本發(fā)明涉及制取冰漿的裝置和方法，具體涉及一種熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、可再生能源發(fā)電存在間歇性、隨機(jī)性、可調(diào)度性差的特點，而電網(wǎng)存在用電高峰期電能不夠用、用電低谷期電能用不完的特點。冰蓄冷作為一種新型的儲能技術(shù)，可以將可再生能源所發(fā)綠電或電網(wǎng)低谷期的多余谷電轉(zhuǎn)化為冰儲存起來，并在用電高峰期將儲存的冷量釋放出來以滿足用戶側(cè)供冷的需求，達(dá)到“削峰填谷”的目的，從而有效地利用可再生能源、平衡電網(wǎng)負(fù)荷。冰漿具有良好的流動性以及良好的熱物性，是冰蓄冷的重要儲存形式，開發(fā)高效的冰漿制取方法和裝置具有重要的意義。常見的冰漿制取方法包括真空法和過冷法，其中真空法存在難以維持真空度、難以抽出冰等問題，過冷法存在冰堵問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種既能夠保持傳統(tǒng)真空法和過冷法的優(yōu)點，又可以解決真空度難以維持和冰堵問題的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置和方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，包括熱泵循環(huán)回路、溶液循環(huán)回路、熱水回路、冷凍水回路和真空制冰模塊；

3、所述熱泵循環(huán)回路包括熱泵蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、熱泵冷凝器和第一節(jié)流閥，所述溶液循環(huán)回路包括吸收器、溶液泵、第二節(jié)流閥和發(fā)生器，所述真空制冰模塊包括蒸發(fā)冷凍室，蒸發(fā)冷凍室內(nèi)部自上而下設(shè)置有成冰裝置和冰水分離器，蒸發(fā)冷凍室上分別設(shè)置有與外界連通的泄冰閥，以及與外界連通的抽真空閥和真空泵，其中泄冰閥在對應(yīng)于冰水分離器的位置；

4、吸收器用于通過其內(nèi)的濃溶液不斷吸收蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣，維持蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣壓力低于0℃的水對應(yīng)的飽和蒸氣壓，吸收完水蒸氣的濃溶液變?yōu)橄∪芤海粺岜美淠魍ㄟ^所述熱水回路為發(fā)生器將稀溶液加熱濃縮為濃溶液提供再生熱源，完成再生后的濃溶液回到吸收器中；熱泵蒸發(fā)器通過所述冷凍水回路為吸收器和補入蒸發(fā)冷凍室中的制冰水源提供冷源；成冰裝置用于水蒸發(fā)吸收自身熱量而降溫至0℃以下時解冷生成冰漿，冰水分離器用于分離出冰漿，泄冰閥用于排出冰漿；抽真空閥和真空泵用于在蒸發(fā)冷凍室內(nèi)形成一定真空度。

5、進(jìn)一步地，壓縮機(jī)利用電網(wǎng)多余谷電或可再生能源所發(fā)的綠電驅(qū)動。

6、吸收式制冷循環(huán)通過熱泵驅(qū)動，利用熱泵冷凝器和熱泵蒸發(fā)器分別提供制取冰漿所需要的熱源和冷源，利用電網(wǎng)谷電或可再生能源產(chǎn)生綠電來驅(qū)動熱泵，可實現(xiàn)電網(wǎng)“削峰填谷”，實現(xiàn)綠電儲存和消納。從而為冰漿制取和綠電消納提供了可行的綜合解決方案，其中吸收式制冷裝置和熱泵裝置均為成熟技術(shù)，只需要加以改造和升級即可實現(xiàn)本發(fā)明的方案，可行性強。

7、進(jìn)一步地，所述制冰水源包括來自補水箱中的補水，補水箱通過第四節(jié)流閥連接蒸發(fā)冷凍室；所述冷凍水回路包括冷凍水泵、熱泵蒸發(fā)器中的盤管、吸收器中的盤管和第二熱交換器，第二熱交換器用于補水與冷凍水進(jìn)行熱交換，補水量根據(jù)蒸發(fā)冷凍室中水位進(jìn)行控制。

8、進(jìn)一步地，所述制冰水源還包括發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣，所述真空制冰模塊還包括冷凝器，所述冷凍水回路還包括第三熱交換器；冷凝器用于將發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣變?yōu)槔淠?，冷凝器的冷凝水出口?jīng)第三節(jié)流閥連接蒸發(fā)冷凍室，第三熱交換器用于冷凝水與冷凍水進(jìn)行熱交換。

9、進(jìn)一步地，冷凝器通過冷卻水回路提供冷源，所述冷卻水回路包括冷卻水泵、冷卻塔和冷凝器中的盤管。

10、進(jìn)一步地，蒸發(fā)冷凍室上設(shè)置有循環(huán)水噴淋系統(tǒng)，所述循環(huán)水噴淋系統(tǒng)包括噴淋水泵，噴淋水泵入口連接蒸發(fā)冷凍室底部出口，出口連接蒸發(fā)冷凍室內(nèi)部的噴淋器，所述噴淋器位于成冰裝置上方。

11、進(jìn)一步地，蒸發(fā)冷凍室底部出口與噴淋水泵之間的管路上設(shè)置有過濾器。

12、進(jìn)一步地，所述溶液循環(huán)回路還包括第一熱交換器，用于吸收器和發(fā)生器之間的稀溶液和濃溶液進(jìn)行熱交換。

13、進(jìn)一步地，所述熱水回路包括熱水泵、熱泵冷凝器中的盤管和發(fā)生器中的盤管。

14、本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置制取冰漿的方法，包括：通過吸收器中的濃溶液吸收蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣，使得蒸發(fā)冷凍室中形成低壓環(huán)境，蒸發(fā)冷凍室中的水蒸發(fā)吸收自身熱量而降溫，在成冰裝置上形成冰漿；冰漿落在冰水分離器上，當(dāng)冰水分離器上的冰漿達(dá)到一定量后，冰水分離器將冰漿分離出來，打開泄冰閥排出冰漿；冰漿排出后，關(guān)閉泄冰閥，再打開抽真空閥，開啟真空泵使蒸發(fā)冷凍室中維持一定真空度；然后關(guān)閉抽真空閥，完成一次泄冰過程。

