一種制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，本發(fā)明利用直流輸電工程中換流閥運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收，并借助吸附式原理，將熱量用于制冷，達(dá)到替代或部分替代空調(diào)壓縮機(jī)制冷，形成了一種將換流閥熱量回收利用的新型制冷工藝方法。本發(fā)明既降低了重要閥外冷設(shè)備的冷卻負(fù)荷、實(shí)現(xiàn)替代或部分替代空調(diào)壓縮機(jī)制冷，又將余熱合理利用，解決了現(xiàn)有的問題，并填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)上的空白。
【專利說明】一種制冷系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于直流輸電換流站的制冷系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]換流閥為直流輸電工程中交流與直流轉(zhuǎn)換的核心單元，換流閥運(yùn)行過程中各元件具有較大功耗發(fā)熱量。隨著我國(特)高壓直流輸電工程技術(shù)的迅速發(fā)展，直流輸電工程輸送功率不斷提高，電壓等級為±800kV的直流輸電換流閥損耗高達(dá)20MW左右，該損耗98%以上需要通過常規(guī)閥冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
[0003]現(xiàn)有直流輸電工程換流閥發(fā)熱量主要通過閥冷系統(tǒng)帶走，換流閥水冷系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示:閥冷系統(tǒng)設(shè)備主要由主循環(huán)泵和室外換熱設(shè)備組成。其中主循環(huán)泵作為換流閥的一次冷卻水循環(huán)的動力源，而室外換熱設(shè)備是保證換流閥冷卻要求的核心和保證，沒有它整個(gè)換流閥冷卻設(shè)備將失去效用，室外換熱設(shè)備通常為空氣冷卻器或閉式冷卻土it
ο
[0004]閥冷系統(tǒng)將換流閥帶出的熱量交換給室外換熱設(shè)備，直接或者間接的排放至空氣中，在要求室外換熱具有高冷卻能力的同時(shí)又造成了大量熱量的浪費(fèi)。
[0005]換流站閥廳、屏柜間、生活區(qū)等多個(gè)區(qū)域均需要借助空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行降溫冷卻，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需借助空調(diào)主機(jī)(包含蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流閥等)將環(huán)境空氣冷卻。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的工藝流程如圖2所示:常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、冷凝器等設(shè)備組成。由高效的冷卻工質(zhì)氟利昂或其類似物質(zhì)組成回路，在壓縮機(jī)驅(qū)動下，完成制冷。
[0006]常規(guī)空調(diào)的一次性設(shè)備投資成本較高且存在制冷劑(氟利昂)泄漏造成臭氧層破壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]在此條件下，需考慮提出一種新型制冷工藝方法。采用此方法既能將換流閥發(fā)熱量合理利用，又能實(shí)現(xiàn)對換流站閥廳、屏柜間、生活區(qū)等多個(gè)區(qū)域的降溫冷卻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種制冷系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要對換流閥和換流站閥廳等區(qū)域分別設(shè)置冷卻系統(tǒng)造成的熱量浪費(fèi)和投資大的問題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0010]一種制冷系統(tǒng)，包括內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)(A)和吸附式制冷系統(tǒng)(B);內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)(A)包括換流閥(I)和主循環(huán)泵(2)，內(nèi)冷水管路經(jīng)過吸附床(3);吸附式制冷系統(tǒng)(B)包括兩條循環(huán)回路，這兩條循環(huán)回路均經(jīng)過吸附床(3)，一條回路為制冷劑回路，包括冷凝器(4)和蒸發(fā)器(5);另一條循環(huán)回路為冷卻水回路，包括用于冷卻冷卻水的室外換熱設(shè)備
