專利名稱：：氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及火電、核電、燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)、整體煤氣化發(fā)電和太陽能熱發(fā)電等汽輪發(fā)電機(jī)組的凝汽器，或石油、化工、冶金、紡織、造紙、食品、制藥等多種行業(yè)的大中型冷卻器的被冷卻工藝介質(zhì)(簡稱工質(zhì))的間接空氣冷卻方法及其系統(tǒng)，具體說是一種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：火電、核電、燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)、整體煤氣化發(fā)電和太陽能熱發(fā)電等汽輪發(fā)電機(jī)組的排汽凝汽器，以及石油、化工、冶金、紡織、造紙、食品、制藥等多種行業(yè)的大中型冷卻器的排熱系統(tǒng)中工質(zhì)的冷卻、凝結(jié)系統(tǒng)，按其所用冷卻介質(zhì)可分為以水為冷卻介質(zhì)的濕式冷卻系統(tǒng)(簡稱水冷或濕冷)和以空氣為冷卻介質(zhì)的干式冷卻系統(tǒng)(簡稱空冷或干冷)。目前，國內(nèi)外排熱系統(tǒng)的絕大多數(shù)都是用水來冷卻，即水冷或濕冷系統(tǒng)；在嚴(yán)重缺水地區(qū)則是以空氣取代水來冷卻，即干冷或空冷系統(tǒng)。針對電站直接空冷系統(tǒng)(簡稱直冷)存在的諸如節(jié)水率最高只有90%、煤耗通常比水冷高十多克/千瓦時、環(huán)境適應(yīng)能力差等問題，200710103618.0號"采用并聯(lián)正、逆制冷循環(huán)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)"發(fā)明專利申請(簡稱本申請人在先申請)，提出了采用并聯(lián)正、逆制冷循環(huán)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)是將正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相并聯(lián)插入工質(zhì)和空氣之間的新的間接冷卻方法和系統(tǒng)，根據(jù)被冷卻的工質(zhì)在冷卻過程中是否發(fā)生相變，分別通過雙相變換熱器或單相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合；與傳統(tǒng)的空氣冷卻方法和系統(tǒng)相比，該方法和系統(tǒng)既能發(fā)揚(yáng)現(xiàn)有直冷方法和系統(tǒng)的節(jié)水優(yōu)勢，又能克服其煤耗偏高、環(huán)境適應(yīng)能力差等問題，也能消除間接干冷方法和系統(tǒng)耗水多、夏季難滿發(fā)、冬季防凍難等缺5陷。但是該方法和系統(tǒng)在環(huán)境髙溫時段，采用壓縮機(jī)將低壓氣態(tài)制冷劑壓縮(即所謂壓縮式制冷循環(huán))、升壓后送入空冷散熱器放熱冷凝。采用壓縮式制冷循環(huán)與逆制冷循環(huán)相并聯(lián)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)，稱其為壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)。壓縮式制冷循環(huán)的主要缺點(diǎn)是壓縮機(jī)消耗機(jī)械功巨大，這一缺陷對于環(huán)境高溫時段長的地區(qū)尤為嚴(yán)重，如采用電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)則會大大增加廠用電率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是針對上述采用壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)在高溫時段壓縮機(jī)耗功過大的缺點(diǎn)，采用氨水吸收式制冷裝置取代壓縮機(jī)，以便既能保證壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)的優(yōu)勢，又能消除其在環(huán)境高溫時段壓縮機(jī)耗功巨大的缺陷。但是，傳統(tǒng)的氨水吸收式制冷裝置，熱利用系數(shù)比較低，吸收器耗水量大且體積龐大，一般只能用于溫度不高的廢熱可利用的空調(diào)系統(tǒng)或小型制冷系統(tǒng)。為了發(fā)揚(yáng)氨水吸收式制冷裝置裝置簡單、功耗極小、造價低廉、維護(hù)簡便的優(yōu)勢，克服其難以大型化的缺點(diǎn)，本發(fā)明進(jìn)一步提出兩個改進(jìn)措施一是將吸收器由水冷改為多級空氣一水串聯(lián)冷卻式氨水吸收器，以克服耗水量大的缺陷；二是將立式管殼式噴淋降膜吸收器改為三維粗糙面板或填料式板翅式換熱器，以便既能改進(jìn)其吸收效率，又能利用板翅式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊度(指換熱器的單位容積所具有的換熱面積)遠(yuǎn)高于管殼式的優(yōu)勢來縮小設(shè)備尺寸。