CN101004303A - 两级与多级第一类吸收式热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了两级与多级第一类吸收式热泵，属于低温余热利用热泵技术领域。其两级主要由两个或两个以上主发生器、冷凝器、蒸发器、吸收－蒸发器、吸收器、节流阀、冷剂液泵、溶液泵和溶液热交换器等所组成；来自主发生器的冷剂蒸汽进入冷凝器被冷凝，采用节流或节流结合冷剂液泵提压的方式进入蒸发器和吸收－蒸发器；蒸发器内汽化的冷剂蒸汽进入一级吸收－蒸发器被溶液吸收、放热，加热另一路进入一级吸收－蒸发器的冷剂液，后者汽化成温度较高的冷剂蒸汽与一级主发生器产生的冷剂蒸汽共同提供给吸收器或下一级吸收－蒸发器；来自一级吸收－蒸发器的稀溶液经泵打入主发生器，被加热释放冷剂蒸汽后向吸收器或吸收－蒸发器提供浓溶液；余热介质进、出蒸发器放热，被加热介质进、出吸收器和冷凝器吸热。

Description

两级与多级第一类吸收式热泵

技术领域：

本发明属于低温余热利用热泵技术领域。

背景技术：

采用吸收式热泵技术进行余热利用是行之有效的手段，具有比较好的节能、环保和经济效益，利用热泵的前提是热泵能够将热量自余热温度提升到用户需求的水平以上。由于热泵系统的复杂性，导致利用热泵进行余热利用往往投资较高。采用尽可能简单的流程和构造是降低设备造价的最根本的办法，同时这也能使热泵提升余热的能力得到提高，从而扩展热泵应用的范围。

大量温度较低的余热存在于很多领域中，温度越低利用越难；有的尽管温度较高，但相对于用户的需求来说，余热资源又相对不足；从供热的角度看，用户要求的温度，用户需求温度(包括用户要求的初始温度，即进入第一类吸收式热泵吸收器的介质温度)越高，余热利用的难度也越大。在上述情况下，采用单级第一类吸收式热泵往往无法将余热的温度提升到用户需要的程度，也就无法达到有效利用余热、实现节能目的。在此情况下，采用简单流程和构造的两级或多级第一类吸收式热泵可以实现对余热温度的两级或多级提升，使低温余热得到一定程度的利用，从而实现一定的节能效益。

发明内容：

本发明的主要目的是要提供两级与多级第一类吸收式热泵，它采用合理的结构和流程实现对余热温度进行两级或多级提升。

本发明提供的两级与多级第一类吸收式热泵，从效数上分为单效、双效和多效三大类。本发明的目的是这样实现的，它主要由两个及两个以上的主发生器(或主精馏塔)、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器、吸收器、节流阀、冷剂液泵、溶液泵和溶液热交换器等所组成，两级时采用吸收-蒸发器与一级主发生器对和吸收器与二级主发生器对来实现余热温度的两级提升后、连通驱动热一起向热用户提供，多级时采用一个及一个以上的吸收-蒸发器与主发生器对、吸收器与主发生器对和单独的吸收-蒸发器的结合来余热温度的多级提升后、连通驱动热一起向热用户提供；从冷凝液进入蒸发器和吸收-蒸发器之间的流程上看，分为两种基本结构——一种是冷凝液分别经节流程度不同的节流阀进行连通，另一种是节流阀结合冷剂液泵进行连通；从热泵中溶液循环的角度看，两级热泵采用串联循环运行，两级以上(多级)热泵可分为溶液各自独立循环运行、溶液串联循环运行和独立与串联相结合的循环运行方式。

