价格较高。并且造成当用冷负荷与酯化蒸汽的量不匹配时，引起前端酯化蒸汽的憋压从而影响乙二醇分离塔1的安全稳定的运行。
48.本方案可以解决上述问题，实施例1：
49.请参照图2所示，其为本实用新型的利用蒸汽余热的吸收式制冷系统的结构示意图。所述利用蒸汽余热的吸收式制冷系统包括蒸汽源-乙二醇分离塔1、制冷机组2、用冷客户端3、冷却水5，还包括负荷调节器9。
50.所述乙二醇分离塔1通过管道直接连接至所述制冷机组2进行降温冷凝；
51.制冷机组2为成熟的吸收式制冷机组，又叫溴化锂制冷机组，其内包括发生器27，蒸发器28，吸收器29，溴化锂冷凝器210，其采用水作为循环介质，采用溴化锂溶液作为吸收剂，浓的吸收剂会吸收气态的水（即循环介质）形成稀的吸收剂，溴化锂溶液作为一种载体，带动循环介质在制冷机组内部循环，其循环过程解析如下：
52.发生器27中的溴化锂稀溶液吸收酯化蒸汽的余热，使得溴化锂稀溶液中的部分水（即循环介质）蒸发形成水蒸汽，形成的水蒸汽排至溴化锂冷凝器210，水蒸汽在溴化锂冷凝器210内被冷却水5冷却，凝结成液态水流入蒸发器28，同时发生器27内的溴化锂稀溶液因为部分水分蒸发成为溴化锂浓溶液，溴化锂浓溶液流入吸收器29。
53.蒸发器28中的液态水吸收从用冷客户端3返回的制冷剂的热量，使得蒸发器28中的液态水（即循环介质）蒸发形成水蒸汽，形成的水蒸汽被吸收器29中的溴化锂浓溶液吸收，溴化锂浓溶液因此成为溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液再次返回发生器27重复上述蒸发变浓过程。
54.在吸收器29中，溴化锂浓溶液吸收蒸发器28排出的水蒸汽时溶液温度升高，为避免溴化锂溶液温度过高导致吸收力下降，在吸收器29中通入冷却水5，以冷却溴化锂溶液，冷却水5自吸收器29排出后进入溴化锂冷凝器210，继续冷却溴化锂冷凝器210中的来自发生器27的水蒸汽，使得这部分水蒸汽冷凝为液态水，液态水进入蒸发器28，以便蒸发器28重复上述蒸发过程。
55.上述过程属于成熟的现有技术，本方案并没有对制冷机组2内部结构做改进，进行上述描述主要是为了使本领域技术人员更清楚的了解其内部工作过程。
56.所述用冷客户端3连接制冷机组2，用于利用消耗制冷机组2的冷量；
57.所述负荷调节器9串联在所述制冷机组2与所述用冷客户端3之间，用于调节用冷客户端3的用冷量；
58.所述冷却水5用于确保制冷机组2和负荷调节器9正常运行。
59.所述制冷机组2包括蒸汽入口21、凝液出口22、制冷剂回流口23、制冷剂流出口24、制冷机组冷却水入口25、制冷机组冷却水出口26；
60.所述用冷客户端3包括用冷端制冷剂入口31和用冷端制冷剂出口32；
61.所述负荷调节器9包括调节器制冷剂入口91、调节器制冷剂出口92、调节器冷却水入口93、调节器冷却水出口94；
62.所述乙二醇分离塔1连接至所述蒸汽入口21，酯化蒸汽经制冷机组2冷却凝结后经凝液出口22排出；
63.所述用冷端制冷剂出口32与所述制冷机组2的制冷剂回流口23经管路连接；
64.所述制冷机组2的制冷剂流出口24与所述负荷调节器9的调节器制冷剂入口91经管路连接；所述负荷调节器9的调节器制冷剂出口92与所述用冷客户端3的用冷端制冷剂入口31经管路连接；
65.所述冷却水5分别经管路连通至所述负荷调节器9的调节器冷却水入口93、所述制冷机组2的制冷机组冷却水入口25；所述负荷调节器9的调节器冷却水出口94、所述制冷机组2的制冷机组冷却水出口26经管路汇集至外部冷却水冷却装置；
66.所述用冷客户端3与所述制冷机组2之间的制冷剂管道上设有循环泵7。
67.还设有回流制冷剂温度传感器8，所述回流制冷剂温度传感器8设置在与所述用冷客户端3的用冷端制冷剂出口32连接的管道上，用于检测用冷客户端3用冷后返回制冷机组2的制冷剂回水的温度，与所述负荷调节器9的调节器冷却水入口93管道上设有电控阀门6，具体到本实施例中是电控三通阀门，所述电控阀门6用于控制流入负荷调节器9的冷却水的水量，所述回流制冷剂温度传感器8与所述电控阀门6电连接，所述电控阀门6根据所述回流制冷剂温度传感器8测得的温度调节阀门的开度。
68.实施例2：
69.如图3所示，区别于实施例1，本例中，循环泵7设置在制冷机组2与负荷调节器9之间的制冷剂管道上，显然循环泵7设置在制冷剂的循环管道上即可实现使制冷剂循环起来的作用，因此对于循环泵7具体设置的位置并不做特别的限定，只要便于维护即可。
70.实施例3：
71.如图4所示，区别于实施例1和实施例2，本例中，负荷调节器9与用冷客户端3的串联次序做了颠倒，这样也不妨碍整个系统的运行，因为对于制冷机组2而言，用冷客户端3和负荷调节器9可以看成是一个整体，只要确保制冷机组2的制冷剂回水温度保持稳定，则制冷机组2的工况就能保持稳定，确保对来自乙二醇分离塔1的所有蒸汽进行冷却液化。
72.本例区别于实施例1和实施例2的地方还包括负荷调节器9前端的电控阀门6，改为电控二通阀，所以不管是电控三通阀还是电控二通阀，只要能够调节进入负荷调节器9内冷却水的水量即可实现控制功能。
73.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。