本發(fā)明的首要目的在于提出這種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法，根據(jù)被冷卻的工質(zhì)在冷卻過程中是否發(fā)生相變，分別通過雙相變換熱器或單相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合；被冷卻工質(zhì)在冷卻過程中發(fā)生相變的，通過雙相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合，高環(huán)境溫度時段，由雙相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑，先經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?再用氨水升壓泵使?jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，然后在發(fā)生器中受熱解吸后，送入空冷散熱器放熱冷凝，凝結(jié)液進(jìn)入儲液箱，然后經(jīng)節(jié)流閥降壓送回雙相變換熱器中重新進(jìn)行流動沸騰換熱過程，完成正制冷循環(huán)；低環(huán)境溫度時段，雙相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑經(jīng)過與正制冷循環(huán)相并聯(lián)的過熱器過熱，然后進(jìn)入與過熱器相串聯(lián)的氨氣輪機(jī)膨脹作功，其排氣送入空冷散熱器冷凝，再經(jīng)儲液箱、升壓泵增壓送回雙相變換熱器中，完成逆制冷循環(huán)；被冷卻工質(zhì)在冷卻過程中不發(fā)生相變的，通過單相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合，高環(huán)境溫度時段，由單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑，先經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼儆冒彼龎罕檬節(jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，然后在發(fā)生器中受熱解吸后，送入空冷散熱器放熱冷凝，凝結(jié)液進(jìn)入儲液箱，然后經(jīng)節(jié)流閥降壓送回單相變換熱器中重新進(jìn)行流動沸騰換熱過程，完成正制冷循環(huán)；與正制冷循環(huán)并聯(lián)，低環(huán)境溫度時段，單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑經(jīng)過熱器過熱，進(jìn)入氨氣輪機(jī)膨脹作功，排氣送入空冷散熱器、儲液箱，再經(jīng)升壓泵增壓送回單相變換熱器中，完成逆制冷循環(huán)。為了提高制冷能力，還可以使雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑一飽和氨氣進(jìn)入吸收器前先經(jīng)過過冷卻器，在過冷卻器中與來自儲液箱的液氨進(jìn)行熱交換后，再經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼笤儆冒彼龎罕檬節(jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，完成上述制冷循環(huán)。為了節(jié)能，降低發(fā)生器出來的稀氨水的溫度，同時提高吸收器出來的濃氨水的溫度。在由雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑，經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?，用氨水升壓泵使?jié)獍彼龎哼M(jìn)入發(fā)生器的過程中，還可以使?jié)獍彼拖“彼仍谌芤簾峤粨Q器中進(jìn)行換熱，然后再分別進(jìn)入發(fā)生器和吸收器。本發(fā)明的另一個目的是提供實現(xiàn)上述方法的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)。這種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，根據(jù)被冷卻的工質(zhì)在冷卻過程中是否發(fā)生相變，分別選用雙相變換熱器或單相變換熱器，在雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端和輸入端之間耦合有并聯(lián)的正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)和逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)；雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端經(jīng)閥門與吸收器的氣態(tài)制冷劑輸入端連通，吸收器的輸出端經(jīng)氨水升壓泵