太阳能及工业余热驱动吸收式制冷机组

1、 太阳能制冷成套装备制冷技术介绍 -氨水吸收制冷（冰）技术 主讲：王玉涛 泰山集团泰安华能制冷公司 2013年3月31号太阳能（工业余热）驱动的氨水吸收制冷技术介绍一、中高温热源（太阳能）驱动的氨水吸收制冷设备的运行原理二、氨水吸收制冷设备的特点与优势三、氨水吸收制冷（制冰）方式与传统制冷方式相比的优势四、氨水吸收制冷机组使用与操作介绍五、太阳能驱动的氨水吸收制冷（制冰）机组的使用范围和市场前景六、工程实例介绍及太阳能制冷机照片一、中高温（太阳能）热源驱动的氨水吸收制冷设备的运行原理1、流程2、原理叙述（1）、部件组成 氨水吸收式制冷装置由发生器、吸收器、循环泵、冷凝器、蒸发器、节流阀等部件组

2、成。（2）、物料组成 工作介质包括氨和水，其中氨作为制冷剂，水作为吸收剂，二者组成工质对。（3）、制冷循环 制冷剂氨的循环：浓氨水溶液在发生器中被从太阳能或工业生产中来的热流体加热，分离出一定流量的冷剂蒸气进入冷凝器中，冷剂蒸气在冷凝器中被冷却，并凝结成液态；液态冷剂经过节流降压，进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发，产生冷效应，冷剂由液态变为气态，再进入吸收器中被从发生器底部来的稀溶液吸收。（4）、溶液的循环 从发生器流出的稀溶液经溶液换热器和节流降压后进入吸收器，吸收来自蒸发器的冷剂蒸气，吸收过程产生的浓溶液由循环泵加压，经溶液换热器吸热升温后，重新进入发生器，加热后产生高温氨蒸汽，如此循环制冷

3、。 简言之，发生器和吸收器在溶液循环泵的协助下使实现了传统制冷方式的“排气”和“吸气”，从而取代氨用压缩机来实现制冷。 二、氨水吸收制冷设备的特点与优势1、节能、节能 可用太阳能生产的热水、蒸汽、导热油或工业余热等能源作为热源，有利于太阳能和废热的综合利用，特别适合于化工、冶金、电力、酿造和轻工业等领域；2、节电、节电 除溶液泵外无其它用电设备，电能消耗只有相应压缩机的5%-10%左右；3、制冷范围大、制冷范围大 以氨作为制冷剂，蒸发温度范围能自10到-60，可以在一台机组上实现多个蒸发温度；4、结构简单、结构简单 整个装置除泵外均为塔、罐等热交换设备，便于推广；5、振动、噪音较小，可露天安装

4、、振动、噪音较小，可露天安装 6、运行平稳可靠，操作简单，便于调节、运行平稳可靠，操作简单，便于调节 负荷在10%120%范围内变动时，装置的运行经济性能能保持平稳，除泵以外，不需备机，易于维修和管理；7、环保、环保 对大气臭氧层无破坏作用；8、单台机组的制冷量可以达到很大、单台机组的制冷量可以达到很大 可以降低单位制冷量的投资费用，适于发展集中供冷；9、系统内没有润滑油、系统内没有润滑油 有利于各换热设备内保持传热面积的洁净，增强传热。三、氨水吸收制冷（制冰）方式与传统制冷方式相比的优势 通过以下案例来分析经济优势：1、机组情况概述（内蒙呼号浩特某余热制冷项目）q制冷量：0.817Gcal/

5、h（950KW）。q热源及用量：0.3-0.8MPa（G）蒸汽；4500Kg/h。q冷却水要求及用量：进口温度30，出口温度36；400m3/h。q主要部件：精馏塔、吸收塔、空气分离器、换热器、冷凝器、过冷器、蒸发器、氨液罐、排液桶、溶液泵（一用一备）、自动控制系统。q理论制冷系数：0.4-0.5。2、方案评价1）、采用消耗电力的以氨为制冷剂的压缩式制冷系统。2）、利用饱和水蒸汽为热源的单级氨水吸收制冷系统。 现对上述2种备选方案进行初步的技术经济评价。其中，每年满功率运行运行时间为4800小时，电价0.8元kWh。方案比较 1）压缩制冷方案根据冷量估算，总制冷负荷950kW，制冷压缩机总功率