(6)和冷卻水循環(huán)泵(7);主循環(huán)泵驅(qū)動內(nèi)冷水，將待換流閥產(chǎn)生的熱量帶給吸附式冷卻系統(tǒng)；在內(nèi)冷水交換給吸附床的熱量的驅(qū)動下，制冷劑在吸附床解吸，進(jìn)入冷凝器后被冷卻成液體流入蒸發(fā)器，液體制冷劑在蒸發(fā)器中形成蒸氣被吸附床吸附，完成制冷；在冷卻水循環(huán)泵的驅(qū)動下，冷卻水對吸附床內(nèi)吸附劑進(jìn)行冷卻，實(shí)現(xiàn)制冷劑在吸附床內(nèi)冷卻吸附，完成制冷；流過吸附床的高溫冷卻水進(jìn)入室外換熱設(shè)備被冷卻后重新進(jìn)入吸附床。
[0011]所述蒸發(fā)器(5)可以為空氣式換熱器。
[0012]所述蒸發(fā)器(5)可以為管殼式換熱器，此時(shí)新增換熱回路(C)，換熱回路(C)包括空調(diào)循環(huán)泵(8)和空調(diào)冷卻器(9)。
[0013]所述換熱回路(C)中還包括空調(diào)主機(jī)(10)。
[0014]所述內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)(A)中必要時(shí)應(yīng)包括第二室外換熱設(shè)備(11)。
[0015]所述吸附式制冷系統(tǒng)(B)為可以為單級吸附式制冷系統(tǒng)或多級循環(huán)吸附式制冷系統(tǒng)。
[0016]所述待冷卻設(shè)備為換流閥。
[0017]所述換流閥為晶閘管換流閥、IGBT換流閥、IGCT換流閥、IGET換流閥。
[0018]本發(fā)明利用直流輸電工程中換流閥運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收，并借助吸附式原理，將熱量用于制冷，達(dá)到替代或部分替代空調(diào)壓縮機(jī)制冷，形成了一種將換流閥熱量回收利用的新型制冷工藝方法。本發(fā)明既降低了重要閥外冷設(shè)備的冷卻負(fù)荷、實(shí)現(xiàn)替代或部分替代空調(diào)壓縮機(jī)制冷，又將余熱合理利用，解決了現(xiàn)有的問題，并填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)上的空白。
[0019]本發(fā)明的系統(tǒng):①、創(chuàng)造性地將直流輸電換流閥損耗熱量用于新型制冷系統(tǒng)，形成熱量合理利用的復(fù)合式制冷系統(tǒng)；采用吸附一解吸原理完成制冷劑的蒸發(fā)與冷凝，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓縮機(jī)制系統(tǒng)冷相比，省去了耗能設(shè)備壓縮機(jī)，系統(tǒng)具備節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)；?、采用天然制冷劑，如水、氨、甲醇等，其臭氧層破壞系數(shù)(ODP)和溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP)均為零，系統(tǒng)具備環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；避免了傳統(tǒng)壓縮機(jī)制冷制冷劑泄漏引起溫室效應(yīng)的問題、與常規(guī)直流輸電工程中直接將換流閥損耗排向環(huán)境的閥冷系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)工藝將直流輸電換流閥損耗合理利用，降低了傳統(tǒng)閥冷系統(tǒng)室外換熱設(shè)備負(fù)荷，降低了閥冷系統(tǒng)一次性投資成本，同時(shí)提高了系統(tǒng)安全性和可靠性、本系統(tǒng)將換流閥發(fā)熱量合理利用，在實(shí)現(xiàn)低品位能利用的同時(shí)，減少了對環(huán)境的熱污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是常規(guī)閥冷系統(tǒng)構(gòu)成圖；