后進(jìn)入發(fā)生器的輸入端，發(fā)生器的輸出端與空冷散熱器的輸入端連通，空冷散熱器的輸出端與儲液箱的輸入端連通，儲液箱的輸出端經(jīng)節(jié)流閥與雙相變換熱器或單相變換熱器制冷劑的輸入端連通，組成正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)；雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端通過另一閥門與蒸汽-氨氣過熱器的輸入端連通，蒸汽一氨氣過熱器的輸出端與氨氣輪機(jī)的輸入端連通，氨氣輪機(jī)的輸出端與空冷散熱器連通，空冷散熱器的輸出端與儲液箱的輸入端連通，儲液箱的輸出端經(jīng)升壓泵與雙相變換熱器或單相變換熱器制冷劑的輸入端連通，組成逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)。為了提高制冷能力，還可以在儲液箱的輸出端設(shè)有過冷卻器，過冷卻器的殼側(cè)輸入端與雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端連通，殼側(cè)輸出端與吸收器的氣態(tài)制冷劑輸入端連通；管側(cè)輸入端與儲液箱的輸出端連通，管側(cè)輸出端經(jīng)節(jié)流閥與雙相變換熱器或單相變換熱器制冷劑的輸入端連通。使雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑——飽和氨氣進(jìn)入吸收器前先經(jīng)過過冷卻器，在過冷卻器中與來自儲液箱的液氨進(jìn)行熱交換后，再經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?，之后再用升壓泵使?jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，完成上述制冷循環(huán)。為了節(jié)能，降低發(fā)生器出來的稀氨水的溫度，同時提高吸收器出來的濃氨水的溫度，還可以在吸收器和發(fā)生器之間設(shè)有溶液熱交換器。吸收器的濃氨水輸出端經(jīng)氨水升壓泵與溶液熱交換器的濃氨水溶液入口連通，溶液熱交換器的濃氨水溶液出口與發(fā)生器的輸入端連通；發(fā)生器的氨水稀溶液出口與溶液熱交換器的稀氨水溶液入口連通，溶液熱交換器的稀氨水溶液出口與吸收器的稀氨水溶液入口連通。使?jié)獍彼拖“彼仍谌芤簾峤粨Q器中進(jìn)行換熱，然后再分別進(jìn)入發(fā)生器和吸收器。本發(fā)明的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)中，使用的吸收器8是由三維粗糙面板翅式換熱器為基本單元組成的至少1級空氣冷卻吸收器，和在最下一級空氣冷卻吸收器下面設(shè)置的至少1級水冷冷卻器組成的多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器。所述的三維粗糙面板翅式換熱器，由吸收側(cè)的三維粗糙面板片和冷卻側(cè)的蛇形翅片構(gòu)成，三維粗糙面板片為具三維粗糙元表面的板片，以利于稀氨水在其上形成盡可能薄的膜狀流動。所用的三維粗糙面板翅式換熱器，也可使用填料式板翅式換熱器。所述的填料式板翅式換熱器，是在吸收側(cè)的兩板片間的水——氨氣通道中裝填形狀經(jīng)過精心設(shè)計的填料，以使從上部流下的稀氨水沿著填料表面散布成盡可能薄的膜狀流動，并使自下而上的氨氣與其接觸面積盡可能大，以獲得盡可能高的吸收率。冷卻側(cè)的蛇形翅片，則為增強(qiáng)空氣側(cè)的傳熱。緊湊度可達(dá)800~1000m2/m3，同樣的換熱負(fù)荷下，可大大減小吸收器的體積，大大節(jié)約水資源。在多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器中，稀氨水溶液從淋水盤的篩孔和板片形成的通道向下成雨絲或薄膜狀流下，同時氨氣經(jīng)分配器平行分級橫向穿過絲或膜狀下降的稀氨水，兩者接觸較之降膜更為充分，吸收率得以提高。為不使氣態(tài)氨溶于稀氨水所放出溶解熱提高氨水溫度，以防止氨水的吸收能力隨其溫度升高而下降，本發(fā)明采用空氣通過布滿蛇形翅片形成的通道來及時冷卻板片形成的通道中的(間壁另一側(cè)的)氨水，以便增強(qiáng)其吸收能力。這種結(jié)構(gòu)可以保證氨氣被吸收充分(1)參與的未被吸收的少量氨氣與經(jīng)篩孔噴淋的稀氨水水絲充分接觸，從而保證被充分吸收；(2)位于下部布置的水冷冷卻器吸收面，由于稀氨水濃度自上而下逐漸變濃，吸收的驅(qū)動力變低，在環(huán)境高溫時段，可以采用布置在最下部的水冷冷卻器，對氨水進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，以盡可能增大氨水的吸收率。本發(fā)明的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法和系統(tǒng)，構(gòu)思新穎獨(dú)特，根據(jù)環(huán)境溫度的高低綜合而巧妙地組合了現(xiàn)有正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)的運(yùn)行方式和設(shè)備，所采用的技術(shù)成熟，易于實施，應(yīng)用范圍和適用區(qū)域十分廣泛。