图1所示的冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵，它主要由两个主发生器、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器、吸收器、节流阀、溶液泵、冷剂液泵、溶液热交换器和冷剂液再循环泵所组成；冷凝器有冷剂液管线分别通过节流阀与蒸发器和吸收-蒸发器相连，还有蒸汽通道与二级主发生器相连；蒸发器还有冷剂蒸汽通道与吸收-蒸发器相连，有管道连通余热介质；吸收-蒸发器还经溶液泵与二级主发生器连通溶液管路，与一级主发生器共同或分别有冷剂蒸汽通道与吸收器连通；二级主发生器还有溶液管路连通吸收器，有管道连通驱动热源；吸收器还经溶液泵有溶液管路与一级主发生器相连，一级主发生器还有管道连通驱动热源；吸收器与冷凝器之间有被加热介质管线相连；其特征在于：①冷凝器内的冷剂液一部分经深度节流降压、降温后进入蒸发器，节流后的冷剂介质的温度很低，吸收余热介质中的热被汽化，另一部分冷剂液经浅度节流进入吸收-蒸发器，将溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽过程中释放出的热吸收、汽化为比来自蒸发器的冷剂蒸汽温度要高的冷剂蒸汽进入吸收器；②吸收-蒸发器内溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽后溶液变稀，稀溶液经溶液泵打入二级主发生器，在驱动热源的作用下释放出冷剂蒸汽溶液变浓后进入吸收器，冷剂蒸汽进入冷凝器，浓溶液进入吸收器；③吸收器内溶液吸收冷剂蒸汽浓度降低，经溶液泵打入一级主发生器，在驱动热源的作用下释放出冷剂蒸汽溶液变浓后回到吸收-蒸发器完成溶液循环，冷剂蒸汽进入吸收器；④被加热介质首先进入吸收器吸取吸收过程中的放热，然后进入冷凝器吸收冷剂蒸汽的放热、使冷剂蒸汽冷却和冷凝。

如图2所示的冷凝液采用全节流结合冷剂液泵提压、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵，主体结构和工艺流程图1所示的基本一致，所不同的是：在结构上，蒸发器和吸收-蒸发器之间通过冷剂液泵连通冷剂液管道；在工艺流程上，出自冷凝器的冷剂液经节流阀深度节流进入蒸发器，其中一部分吸收余热后成为低温冷剂蒸汽，然后进入吸收-蒸发器，没有汽化的另外一部分经冷剂液泵适当提升压力进入吸收-蒸发器，吸热后在较高温度下汽化，然后进入吸收器。

如图3所示的冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵，与图1所示不同的地方在于，它以精馏塔取代了发生器，适用于以氨水溶液为代表作工质的制冷，它的蒸发器采用冷剂介质在管内吸热蒸发的模式，另外一点是来自吸收-蒸发器的冷剂蒸汽进入精馏塔内的回流冷凝器中带走部分热量。

图4所示的冷凝液采用节流阀全节流结合冷剂液泵提压、溶液串联循环运行的两级双效第一类吸收式热泵，它是在图2所示的单效热泵基础上、在二级主发生器与冷凝器端实现双效的热泵。它是这样实现双效的：来自吸收器的稀溶液分别进入二级主发生器和低压发生器，在驱动热源作用下的二级主发生器释放出高温冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽进入低压发生器作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出冷剂蒸汽后冷凝、节流进入冷凝器，低压发生器释放的冷剂蒸汽进入冷凝器；二级主发生器和低压发生器内的浓溶液回到吸收器继续溶液循环。

图5所示冷凝液采用两路节流、溶液串联循环的两级双效第一类吸收式热泵，它在吸收-蒸发器和一级主发生器端采用双效，即吸收-蒸发器的部分稀溶液进入低压发生器，一级主发生器释放出的高温冷剂蒸汽作为低压发生器的驱动热源加热其内稀溶液释放出冷剂蒸汽后冷凝、节流、与低压发生器释放出的冷剂蒸汽和来自吸收-蒸发器的冷剂蒸汽一起进入吸收器。

图6所示冷凝液采用两路节流、溶液串联循环的两级双效第一类吸收式热泵，它与图4、图5都不同的是，它在一级主发生器与吸收-蒸发器端和二级主发生器与冷凝器端都采用了双效模式。