6、475kW。 11压缩制冷机组购置费 目前压缩制冷机组单位制冷量售价约为0.1万元/kW，950kW制冷量的压缩制冷机组购置费用95万元（不包括备用机）。 1. 2运行费用 压缩制冷机组实际满功率运行功率为475，满功率运行时每小时耗电475 kWh，电价按0.80元/度计算，则每小时电费380元/h。年运行4800小时计，则年运行电费为182.4万元/年。 根据资料压缩制冷机组运行时需要消耗部分润滑油，估计机组每年消耗润滑油5t，润滑油按15元kg计，则机组每年消耗润滑油费用为7.5万元/年。 压缩机总年运行费用为187.4万元。 1. 3设备维修、维护费用 由于制冷压缩机内运动机械的摩擦作

7、用，部分零部件需要定期更换，机组需要定期保养和维修。因此，设备的年保养和维修费用较高。压缩制冷系统年维护费约为总购置费的15%，为14.25万元/年。 1. 4运行管理人员费用 制冷压缩机一般需要专人管理，按每班1人一日三班计算，需要3位管理人员。如果，每位管理人员年工资为4万元/年，则运行管理人员年度费用为12万元/年 总计以上四项费用得到压缩制冷系统年度运行费用需要213.65万元/年。2）单级氨水吸收式制冷方案 2.1单级氨水吸收制冷机组购置费 单级氨水吸收制冷机组950 kW制冷量的单级吸收制冷机组购置费用为119.8万元。 2.2运行费用 950 kW单级余热制冷系统大约要消耗48

8、kW电力，每小时需要电费为38.4元/h。单级氨水吸收制冷年运行4800小时计，运行费为18.43万元/年。 2.3设备维修、维护费用 氨水吸收制冷系统内运转的设备只有溶液泵，其余均为换热设备。设备的年维护费用很低，取为2万元/年。 2.4运行管理人员费用 由于氨水吸收制冷系统内运转设备少并设有备用泵，且系统采用自动控制，故无需专人管理。但为了系统运行安全，可以安排1人专职管理。仍取管理人员年工资为4万元/年，则运行管理人员年度费用为4万元/年 3、方案技术经济评价汇总 以上为2种制冷方案技术经济评价。汇总如表1 两种制冷方案的汇总表格：方 案压缩制冷 单级氨水吸收制冷 制冷机组购置费9511

9、9.8冷却系统费用6.58.1投资总额101.5127.9年运行费187.418.43年维护费14.252年管理人员费124年总运行费用213.6524.43投资额差/26.4年运行费用差/-189.22增额投资回收期（年）/0.14全额投资回收期（年）/0.634、结论： 通过2种制冷方案的技术和经济分析可以看到，采用余热（中高温太阳能驱动）氨水吸收制冷技术可以取得比较好的经济效益。 如果采用太阳能驱动机组，要计算太阳能的投资，设备投资全部通过节约资金收回也不超过5年。四、氨水吸收制冷机组使用与操作介绍1、机组采用露天存放和使用的方式，节约了土建投资，增强了氨制冷剂在使用过程中的安全性。2、

10、采用人机对话的控制方式，通过远程计算机控制来调节机组的正常运转，机组可以根据制冷量的大小主动调节机组的运转负荷，最大限度的做到经济运行。3、机组设有自动保护功能，具体有压力保护和温度保护功能，到系统压力达到设定之后，系统自动报警并自动采取相应的处理措施。当外界水温或蒸发温度达到设定之后，系统也可以实现自动调节。由于机组存在一定的惰性，调节的过程中，机组对外表现十分稳定。4、控制系统设有故障自动报警功能，当设备无法正常工作时，机组自动检测，并发出相应的报警信号，操作人员根据计算机屏幕的指示，做出故障判断，并作出相应的处理。5、机组设有自动开机和自动关机功能，同时采用手动自动功能可以随时切换。控制