如果應(yīng)用在火電、核電、燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)、整體煤氣化發(fā)電和太陽能熱發(fā)電等汽輪發(fā)電機(jī)組的排汽冷卻中，則以雙相變換熱器(以制冷劑的流動蒸發(fā)吸收排汽冷凝放出的汽化潛熱的間壁式換熱器)替代通常的濕冷凝汽器。如果應(yīng)用在其它行業(yè)的多級壓縮機(jī)的氣體中間冷卻中，則可以單相變換熱器替換通常的水冷中間冷卻器(簡稱中冷器)。所述的單相變換熱器或雙相變換熱器均為間壁式換熱器。對于雙相變換熱器，汽輪機(jī)排汽在其高溫側(cè)經(jīng)由換熱器間壁自動向另一側(cè)低溫側(cè)放熱而冷凝為液體——凝結(jié)水，低溫側(cè)的液態(tài)制冷劑吸收了排汽的汽化潛熱而蒸發(fā)為氣態(tài)，以代替濕冷的水的顯熱吸熱，該間壁式換熱器的間壁兩側(cè)均為相變換熱過程，故稱作雙相變換熱器。由雙相變換熱器出來的飽和氣態(tài)制冷劑，先經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼^而以泵使?jié)獍彼龎哼M(jìn)入發(fā)生器，進(jìn)而在發(fā)生器中受熱解吸后，送入空冷散熱器放熱冷凝，凝結(jié)液進(jìn)入儲液箱，然后經(jīng)節(jié)流閥降壓送回雙相變換熱器中重新進(jìn)行流動沸騰換熱過程，完成正制冷循環(huán)；也可將雙相變換熱器出來的飽和氣態(tài)制冷劑經(jīng)加熱制成過熱氨氣送入氨氣輪機(jī)膨脹作功，膨脹降壓后的飽和氣態(tài)制冷劑再送入空冷散熱器放熱冷凝，凝結(jié)液經(jīng)儲液箱、升壓泵增壓送回雙相變換熱器中重復(fù)流動沸騰換熱過程而完成逆制冷循環(huán)。對于單相變換熱器，被壓縮氣體在其高溫側(cè)經(jīng)由換熱器間壁自動向另一側(cè)放熱使自身溫度降低，但狀態(tài)不變，即仍保持為氣態(tài)；低溫側(cè)的液態(tài)制冷劑則吸收了氣體的顯熱蒸發(fā)為氣態(tài)。這時，該間壁式換熱器的間壁只有一側(cè)為相變換熱過程，故稱作單相變換熱器。實施本發(fā)明的氨水吸收式復(fù)合制冷空冷系統(tǒng)時，可根據(jù)環(huán)境溫度的高低，分別在高溫時段采用復(fù)合制冷循環(huán)中的正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻方法，低溫時段則采用逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻方法。(1)髙環(huán)境氣溫時段的實施方法所說的高環(huán)境溫度，是指環(huán)境氣溫所決定的空冷散熱器的凝結(jié)參數(shù)(本發(fā)明以下所述凝結(jié)或沸騰參數(shù)均指工質(zhì)處于飽和態(tài)下的溫度及對應(yīng)壓力)高于恒定的排汽壓力所決定的雙相變換熱器的沸騰參數(shù)。在這個時段內(nèi)，制冷劑按正制冷循環(huán)運(yùn)行。即制冷劑從雙相變換熱器出來后經(jīng)過吸收一解吸過程，經(jīng)氨水泵壓力升高進(jìn)入空冷散熱器，凝結(jié)成液體進(jìn)入儲液箱，再經(jīng)節(jié)流閥重新進(jìn)入雙相變換熱器開始下一輪循環(huán)。(2)低環(huán)境氣溫時段的實施方法所說的低環(huán)境溫度，是指環(huán)境氣溫所決定的空冷散熱器的凝結(jié)參數(shù)低于恒定的排汽壓力所決定的雙相變換熱器的沸騰參數(shù)。在這個時段內(nèi)，制冷劑按逆制冷循環(huán)進(jìn)行，將雙相變換熱器出來的飽和氣態(tài)制冷劑經(jīng)加熱制成過熱氨氣送入氨氣輪機(jī)膨脹作功，降壓、降溫后再放熱冷凝，凝結(jié)后的液態(tài)制冷劑經(jīng)升壓而重新進(jìn)入雙相變換熱器，開始下一輪循環(huán)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，與現(xiàn)有蒸汽動力循環(huán)過程排熱系統(tǒng)的空氣冷卻系統(tǒng)以及采用并聯(lián)正、逆制冷循環(huán)的工質(zhì)的間接空氣冷卻方法和系統(tǒng)相比，具有以下創(chuàng)新之處1、以氨水吸收式制冷循環(huán)取代了氨蒸氣壓縮制冷循環(huán)，從而大幅度降低了系統(tǒng)運(yùn)行于高溫時段的能耗；2、以三維粗糙面或填料式板翅式換熱器為基本單元，所組成的多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器取代傳統(tǒng)的立式降膜式水冷吸收器，既節(jié)省大量的冷卻水，又可使吸收器的尺寸在允許范圍內(nèi)。增大了氨水吸收式制冷用于大型電站空冷系統(tǒng)的可行性，提高了性價比。能夠?qū)崿F(xiàn)汽輪機(jī)冷卻系統(tǒng)水汽的零排放，環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)，可將空冷技術(shù)的應(yīng)用地域擴(kuò)大到年環(huán)境溫度較高的溫、亞熱帶地區(qū)。