15、本發(fā)明冰漿制取的原理為：

16、通過吸收器中的濃溶液吸收蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣，使得蒸發(fā)冷凍室中形成低壓(真空)環(huán)境，蒸發(fā)冷凍室中的水蒸發(fā)吸收自身熱量而降溫，在成冰裝置上形成冰漿。

17、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點：

18、本發(fā)明基于吸收式制冷循環(huán)，綜合了傳統(tǒng)真空法和過冷法的優(yōu)點，通過濃溶液在吸收器中不斷吸收水蒸氣從而在蒸發(fā)冷凍室中形成低壓(真空)環(huán)境，可以避免常規(guī)真空法真空度難以維持的問題和減少能耗，利用水分蒸發(fā)吸收自身熱量而部分冷凍結(jié)成冰漿，可以避免常規(guī)冷凍法的冰堵問題。

技術(shù)特征：

1.一種熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，包括熱泵循環(huán)回路、溶液循環(huán)回路、熱水回路、冷凍水回路和真空制冰模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，壓縮機(jī)(2)利用電網(wǎng)多余谷電或可再生能源所發(fā)的綠電驅(qū)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，所述制冰水源包括來自補水箱(27)中的補水，補水箱(27)通過第四節(jié)流閥(26)連接蒸發(fā)冷凍室(14)；所述冷凍水回路包括冷凍水泵(5)、熱泵蒸發(fā)器(1)中的盤管、吸收器(6)中的盤管和第二熱交換器(21)，第二熱交換器(21)用于補水與冷凍水進(jìn)行熱交換，補水量根據(jù)蒸發(fā)冷凍室(14)中水位進(jìn)行控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，所述制冰水源還包括發(fā)生器(10)產(chǎn)生的水蒸氣，所述真空制冰模塊還包括冷凝器(12)，所述冷凍水回路還包括第三熱交換器(22)；冷凝器(12)用于將發(fā)生器(10)產(chǎn)生的水蒸氣變?yōu)槔淠淠?12)的冷凝水出口經(jīng)第三節(jié)流閥(13)連接蒸發(fā)冷凍室(14)，第三熱交換器(22)用于冷凝水與冷凍水進(jìn)行熱交換。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，冷凝器(12)通過冷卻水回路提供冷源，所述冷卻水回路包括冷卻水泵(16)、冷卻塔(17)和冷凝器(12)中的盤管。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，蒸發(fā)冷凍室(14)上設(shè)置有循環(huán)水噴淋系統(tǒng)，所述循環(huán)水噴淋系統(tǒng)包括噴淋水泵(15)，噴淋水泵(15)入口連接蒸發(fā)冷凍室(14)底部出口，出口連接蒸發(fā)冷凍室(14)內(nèi)部的噴淋器，所述噴淋器位于成冰裝置(19)上方。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，蒸發(fā)冷凍室(14)底部出口與噴淋水泵(15)之間的管路上設(shè)置有過濾器(18)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，所述溶液循環(huán)回路還包括第一熱交換器(9)，用于吸收器(6)和發(fā)生器(10)之間的稀溶液和濃溶液進(jìn)行熱交換。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置，其特征在于，所述熱水回路包括熱水泵(11)、熱泵冷凝器(3)中的盤管和發(fā)生器(10)中的盤管。

10.一種權(quán)利要求1至9中任一項所述的熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置制取冰漿的方法，其特征在于，包括：通過吸收器(6)中的濃溶液吸收蒸發(fā)冷凍室(14)中的水蒸氣，使得蒸發(fā)冷凍室(14)中形成低壓環(huán)境，蒸發(fā)冷凍室(14)中的水蒸發(fā)吸收自身熱量而降溫，在成冰裝置(19)上形成冰漿；冰漿落在冰水分離器(20)上，當(dāng)冰水分離器(20)上的冰漿達(dá)到一定量后，冰水分離器(20)將冰漿分離出來，打開泄冰閥(25)排出冰漿；冰漿排出后，關(guān)閉泄冰閥(25)，再打開抽真空閥(23)，開啟真空泵(24)使蒸發(fā)冷凍室(14)中維持一定真空度；然后關(guān)閉抽真空閥(23)，完成一次泄冰過程。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種熱泵驅(qū)動的基于吸收式制冷循環(huán)的真空制取冰漿的裝置和方法，通過吸收器中的濃溶液吸收蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣，使得蒸發(fā)冷凍室中形成低壓環(huán)境，蒸發(fā)冷凍室中的水蒸發(fā)吸收自身熱量而降溫，在成冰裝置上形成冰漿，冰漿由冰水分離器分離并由泄冰閥排出；通過熱泵冷凝器為發(fā)生器再生濃溶液提供再生熱源，通過熱泵蒸發(fā)器為吸收器和補入蒸發(fā)冷凍室中的制冰水源提供冷源；熱泵的壓縮機(jī)利用電網(wǎng)多余谷電或可再生能源所發(fā)的綠電驅(qū)動。本發(fā)明結(jié)合了真空法和過冷法的優(yōu)點，同時能夠避免真空法存在的真空度難以維持、耗能高的問題，避免冷凍法存在的冰堵問題，為冰漿制取和綠電消納提供了可行的綜合解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：殷勇高,車春文,潘騰祥,楊曙川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19