图7所示冷凝液采用两路节流、溶液串联循环的两级三效第一类吸收式热泵，它是多效的代表。来自吸收器的稀溶液分别进入二级主发生器、低压发生器和次低压发生器，在驱动热源作用下的二级主发生器释放出的高温冷剂蒸汽进入低压发生器作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出冷剂蒸汽，后者作为次低压发生器的驱动热源，从而实现三效运行。

如图8所示冷凝液采用三路节流的三级单效第一类吸收式热泵，它采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器和三级主发生器与吸收器对实现余热温度的三级提升。它是这样实现本发明的，冷凝器有冷剂液管线分别通过节流阀与蒸发器、一级吸收-蒸发器和二级吸收-蒸发器相连，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与一级吸收-蒸发器相连，一级吸收-蒸发器与一级主发生器之间有溶液管路相连，一级吸收-蒸发器、一级主发生器与二级吸收-蒸发器之间有冷剂蒸汽管路，一级吸收-蒸发器与三级主发生器之间通过溶液泵连通溶液管路，三级主发生器通过溶液管路与吸收器相连，三级主发生器有冷剂蒸汽通道与冷凝器相连，吸收器通过溶液管路与二级吸收-蒸发器相连，二级吸收-蒸发器与一级主发生器之间还通过溶液泵连通溶液管路，吸收器与冷凝器之间有被加热介质管线相连，余热介质流经蒸发器得到降温，其特征在于：①出自冷凝器的冷剂液分为三部分，一部分通过连通冷凝器和蒸发器之间的冷剂液管线经节流阀深度节流进入蒸发器、吸收余热介质的热后蒸发、进入一级吸收-蒸发器被来自一级主发生器的溶液吸收并放出热量，另一部分通过连通冷凝器和一级吸收-蒸发器的冷剂液管线经节流阀浅度节流进入一级吸收-蒸发器、吸热后成为温度较高的冷剂蒸汽进入二级吸收-蒸发器被来自吸收器的溶液所吸收并放出热量，再一部分经节流阀进行更低程度的节流进入二级吸收-蒸发器，吸热后成为温度更高一些的冷剂蒸汽，然后进入吸收器被来自三级主发生器的浓溶液吸收并放出热量；②进入一级吸收-蒸发器的溶液吸收来自蒸发器的低压蒸气成为稀溶液，经溶液泵打入三级主发生器，稀溶液在三级主发生器内被外部驱动热源加热后释放出高温蒸汽进入冷凝器，浓度增大后的浓溶液进入吸收器吸收来自二级吸收-蒸发器的较高温度的冷剂蒸汽、放出热量，浓度降低后的溶液再进入二级吸收-蒸发器吸收来自一级吸收-蒸发器和一级主发生器的冷剂蒸汽、放出热量并使进入二级吸收-蒸发器的冷剂液汽化，浓度再降低后的溶液进入一级主发生器在驱动热加热下释放出冷剂蒸汽向二级吸收-蒸发器提供，溶液浓度提高后进入一级吸收-蒸发器吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽、放出热量；③被加热介质首先进入吸收器吸热，然后再进入冷凝器吸热、并使进入冷凝器的高温冷剂蒸汽冷凝成液体。

如图9所示冷凝液采用三路节流的三级单效第一类吸收式热泵，它采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器与二级主发生器对和三级主发生器与吸收器对实现余热温度的三级提升。与图8所示不同之处在于：结构上增加了二级主发生器、并与二级吸收-蒸发器构成余热温度提升的第二级，流程上三路溶液各自独立运行，一级吸收-蒸发器通过溶液泵连通一级主发生器，形成溶液的独立循环运行，出自二者的冷剂蒸汽共同向二级吸收-蒸发器提供；二级吸收-蒸发器通过溶液泵连通二级主发生器，形成溶液的独立循环运行，出自二者的冷剂蒸汽共同向吸收器提供；吸收器通过溶液泵与三级主发生器连通溶液管路，三级主发生器在热源驱动下释放出高温冷剂蒸汽向冷凝器提供。