、因此，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，具有極大的推廣價值，推廣應(yīng)用后將會產(chǎn)生較大的節(jié)能、減排、節(jié)水的經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益。圖1是氨水吸收復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所使用的板翅式換熱器的基本單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明所使用的多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明冷卻系統(tǒng)中氨水升壓泵功率與本申請人在先申請中壓縮機(jī)功率隨環(huán)境溫度變化的趨勢對比圖。圖中l(wèi)雙相變換熱器，2氨水升壓泵，3過冷卻器，4吸收器，4-1吸收器淋水盤、4-2淋水盤篩孔、4-3水冷冷卻器、4-4濃氨水集水盤，5發(fā)生器，6空冷散熱器，7儲液箱，8節(jié)流閥，9、IO閥門，ll蒸汽一氨氣過熱器，12氨氣輪機(jī)，13升壓泵，14溶液熱交換器，15三維粗糙面板翅式換熱器、15-1板片、15-2蛇形翅片。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和給出的實施例對本發(fā)明的方法和系統(tǒng)作進(jìn)一步描述。但本發(fā)明并不限于實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員以本發(fā)明技術(shù)方案作某些修改，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。實施例l:氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)參照圖1，這種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，用雙相變換熱器1替換蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)中的濕冷凝汽器。在雙相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端a和輸入端b之間并聯(lián)耦合有正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)(圖中實線所示運(yùn)行路線)和逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)(圖中虛線所示運(yùn)行路線)。雙相變換熱器1低溫側(cè)制冷劑的輸出端a經(jīng)閥門9與過冷卻器3的殼側(cè)輸入端31連通，過冷卻器的殼側(cè)輸出端32與吸收器4的氣態(tài)制冷劑輸入端41連通，吸收器的輸出端42經(jīng)氨水升壓泵2與溶液熱交換器14的濃氨水溶液入口141連通，溶液熱交換器的濃氨水溶液出口142與發(fā)生器5的輸入端51連通；發(fā)生器的氨水稀溶液出口52與溶液熱交換器的稀氨水溶液入口143連通，溶液熱交換器的稀氨水溶液出口144與吸收器的稀氨水溶液入口43連通。發(fā)生器的輸出端53與空冷散熱器6的輸入端連通，空冷散熱器的輸出端與儲液箱7的輸入端連通，儲液箱的輸出端與過冷卻器3的管側(cè)輸入端33連通，過冷卻器的管側(cè)輸出端34經(jīng)節(jié)流閥與雙相變換熱器制冷劑的輸入端b連通，組成正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)。雙相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端a通過閥門10與蒸汽一氨氣過熱器11的輸入端連通，蒸汽一氨氣過熱器的輸出端與氨氣輪機(jī)12的輸入端銜匿，氨氣輪機(jī)的輸出端與空冷散熱器6連通，空冷散熱器的輸出端與儲液箱7的輸入端連通，儲液箱的輸出端經(jīng)升壓泵13與雙相變換熱器制冷劑的輸入端b連通，組成逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)。參照圖2、3，本實施例中使用的吸收器是多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器。12由三維粗糙面板翅式換熱器15為基本單元組成的3級空氣冷卻吸收器，和在第3級空氣冷卻吸收器的下面設(shè)置的1級水冷冷卻器4-3組成。三維粗糙面板翅式換熱器，由吸收側(cè)的三維粗糙面板片1S-1和冷卻側(cè)的蛇形翅片15-2構(gòu)成。在多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器中，稀氨水溶液從淋水盤4-1的篩孔4-2和三維粗糙面板片形成的通道向下成雨絲或薄膜狀流下，同時氨氣經(jīng)分配器平行分級橫向穿過絲或膜狀下降的稀氨水，兩者接觸較之降膜更為充分，吸收率高。