以工業餘熱（廢蒸汽、廢水、煙氣、工業廢渣）或其他可以回收利用的熱源（內燃機尾氣、工業生產中產生的廢氣）為驅動能源，以氨-水為工質對，採用氨水吸收製冷來把餘熱變為冷量供給人們使用的機組或裝置。
基本介紹
- 中文名：餘熱氨水吸收制冷機組
- 原理：回收利用餘熱作為驅動熱源
- 用處：製冷
- 發展前景：一片光明
運行原理,工作流程,對比傳統,研究推廣,國外現狀,國內現狀,發展前景,
運行原理
吸收式製冷裝置由發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、循環泵、節流閥等部件組成，工作介質包括製取冷量的製冷劑和吸收、解吸製冷劑的吸收劑，二者組成工質對。濃氨水溶液在發生器中被加熱，分離出一定流量的冷劑蒸氣進入冷凝器中，冷劑蒸氣在冷凝器中被冷卻，並凝結成液態；液態冷劑經過節流降壓，進入蒸發器，在蒸發器內吸熱蒸發，產生冷效應，冷劑由液態變為氣態，再進入吸收器中；另外，從發生器流出的稀溶液經換熱器和節流降壓後進入吸收器，吸收來自蒸發器的冷劑蒸氣，吸收過程產生的濃溶液由循環泵加壓，經換熱器吸熱升溫後，重新進入發生器，如此循環製冷。
氨水吸收式製冷以自然存在的水或氨等為製冷劑，對環境和大氣臭氧層無害；以熱能為驅動能源，除了利用鍋爐蒸氣、燃料產生的熱能外，還可以利用餘熱、廢熱、太陽能等低品位熱能，在同一機組中還可以實現製冷和制熱（採暖）的雙重目的。整套裝置除了泵和閥件外，絕大部分是換熱器，運轉安靜，振動小；同時，制冷機結構簡單、安全可靠、安裝方便。在當前能源緊缺，電力供應緊張，環境問題日益嚴峻的形勢下，吸收式製冷技術以其特有的優勢已經受到廣泛的關注。吸收式製冷正在向著小型化、高效化的方向發展，各國對吸收式技術的開發研究主要集中在聯合循環、餘熱利用、吸收式熱泵、吸收和發生過程的機理研究、換熱結構和換熱表面、界面活性劑及緩蝕劑、機組最佳化設計及經濟性分析、系統的特性仿真等方面。吸收式製冷已經成為製冷技術的主要發展方向之一，有著非常廣闊的前景。
工作流程
尾氣餘熱制冷機組採用氨水溶液作為工作介質，其工作循環是由發生、分離、冷凝、節流、蒸發、吸收六個過程組成（附流程示意圖）。
製冷劑循環：由尾氣為發生器加熱，產生出的氣液混合物經分離器分離後，分離出高濃度的製冷劑蒸氣。經冷凝器凝結成液體進入貯液罐。製冷劑液體通過浮球閥節流降壓後進入蒸發器蒸發。蒸發後的製冷劑氣體進入吸收器，被稀溶液吸收後成為濃溶液，再由溶液泵將濃溶液經溶液換熱器與來自發生器的稀溶液換熱後送入發生器再次加熱，周而復始形成製冷循環。
溶液循環：經分離器分離出來的稀溶液進入溶液換熱器與濃溶液換熱後，經浮球閥自動調節進入吸收器，並吸收製冷劑後成為濃溶液，再由溶液泵送入發生器加熱。產生出的氣液混合物進入分離器分離後，分離出稀溶液，周而復始形成溶液循環。
對比傳統
吸收式製冷循環的熱力係數和蒸氣壓縮式製冷循環的製冷係數都是用來評價循環經濟性的主要技術指標。但兩者之間不能直接加以比較，因為壓縮式制冷機消耗功，吸收式制冷機消耗熱能，功比熱能的品位高，產生功的成本也高。對這兩個數值進行比較時，必須考慮電站內蒸汽裝置中的熱交換情況及效率。即使如此，吸收式制冷機的熱力係數仍然低於壓縮式的當量熱力係數，原因在於吸收式制冷機系統的運行過程中存在著更多的熱力不可逆過程。
從兩個系統的運行費用比較來看，在較低的蒸發溫度下似乎採用吸收式製冷系統更為合適，特別是在有高溫加熱介質可以利用的情況下更是如此。因為這樣有可能利用單級吸收式製冷系統獲得需兩級壓縮式系統才能獲得的低溫。
氨水吸收式制冷機的特點
與其它形式的制冷機相比較，氨水吸收式制冷機具有如下特點：
(1)採用蒸氣或熱水作為熱源，有利於廢熱的綜合利用，特別適合於化工、冶金和輕工業中的製冷設備；
(2)以氨作為製冷劑，能製取0℃以下的低溫；
(3)整個裝置除泵外均為塔、罐等熱交換設備，結構簡單，便於加工製造；
(4)振動、噪音較小，可露天安裝，從而降低了建築費用；
(5)負荷在30~100%範圍內調節時，裝置的經濟性沒有明顯變化；
(6)維修簡單、操作方便、易於管理；
(7)氨價格低廉，來源充足；
(8)對大氣臭氧層無破壞作用；
(9)對銅及銅合金（磷青銅除外）有腐蝕作用；
(10)鋼材及冷卻水消耗量大；
(11)熱力係數較低；
(12)由於氨、水的沸點比較接近，為提高氨氣濃度，系統中必須增設精餾和分凝設備。
研究推廣
國外現狀
1859年，F.Carre製成第一台氨水吸收制冷機組，並與1860年申請專利。以後，C.Munters和B.Von Platen製成氨-水-氫擴散吸收式冰櫃，與1920年申報專利。由於壓縮機的發明和能源相對富裕，氨水吸收製冷裝置當時沒有流行開來，隨著能源的逐步枯竭，人類對氨水吸收製冷研究重新重視。從1969年起，小型氨水吸收制冷機組開始進入市場。自1969年以來，日本進行了新型餘熱氨吸收制冷機組的商業開發，已有蒸汽型和燃氣型系列產品進入市場。美國對餘熱氨水吸收制冷機組的研究也走在世界的前列。
國內現狀
國內的科研院校自上世紀90年代以來開始重視這方面的研究，中科院熱物理研究所、大連理工大學、上海理工大學等院校在這方面的研究比較深入，分別作出了樣機進行測試。2000年以來，其中一些科研院所研究生產的氨水擴散吸收式冰櫃已經進入市場。泰山集團泰安華能製冷有限公司自2002年也從事餘熱氨水吸收制冷機組的研究，在冶金、啤酒、內燃機尾氣回收、天然氣冷凍乾燥等領域進行了推廣套用。1-300萬大卡產品已經形成系列。
發展前景
隨著化學能源的枯竭，餘熱氨水吸收制冷機組的研究和推廣將出現嶄新的局面。國建在節能減排方面必將針對該產品出台一些優惠政策，對生產和研發企業給予優惠，對產品的推廣和使用給予一定的扶持。相信餘熱氨水吸收制冷機組逐漸會被大家認識和接受，機組的大面積推廣必將為中國的節能減排事業做出貢獻。