如图10所示冷凝液采用三路节流的三级单效第一类吸收式热泵，它也采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器与二级主发生器对和三级主发生器与吸收器对实现余热温度的三级提升。其不同于图9所示热泵的特征在于：二级吸收-蒸发器通过溶液泵连通三级主发生器、吸收器和二级主发生器，二级和三级形成溶液的串联循环，构成整体机组溶液的独立与串联相结合的循环运行方式。

如图11所示的冷凝液采用两路节流阀节流、一路再结合冷剂液泵提压相结合的三级单效第一类吸收式热泵，主体结构上与图8所示基本一致，同样采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器和吸收器与三级主发生器对来实现余热温度的三级提升，不同之处的特征在于：蒸发器和一级吸收-蒸发器之间有冷剂蒸汽通道和经冷剂液泵连通冷剂液通道；一级吸收-蒸发器经溶液泵连通二级吸收-蒸发器和一级主发生器，形成溶液的循环；吸收器通过溶液泵连通三级主发生器，形成溶液的循环。

如图12所示的冷凝液采用一路节流阀全节流结合冷剂液泵提压、节流阀再降压相结合的三级单效吸收式制冷剂，主体结构上与图11所示基本一致，不同之处在于：出自冷凝器的冷剂液全部经节流阀进行深度节流进入蒸发器吸热、部分汽化，未汽化部分再经冷剂液泵提升压力后一路直接进入二级吸收-蒸发器吸热、另一路再经另一节流阀节流后进入一级吸收-蒸发器吸热。

附图说明：

图1是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图2是依据本发明所提供的，冷凝液采用节流阀全节流结合冷剂液泵提压、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图3是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。与图1所示不同在于：它以精馏塔代替了发生器。

图4是依据本发明所提供的，冷凝液采用节流阀全节流结合冷剂液泵再提压、溶液串联循环运行的两级双效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图5是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级双效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

与图4中的双效所不同的是，前者是在发生器和冷凝器端之间采用，后者是在发生器和吸收-蒸发器端之间采用。

图6是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级双效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。它在发生器和冷凝器端、发生器和吸收-蒸发器端之间都增加了低压发生器实现双效。

图7是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级三效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图，它是多效的代表。

图8是依据本发明所提供的，冷凝液采用三路节流、溶液串联循环运行的三级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图9是依据本发明所提供的，冷凝液采用三路节流、溶液各自独立循环运行的三级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。与图8所示的区别在于，前者采用一个发生器+吸收-蒸发器对和一个单独的吸收-蒸发器实现余热温度的两级提升，后者采用两个发生器+吸收-蒸发器对来实现余热温度的两级提升。

图10是依据本发明所提供的，冷凝液采用三路节流、溶液独立与串联相结合的循环运行方式的三级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。与图9所示的区别在于，前者的三个溶液循环都是各自独立的，而后者的溶液循环为一个在单独一级独立进行、一个在两级中串联进行，属于溶液串联与独立方式结合的形式。

图11是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、一路再结合冷剂液泵提压、溶液两路独立循环运行的三级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图12是依据本发明所提供的，冷凝液采用一路全节流结合冷剂液泵提压与节流阀再降压、溶液两路独立循环运行的三级单效第一类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图中两级第一类吸收式热泵中，1-二级主发生器，2-冷凝器，3A-蒸发器，3B-蒸发器，4-吸收-蒸发器，5-一级主发生器，6-吸收器，7-节流阀，8-节流阀，9-溶液泵，10-溶液泵，11-溶液热交换器，12-溶液热交换器，13-冷剂液再循环泵，14-冷剂液泵，15-二级主精馏塔，16-一级主精馏塔，17-溶液泵，18-低压发生器，19-节流阀，20-溶液热交换器，21-低压发生器，22-节流阀，23-次低压发生器，24-节流阀。

图中多级第一类吸收式热泵中，1-三级主发生器，2-冷凝器，3A-蒸发器，4-一级吸收-蒸发器，5-一级主发生器，6-吸收器，7-节流阀，8-节流阀，9-溶液泵，10-溶液泵，11-溶液热交换器，12-溶液热交换器，13-冷剂液再循环泵，17-溶液泵，24-二级吸收-蒸发器，25-二级吸收-蒸发器，26-节流阀，27-二级主发生器，28-节流阀，29-溶液泵，30-换热器。