使用本發(fā)明的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，制冷劑液氨在雙相變換熱器1吸熱蒸發(fā)，閥門9和閥門10互相閉鎖，根據(jù)環(huán)境溫度交替開啟。環(huán)境高溫時段，蒸發(fā)的氨氣通過閥門9進(jìn)入過冷卻器3與儲液箱的液氨進(jìn)行熱交換后進(jìn)入吸收器4，在吸收器內(nèi)被來自溶液熱交換器14的氨水稀溶液吸收，生成的氨水濃溶液離開吸收器，通過氨水升壓泵2加壓進(jìn)入溶液熱交換器和來自發(fā)生器5的氨水稀溶液進(jìn)行熱交換后,進(jìn)入發(fā)生器吸熱蒸發(fā)，生成99.8%的氨氣進(jìn)入空冷散熱器6冷凝，冷凝后的液氨進(jìn)入儲液箱7，通過過冷卻器、節(jié)流閥8節(jié)流降壓后，進(jìn)入雙相變換熱器吸熱蒸發(fā)，以此循環(huán)往復(fù)，完成環(huán)境高溫時段的氨吸收制冷循環(huán)。環(huán)境低溫時段，閥門9閉鎖，雙相變換熱器蒸發(fā)的氨氣通過閥門10進(jìn)入蒸汽一氨氣過熱器ll,過熱氨氣進(jìn)入氨氣輪機(jī)12做功，氨氣輪機(jī)排氣進(jìn)入空冷散熱器6冷凝，冷凝液進(jìn)入儲液箱7后，經(jīng)升壓泵13升壓后進(jìn)入雙相變換熱器吸熱蒸發(fā)，以此循環(huán)往復(fù)，完成環(huán)境低溫時段的氨氣動力循環(huán)。試驗例1:為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的有益效果，本申請人按圖1所示構(gòu)建了氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)的實驗系統(tǒng)(1)實驗條件需冷卻的排汽來自啟動鍋爐，經(jīng)減溫減壓器后降至實驗所需要的蒸汽參數(shù):4.9kPa，27.5'C(常規(guī)水冷機(jī)組的排汽水平)，熱量為10MW。該蒸汽在雙相變換熱器中冷凝成相應(yīng)的飽和水，放出潛熱為2436.2kJ/kg，流量約4.10kg/s(15t/h),按照氨與水的汽化潛熱之比可估算出需要30t/h氨作冷卻劑。忽略管路壓力損失，吸收器壓力即為雙相變換熱器的壓力1083kPa,發(fā)生器的壓力即為空冷散熱器的壓力1981kPa(與環(huán)境溫度相關(guān)，取實驗地夏季較高水平34'C加上傳熱端差15-C,對應(yīng)氨氣冷凝的飽和壓力)。(2)氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)空冷系統(tǒng)和本申請人在先申請中的壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)空冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較，以及吸收式復(fù)合制冷循環(huán)空冷的效益分析-由于空冷散熱器的壓力與環(huán)境溫度有關(guān)，直接影響氨水升壓泵和壓縮機(jī)的耗功，下面給出了實驗地環(huán)境溫度34'C時兩個系統(tǒng)的功耗比較，并給出了氨水升壓泵、氨壓縮機(jī)耗功隨環(huán)境溫度變化的趨勢。氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)空冷系統(tǒng)高溫時段采用氨吸收制冷循環(huán)取代了髙能耗的氨氣壓縮機(jī)制冷循環(huán)，從而比壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)空冷系統(tǒng)具有節(jié)能效果。壓縮機(jī)功率、-i7-1其中，乂一壓縮功，kW/kg;尸一壓縮機(jī)功率，kW;s—壓縮比；、一等熵指數(shù)；^、/^一壓縮機(jī)進(jìn)、出口氨氣焓值，kJ/kg;氨水升壓泵功率(1)(2)36.7%kW;其中，一氨水升壓泵功加/一循環(huán)倍率；F—濃氨水體積流量，m3/s;i>,、^一發(fā)生器、吸收器壓力，pa;%—氨水泵效率，取0.85。(3)14由公式(1)、(2)可得壓縮機(jī)耗功為尸-^Am=815.63kW由公式(3)可得氨水升壓泵的耗功為W-_ii-2504，36.7%氨水升壓泵的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于壓縮機(jī)的耗功，實驗表明，氨水升壓泵耗功僅為壓縮機(jī)耗功的約1/33。理論和實踐均表明，即使考慮因驅(qū)動冷卻介質(zhì)所需的電力，吸收式制冷也將較壓縮式制冷節(jié)電卯％以上。壓縮機(jī)出入口狀態(tài)的主要參數(shù)及功率見表1;氨水升壓泵的主要參數(shù)及功耗見表2。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>本發(fā)明人在先申請中壓縮機(jī)耗功和本發(fā)明中氨水升壓泵耗功隨環(huán)境溫度變化的示意圖，見圖5所示。從圖5可見氨水升壓泵的功耗隨環(huán)境溫度的變化不大，而壓縮機(jī)的功耗變化則很顯著。環(huán)境高溫時段，氨水升壓泵的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于壓縮機(jī)的耗功。