[0021]圖2是常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)A，吸附式制冷系統(tǒng)B，換流閥1，主循環(huán)泵2，冷凝器4，蒸發(fā)器5，室外換熱設(shè)備6，冷卻水循環(huán)泵7，閥廳/設(shè)備間中央空調(diào)循環(huán)泵8，閥廳/設(shè)備間中央空調(diào)系統(tǒng)空冷器9，空調(diào)主機(jī)10，第二室外換熱設(shè)備11。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]本發(fā)明提供了一種冷卻系統(tǒng)，以下給出的是將該冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于直流輸電換流站的【具體實(shí)施方式】，用于實(shí)現(xiàn)對換流閥和閥廳等區(qū)域進(jìn)行制冷。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖3所示的一種用于直流換流站的制冷系統(tǒng)，包括內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)A和吸附式制冷系統(tǒng)B ;內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)A包括換流閥I和主循環(huán)泵2，內(nèi)冷水回路經(jīng)過吸附床3 ;吸附式制冷系統(tǒng)B包括兩條循環(huán)回路，這兩條循環(huán)回路均經(jīng)過吸附床3，一條回路為制冷劑回路，包括冷凝器4和蒸發(fā)器5 ;另一條循環(huán)管路為冷卻水回路，包括用于冷卻冷卻水的室外換熱設(shè)備6和冷卻水循環(huán)泵7。
[0031]對于上述各回路來講:
[0032]內(nèi)冷水回路:主循環(huán)泵驅(qū)動內(nèi)冷水，將待冷卻設(shè)備產(chǎn)生的熱量帶給吸附式冷卻系統(tǒng)。
[0033]冷卻劑回路:在內(nèi)冷水交換給吸附床的熱量的驅(qū)動下，制冷劑在吸附床解吸，進(jìn)入冷凝器后被冷卻成液體流入蒸發(fā)器，液體制冷劑在蒸發(fā)器中形成蒸氣被吸附床吸附，完成制冷。
[0034]冷卻水回路:冷卻水循環(huán)泵的驅(qū)動下，冷卻水對吸附床內(nèi)吸附劑進(jìn)行冷卻，實(shí)現(xiàn)制冷劑在吸附床內(nèi)冷卻吸附，完成制冷；流過吸附床的高溫冷卻水進(jìn)入室外換熱設(shè)備被冷卻后重新進(jìn)入吸附床。
[0035]換流閥為晶閘管換流閥、IGBT換流閥、IGCT換流閥、IGET換流閥。
[0036]所述蒸發(fā)器5為空氣式換熱器。
[0037]由以上各設(shè)備特點(diǎn)可知:帶走換流閥發(fā)熱量的內(nèi)冷水直接進(jìn)入吸附式制冷被冷卻后，降低了室外換熱設(shè)備的負(fù)荷，降低了一次設(shè)備投資成本，提高了閥冷系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。同時(shí)內(nèi)冷水交換給吸附床的熱量實(shí)現(xiàn)了加熱解吸，將熱量最終轉(zhuǎn)換成了冷量得到了合理的利用，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用；空調(diào)壓縮機(jī)被吸附式制冷系統(tǒng)替代或部分替代，吸附式制冷系統(tǒng)采用的制冷劑為天然制冷劑，如水、氨、甲醇等，其臭氧層破壞系數(shù)(ODP)和溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP)均為零，不存在制冷劑的污染，體現(xiàn)了整套系統(tǒng)環(huán)保的特點(diǎn)。
[0038]實(shí)施例2
[0039]對于適用于柜式空調(diào)制冷的屏柜間、生活區(qū)域，實(shí)施例1中蒸發(fā)器采用空氣式換熱器。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，將屏柜間、生活區(qū)域空氣冷卻，完成制冷。
[0040]對于適用于中央空調(diào)的閥廳、設(shè)備間等區(qū)域，蒸發(fā)器5為管殼式換熱器，如圖4所示。蒸發(fā)器5的換熱回路C包括閥廳/設(shè)備間中央空調(diào)循環(huán)泵8和閥廳/設(shè)備間中央空調(diào)系統(tǒng)空冷器9。
[0041]實(shí)施例3
[0042]制冷形式可根據(jù)直流工程輸送功率大小進(jìn)行調(diào)整，具體可以分為單獨(dú)吸附式制冷和吸附式制冷+常規(guī)空調(diào)串聯(lián)形式制冷。對于直流工程輸送功率多Al的換流站，建議單獨(dú)采用吸附式制冷系統(tǒng)，如實(shí)施例1 ;對于Al >直流工程輸送功率多A2的換流站，可以采用吸附式制冷+中央空調(diào)主機(jī)串聯(lián)形式制冷(如本實(shí)施例，圖5);對于直流工程輸送功率< A2的換流站，可以直接采用中央空調(diào)主機(jī)制冷。
[0043]如圖5所示，與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于，換熱回路C中還包括空調(diào)主機(jī)10。
[0044]實(shí)施例4