其中，当可采用重力压头时，溶液泵17可省去；换热器、溶液热交换器属于可选项，用以改善机组性能；冷剂液再循环泵用以改善冷剂液吸收余热的效果，也属于可选项，采用3B类型的蒸发器时不用。

具体实施方式：

下面结合附图和实例来详细描述本发明。

以本发明所提供的，冷凝液采用两路节流的两级单效第一类吸收式热泵为例，如图1所示，本发明的目的是这样实现的，①结构上该两级单效第一类吸收式热泵由二级主发生器1、冷凝器2、蒸发器3B、吸收-蒸发器4、一级主发生器5、吸收器6、节流阀7和8、溶液泵9和10、溶液热交换器11与12和冷剂液再循环泵13所组成，辅之于必要辅助零部件和相应的控制系统；②来自冷凝器2的冷剂液分两路分别经节流阀7和节流阀8节流后进入蒸发器3A和吸收-蒸发器4——一路经节流阀7进行深度节流降压、降温后进入蒸发器3B，吸收余热介质的余热成为低温冷剂蒸汽，然后进入吸收-蒸发器4被来自一级主发生器5的溶液吸收并放出热量；另一路冷剂液经节流阀8进行浅度节流后进入吸收-蒸发器4，吸取溶液吸收冷剂蒸汽过程中放出的热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器6、被来自二级主发生器1的溶液吸收并放出热量；③来自吸收-蒸发器4的稀溶液，通过溶液泵9提压、经溶液热交换器11进入一级主发生器5，在外部驱动热加热下释放出冷剂蒸汽也进入吸收器6、被来自二级主发生器1的溶液吸收并放出热量；浓溶液经溶液热交换器11进入吸收-蒸发器4，吸收来自蒸发器3B低温冷剂蒸汽并放出热量、加热流经其内的冷剂液；④来自吸收器6的稀溶液，通过溶液泵10提压、经溶液热交换器12进入主发生器1，在外部驱动热加热下释放出高温冷剂蒸汽进入冷凝器2；浓溶液经溶液热交换器12进入吸收器6，吸收来自吸收-蒸发器4和一级主发生器5的较高温度的冷剂蒸汽并放出热量；⑤被加热介质首先进入吸收器6吸热，然后再进入冷凝器2吸热并使来自一级主发生器1的高温冷剂蒸汽冷凝成液体。

从流程来看，各流体的具体工作流程如下：

①余热介质流程——余热介质进入蒸发器3B放热于经节流阀7进行深度节流的冷剂介质、使其汽化成低温冷剂蒸汽。

②驱动热流程——驱动热进入发生器1，完成对来自吸收-蒸发器4的稀溶液的加热，产生高温的冷剂蒸汽进入冷凝器2；驱动热进入发生器5，完成对来自吸收器6的稀溶液的加热，产生冷剂蒸汽进入吸收器6。

③被加热介质流程——被加热介质首先进入吸收器6，吸取浓溶液吸收来自吸收-蒸发器4和发生器5的冷剂蒸汽过程中放出的热量；而后进入冷凝器2，吸取来自发生器1的高温冷剂蒸汽的放热后对外供热。

④冷剂蒸汽流程——来自发生器1的高温冷剂蒸汽在冷凝器2中放热给被加热介质、冷凝成为液体，分两路分别经节流阀7和节流阀8进行不同程度的节流后进入蒸发器3A和吸收-蒸发器4；进入蒸发器3B的冷剂介质被加热汽化成低温冷剂蒸汽，进入吸收-蒸发器4，被来自发生器5的浓溶液所吸收，放出热量；进入吸收-蒸发器4的冷剂介质，吸取浓溶液吸收来自蒸发器3B低温冷剂蒸汽过程中放出的热量后成为较高温度的冷剂蒸汽，与发生器5释放出的冷剂蒸汽一起向吸收器6提供后被来自发生器1的浓溶液所吸收，放出热量加热进入的被加热介质，实现了余热温度的第一级提升。