在氨吸收式制冷循環(huán)中，和所消耗的熱能相比，氨水升壓泵的功耗常?？珊雎圆挥?。(3)結(jié)論氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空冷系統(tǒng)和壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)的空冷系統(tǒng)相比，保留了原系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。此外，在環(huán)境高溫時段，由于采用了氨吸收制冷設(shè)備取代了原系統(tǒng)耗能巨大的氨氣壓縮機(jī)，節(jié)能效果十分顯著，而且環(huán)境溫度越髙，節(jié)能效果越佳明顯，大大拓展了氨壓縮式制冷復(fù)合循環(huán)空冷系統(tǒng)的適用地區(qū)，既可適用于冬季寒冷漫長的北方地區(qū)，也可適用于夏季炎熱漫長的南方地區(qū)。預(yù)計到2010年我國火電空冷機(jī)組裝機(jī)容量將達(dá)2480萬千瓦。如果這些新裝機(jī)組(2300萬千瓦)即使部分能夠采用本發(fā)明的空冷系統(tǒng)，其收益也將是十分巨大的。權(quán)利要求1、一種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法，其特征在于根據(jù)被冷卻的工質(zhì)在冷卻過程中是否發(fā)生相變，分別通過雙相變換熱器或單相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合；被冷卻工質(zhì)在冷卻過程中發(fā)生相變的，通過雙相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合，高環(huán)境溫度時段，由雙相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑，先經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?，再用氨水升壓泵使?jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，然后在發(fā)生器中受熱解吸后，送入空冷散熱器放熱冷凝，凝結(jié)液進(jìn)入儲液箱，然后經(jīng)節(jié)流閥降壓送回雙相變換熱器中重新進(jìn)行流動沸騰換熱過程，完成正制冷循環(huán)；低環(huán)境溫度時段，雙相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑經(jīng)過與正制冷循環(huán)相并聯(lián)的過熱器過熱，然后進(jìn)入與過熱器相串聯(lián)的氨氣輪機(jī)膨脹作功，其排氣送入空冷散熱器冷凝，再經(jīng)儲液箱、升壓泵增壓送回雙相變換熱器中，完成逆制冷循環(huán)；被冷卻工質(zhì)在冷卻過程中不發(fā)生相變的，通過單相變換熱器與相互并聯(lián)的正制冷循環(huán)和逆制冷循環(huán)相耦合，高環(huán)境溫度時段，由單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑，先經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?，再用氨水升壓泵使?jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，然后在發(fā)生器中受熱解吸后，送入空冷散熱器放熱冷凝，凝結(jié)液進(jìn)入儲液箱，然后經(jīng)節(jié)流閥降壓送回單相變換熱器中重新進(jìn)行流動沸騰換熱過程，完成正制冷循環(huán)；與正制冷循環(huán)并聯(lián)，低環(huán)境溫度時段，單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑經(jīng)過熱器過熱，進(jìn)入氨氣輪機(jī)膨脹作功，排氣送入空冷散熱器、儲液箱，再經(jīng)升壓泵增壓送回單相變換熱器中，完成逆制冷循環(huán)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法，其特征在于雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑一飽和氨氣進(jìn)入吸收器前先經(jīng)過過冷卻器，在過冷卻器中與來自儲液箱的液氨進(jìn)行熱交換后，再經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?，之后再用氨水升壓泵使?jié)獍彼龎汉筮M(jìn)入發(fā)生器，完成上述制冷循環(huán)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法，其特征在于在由雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)出來的飽和氣態(tài)制冷劑，經(jīng)吸收器被來自發(fā)生器的稀氨水溶液吸收變?yōu)闈獍彼?，用氨水升壓泵使?jié)獍彼龎哼M(jìn)入發(fā)生器的過程中，使?jié)獍彼拖“彼仍谌芤簾峤粨Q器中進(jìn)行換熱，然后再分別進(jìn)入發(fā)生器和吸收器。