11、图例五、太阳能驱动的氨水吸收制冷（制冰）机组的使用范围和市场前景 综述： 在光照较好的地区，通过太阳能集热产生140度左右的蒸汽或热水、导热油，驱动机组制冰或制冷。可以建造太阳能冷库，用来冷藏食品或保鲜蔬菜；也可以通过制冰蓄冷的方式来为建筑提供空调，利用冰蓄冷的方式可以在夜间或无太阳的情况下照样提供空调冷量，冰蓄冷比太阳能高温蓄热技术上简单，设备投资少，确保了夜间无光照照常提供冷量。1、太阳能冷库n 据广州日报报道,日本新能源综合开发组织宣布说,日本最近研制成世界上第一个利用太阳能的冷藏库。这个面积为168平方米的冷藏库使用效率很高的吸收式冷冻机,能够使库内温度冷却到-7。 据日本化工周刊报道

12、,日本新能源开发组织最近在冲绳建成了一座利用太阳能作动力的冷库。这座冷库将用于储存蔬菜和水果。 作为冷库动力的高达140的太阳热能,是通过高效能的真空玻璃管收集的。库内温度可保特在。-66。据计算,这座冷库的太阳热能利用率为0.22,大大高于以往的0 .15。 2、太阳能低温储存粮食n国家粮食局粮食行政管理司关于发布国家粮食局粮食行政管理司关于发布“十五十五”国家科技攻关计划重点国家科技攻关计划重点项目项目“粮油储藏安全保障关键技术研究开发与示范粮油储藏安全保障关键技术研究开发与示范”课题申报指南的课题申报指南的通知通知 课题二、太阳能低温储藏稻谷综合技术研究开发与示范 攻关内容：太阳能吸附制

13、冷机组的研制；利用太阳能制冷技术获得低于粮仓内温度81的低温空气；将低温空气输入粮仓内的设备研制；冷空气输入粮堆的方法研究：利用仓内和膜下循环系统，将获得的低温空气输入粮堆上层空间或粮堆内，防止粮堆空间温度和粮温上升，或者降低粮温；掌握粮堆内温度和低温隔离层温度变化的规律，通过试验获得粮堆内的温度和低温隔离层的温度变化曲线。 攻关目标：（1）开发太阳能低温储藏稻谷综合关键技术，制定新技术规程1项；（2）提供太阳能低温储藏稻谷新设备2套，在华东地区建立示范仓容规模不少于8400吨；（3）太阳能吸附制冷机出口温度低于进口温度8，循环系统风量800-1000m3/h，采用6-10t/h的冷却塔；（4

14、）运行后粮堆上层平均温度保持在20以下；单位电耗0.02kwh/t?；（5）取得专利1-2项，发表论文1-3篇。 经费投入：要求申报单位按不低于国拨经费1：2.5的比例提供自筹经费。 3、太阳能制冰n 太阳能驱动的氨水吸收制冰蓄冷产品是华能制冷公司的一款定型产品，主要以制冷量为35KW和23.2KW为主，目前主要推广23.3KW以上的机组，23.3kw机组用作空调可以满足100平方面积的蓄冷和空调，如果用于储存蔬菜，可以为120吨蔬菜提供冷藏保鲜服务，该机组的每天制冰量可以达到1.5吨-2吨，可以白天蓄冷，晚上作为降温的持续冷源。n 太阳能制冰可以提高太阳能集热器的光热转化效率。光热发电后制冰

15、，是用电力驱动压缩机制冰，压缩机在低温制冷（-25到-35度）的情况下制冷系数在1.0左右，太阳能发电后制冰的转化率就是光热转化为电的效率，大约在15%左右。如果直接驱动氨水吸收制冷机制冰，其一，降低蒸汽出口温度，140度就可以驱动制冰，大大提高集热器效率；其二，氨水吸收蒸汽做冰后，蒸汽只是冷凝，保持原来的温度，然后回送给太阳能集热器，提高集热器入口温度，与发电相比大大提高效率，经理论计算，太阳能光热制冰，比太阳能发电后制冰，效率提高近1倍。太阳能驱动氨水吸收制冰机流程图使用温度图例六、工程实例介绍及太阳能制冷机照片350KW空调制冷机组外界条件：1、热源为0.3Mpa蒸汽（或太阳能驱动） 2、 冷却水进口32