余热利用技术的发展和应用，可以提高能源的整体利用率，促进节能减排，有效降低成本。氨水吸收式制冷系统作为一种能以中低温区热量驱动同时输出低于0℃冷量的系统，可以在许多工业领域中应用。但作为吸收式制冷系统，它存在一个最低发生温度，当热源低于该温度，系统则无法正常工作。这就限制了系统的余热利用率，不利于系统回收更低温区的热量。现有针对该问题的改进研究大多以双级氨水吸收式制冷系统展开，但双级系统增加了一对吸收器和发生器，增加了系统复杂度，提高了制造、运行和维护成本。为了提高系统的余热利用率，同时避免系统复杂度的增大，本文根据实际余热在回收利用过程中连续变温的特点，结合氨水吸收式制冷系统为避免在制取0℃以下冷量时冰堵而设立的精馏塔结构，提出了一种新型氨水吸收式制冷系统的发生结构。构建温度分布热源驱动的发生结构（以下及正文中用变温发生结构代表），开展机理研究。将该结构应用在氨水吸收式制冷系统中可以实现不同温区变温热源能量的最大化利用。具体研究工作如下:
　　1、建立了变温发生的氨水吸收式制冷循环分析模型，分析结果表明变温发生结构可以增大系统的余热利用率、(炯)效率，同时COP保持基本不变。本文依据变温发生的能量分布结构，通过Aspen Plus建立流程模型，在精馏塔提馏段塔板逐板加入热量，模拟分布式热源结构。研究结果表明，在热流体入口温度为180℃，提馏段分布式热负荷占总热量的60％时，热流体出口温度可降低至86℃，余热利用温跨比传统发生结构增加了54K。提馏段内部的温度会随着提馏段热量的加入而升高，这导致提馏段出口浓度降低、系统COP降低。通过对提馏段内部热量分布的优化，系统COP降低幅度可以控制在1％以内。且分布式热源通过减小换热温差来减小发生器的(炯)损失。在冷端为-15℃时新型发生结构可提高15％的系统炯效率。
　　2、设计并加工了符合变温发生过程中温度分布、满足传质需求的新型缠绕管式发生结构，搭建了氨水吸收式制冷实验台。前期通过建立单效单级吸收式制冷系统作为基础模型，并通过在提馏段外侧布置电加热环，配合导热油阀门和温控设备，建立了一个可初步验证变温发生过程的实验模型。设计并加工了一个以导热油为热源介质的新型变温发生结构，该结构以缠绕管式换热结构实现导热油与工质之间的传热过程，导热油在上升过程中向工质进行传热，温度不断降低，符合塔节内部温度分布趋势。缠绕管通过管箱和直角隔条进行分布，保证塔节内部换热管的均匀分布，且隔条支撑起足够的空间实现传质过程;在缠绕管间隙中放置散装填料，确保气液间传质过程的高效进行。
　　3、开展了基于新型变温发生结构的氨水吸收式制冷实验研究，实验结果表明，在给定热源条件下，新型发生结构可增大热源利用温跨和余热利用率，并保持较为稳定的COP。且通过增加进料量提高新型发生结构内部液相比例可以提高系统的余热利用率和COP，大幅提高余热转化性能系数。首先，基于电加热的初步实验验证了变温发生过程的可行性。本实验台通过改变3个电加热环的工作状态实现三种热量分布方式:全段加热、中下部加热以及下部加热。实验结果表，明中下段加热时系统COP的下降可以控制在5％以内，加热段所需的最低温度热源温度为82℃（小于发生器温度137.3℃），余热利用率最大可达传统发生结构的1.75倍。实验结果变化趋势与模拟值吻合，但受漏热、换热效率的影响，实际数值偏小。随后将新型发生结构替换原提馏段，实测有限热容热流体驱动的变温发生结构对系统的影响。结果表明，采用新型发生结构的热源进出口温差最大可达29.8K，余热利用率可达0.259，相同工况下传统发生结构的导热油进出口温差仅为12.2K。此外，精馏塔进料的增加提高了新型发生器内部的液相比例，改善了传热过程，促进系统余热利用率和COP的提升，当进料量为31.0L/h时，最大余热转化性能系数为传统工况的3.1倍。
　　综上，本文为解决氨水吸收式制冷系统受限于最低发生温度，余热利用率较低的问题，提出了一种新型变温发生结构。通过理论研究了内部温度-热量分布对整机系统的影响，并实际设计加工了新型变温发生结构进行实验研究。为了进一步研究其应用价值，以日处理3万方天然气的液化场站运行条件为设计参数，展开吸收式制冷为预冷级的经济性分析。分析结果表明，采用新型发生结构可降液化流程对电量的需求，减少燃料消耗，每年运行成本可降低28.7万元，只需1.6年就可以回收投资成本。