4、一種氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)被冷卻的工質(zhì)在冷卻過程中是否發(fā)生相變，分別選用雙相變換熱器或單相變換熱器，在雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端和輸入端之間耦合有并聯(lián)的正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)和逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)；雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端經(jīng)閥門與吸收器的氣態(tài)制冷劑輸入端連通，吸收器的輸出端經(jīng)氨水升壓泵后進(jìn)入發(fā)生器的輸入端，發(fā)生器的輸出端與空冷散熱器的輸入端連通，空冷散熱器的輸出端與儲液箱的輸入端連通，儲液箱的輸出端經(jīng)節(jié)流閥與雙相變換熱器或單相變換熱器制冷劑的輸入端連通，組成正制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)；雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端通過另一閥門與蒸汽一氨氣過熱器的輸入端連通，蒸汽一氨氣過熱器的輸出端與氨氣輪機(jī)的輸入端連通，氨氣輪機(jī)的輸出端與空冷散熱器連通，空冷散熱器的輸出端與儲液箱的輸入端連通，儲液箱的輸出端經(jīng)升壓泵與雙相變換熱器或單相變換熱器制冷劑的輸入端連通，組成逆制冷循環(huán)的間接空氣冷卻系統(tǒng)。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，其特征在于在儲液箱的輸出端設(shè)有過冷卻器，過冷卻器的殼側(cè)輸入端與雙相變換熱器或單相變換熱器低溫側(cè)制冷劑的輸出端連通，殼側(cè)輸出端與吸收器的氣態(tài)制冷劑輸入端連通；管側(cè)輸入端與儲液箱的輸出端連通，管側(cè)輸出端經(jīng)節(jié)流閥與雙相變換熱器或單相變換熱器制冷劑的輸入端連通。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，其特征在于在吸收器和發(fā)生器之間設(shè)有溶液熱交換器，吸收器的濃氨水輸出端經(jīng)氨水升壓泵與溶液熱交換器的濃氨水溶液入口連通，溶液熱交換器的濃氨水溶液出口與發(fā)生器的輸入端連通；發(fā)生器的氨水稀溶液出口與溶液熱^換器的稀氨水溶液入口連通，溶液熱交換器的稀氨水溶液出口與吸收器的稀氨水溶液入口連通。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，其特征在于吸收器是由三維粗糙面板翅式換熱器為基本單元組成的至少1級空氣冷卻吸收器，和在最下一級空氣冷卻吸收器下面設(shè)置的至少1級水冷冷卻器組成的多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述的三維粗糙面板翅式換熱器，由吸收側(cè)的三維粗糙面板片和冷卻側(cè)的蛇形翅片構(gòu)成。9、根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻系統(tǒng)，其特征在于吸收器是由填料式板翅式換熱器為基本單元組成的至少1級空氣冷卻吸收器，和在最下一級空氣冷卻吸收器下面設(shè)置的至少1級水冷冷卻器組成的多級空氣一水串聯(lián)冷卻吸收器。全文摘要氨水吸收式復(fù)合制冷循環(huán)的空氣間接冷卻方法和系統(tǒng)，針對并聯(lián)正、逆制冷循環(huán)的工質(zhì)的間接空冷方法和系統(tǒng)在高溫時段壓縮機(jī)耗功巨大的缺點(diǎn)，采用氨水吸收式制冷取代壓縮機(jī)，既保證了該方法和系統(tǒng)的優(yōu)勢，又大幅度降低了運(yùn)行于高溫時段的能耗。并以三維粗糙面板或填料式板翅式換熱器為基本單元，組成多級空氣—水串聯(lián)冷卻吸收器，取代傳統(tǒng)的立式降膜式水冷吸收器，節(jié)省大量冷卻水，提高了性價比。能夠?qū)崿F(xiàn)汽輪機(jī)冷卻系統(tǒng)水汽的零排放，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可將空冷技術(shù)的應(yīng)用地域擴(kuò)大到年環(huán)境溫度較高的溫、亞熱帶地區(qū)。構(gòu)思新穎獨(dú)特，技術(shù)成熟，易于實施，應(yīng)用范圍和適用區(qū)域廣泛。推廣后將產(chǎn)生極大的節(jié)能、減排、節(jié)水的經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益。文檔編號F25B37/00GK101504219SQ20091006662公開日2009年8月12日申請日期2009年3月8日優(yōu)先權(quán)日2009年3月8日發(fā)明者徐志明,楊善讓,王升龍,陳立軍申請人:東北電力大學(xué)