[0045]換流閥冷卻形式可根據(jù)直流工程輸送功率大小及換流閥允許閥冷系統(tǒng)出閥溫度高低進(jìn)行調(diào)整，具體可以分為單獨(dú)吸附式制冷和吸附式制冷+室外換熱設(shè)備相結(jié)合制冷。對于直流工程輸送功率多BI的換流站，建議單獨(dú)采用吸附式制冷+室外換熱設(shè)備相結(jié)合制冷(本實(shí)施例，如圖6所示)；對于直流工程輸送功率< BI的換流站，建議單獨(dú)采用吸附式制冷。對于換流閥允許閥冷系統(tǒng)出閥溫度不超過50°C的換流站建議采用常規(guī)閥冷系統(tǒng)。
[0046]如圖6，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于，內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)A中還包括室外換熱設(shè)備11。
[0047]實(shí)施例5
[0048]吸附式制冷系統(tǒng)制冷形式可根據(jù)直流工程輸送功率大小進(jìn)行調(diào)整。對于直流工程輸送功率多Cl的換流站，建議采用單級吸附式制冷系統(tǒng)；對于Cl >直流工程輸送功率^ C2的換流站，建議采用熱量回收多級循環(huán)吸附式制冷系統(tǒng)。
[0049]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。譬如，以上幾種典型實(shí)施方式的實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5之間也可以組合形成更多的方案。
[0050]本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。例如，A1、A2、B1、B2、C1、C2等均為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定的參數(shù)。
[0051]在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)㈧和吸附式制冷系統(tǒng)⑶； 內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)(A)包括換流閥(I)和主循環(huán)泵(2)，內(nèi)冷水管路經(jīng)過吸附床(3); 吸附式制冷系統(tǒng)(B)包括兩條循環(huán)回路，這兩條循環(huán)回路均經(jīng)過吸附床(3)，一條回路為制冷劑回路，包括冷凝器(4)和蒸發(fā)器(5);另一條循環(huán)回路為冷卻水回路，包括用于冷卻冷卻水的室外換熱設(shè)備(6)和冷卻水循環(huán)泵(7)； 主循環(huán)泵驅(qū)動內(nèi)冷水，將待換流閥產(chǎn)生的熱量帶給吸附式冷卻系統(tǒng)； 在內(nèi)冷水交換給吸附床的熱量的驅(qū)動下，制冷劑在吸附床解吸，進(jìn)入冷凝器后被冷卻成液體流入蒸發(fā)器，液體制冷劑在蒸發(fā)器中形成蒸氣被吸附床吸附，完成制冷； 在冷卻水循環(huán)泵的驅(qū)動下，冷卻水對吸附床內(nèi)吸附劑進(jìn)行冷卻，實(shí)現(xiàn)制冷劑在吸附床內(nèi)冷卻吸附，完成制冷；流過吸附床的高溫冷卻水進(jìn)入室外換熱設(shè)備被冷卻后重新進(jìn)入吸附床。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(5)可以為空氣式換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(5)可以為管殼式換熱器，此時(shí)新增換熱回路(C)，換熱回路(C)包括空調(diào)循環(huán)泵(8)和空調(diào)冷卻器(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱回路(C)中還包括空調(diào)主機(jī)(10) ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)(A)中必要時(shí)應(yīng)包括第二室外換熱設(shè)備(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附式制冷系統(tǒng)(B)為可以為單級吸附式制冷系統(tǒng)或多級循環(huán)吸附式制冷系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述待冷卻設(shè)備為換流閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述換流閥為晶閘管換流閥、IGBT換流閥、IGCT換流閥、IGET換流閥。
【文檔編號】F24F3/00GK104501447SQ201410734666
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】王大偉, 劉俊杰, 王成龍 申請人:許昌許繼晶銳科技有限公司