⑤溶液流程——溶液为串联运行：出自发生器1的浓溶液经溶液热交换器12进入吸收器6，吸收来自吸收-蒸发器4和发生器5的较高温度的冷剂蒸汽后浓度降低；降低浓度的溶液经溶液泵17打入发生器5，在驱动热的加热下释放出冷剂蒸汽，而后重新成为高浓度的溶液；出自发生器5的浓溶液经溶液热交换器11进入吸收-蒸发器4，吸收来自蒸发器3B的冷剂蒸汽后浓度降低，经溶液泵9回到发生器1，在驱动热的加热下释放出较高温度的冷剂蒸汽，而后重新成为高浓度的溶液。

如图2所示的冷凝液采用全节流结合冷剂液泵提压、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵，主体结构和工艺流程与图1所示的基本一致，与图1所示不同之处在于：它的蒸发器3B采用冷剂介质在管内吸热蒸发的模式，它的冷凝器2与一级吸收-蒸发器4之间没有管路相连，蒸发器3B通过冷剂液泵14与吸收-蒸发器连通冷剂液管路，冷剂液先是全部通过节流阀7进行深度节流进入蒸发器3B，其中一部分吸收余热介质中的热蒸发成低温冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入吸收-蒸发器4被来自一级主发生器5的溶液吸收并放出热量；另一部分未被汽化的冷剂液经冷剂液泵14提升压力后进入吸收-蒸发器4，在适当的较高压力下吸热蒸发(相应地有较高的温度)成较高温度的冷剂蒸汽，该部分冷剂蒸汽进入吸收器6被来自二级主发生器1的溶液吸收并放出热量。

如图3所示的冷凝液采用两路节流、溶液串联循环运行的两级单效第一类吸收式热泵，与图1所示不同的地方在于，它以主精馏塔15和16分别取代了主发生器1和5，适用于以氨水溶液为代表作工质的制冷，图1所示适用于以氨水溶液为代表的工质，图5所示适用于以溴化锂水溶液为代表的工质；另外一点是来自吸收-蒸发器4的冷剂蒸汽进入精馏塔16内的回流冷凝器中带走部分热量。

图4所示的冷凝液采用全节流结合冷剂液泵提压、溶液串联循环运行的两级双效第一类吸收式热泵，它是在图1所示的单效热泵基础上、在二级主发生器1与冷凝器2端实现双效的热泵。它是这样实现双效的：来自吸收器6的稀溶液分别进入二级主发生器1和低压发生器18，在驱动热源作用下的二级主发生器1释放出高温冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽进入低压发生器18作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出冷剂蒸汽后冷凝、节流进入冷凝器2，低压发生器释放的冷剂蒸汽进入冷凝器2；二级主发生器1和低压发生器18内的浓溶液分别通过溶液热交换器12和20回到吸收器6继续溶液循环。

图5所示冷凝液采用两路节流、溶液串联循环的两级双效第一类吸收式热泵，它在吸收-蒸发器4和一级主发生器5端采用双效，即吸收-蒸发器4的部分稀溶液进入低压发生器21，一级主发生器5释放出的高温冷剂蒸汽作为低压发生器21的驱动热源加热其内稀溶液释放出冷剂蒸汽后冷凝、节流、与低压发生器21释放出的冷剂蒸汽和来自吸收-蒸发器4的冷剂蒸汽一起进入吸收器6。

图6所示冷凝液采用两路节流、溶液串联循环的两级双效第一类吸收式热泵，它与图4、图5都不同的是，它在一级主发生器5与吸收-蒸发器4端和二级主发生器1与冷凝器2端都采用了双效模式，分别有低压发生器18和21与二级主发生器1和一级主发生器5配合实现双效。

图7所示冷凝液采用两路节流、溶液串联循环的两级三效第一类吸收式热泵，它是多效的代表。来自吸收-蒸发器4的稀溶液分别进入二级主发生器1、低压发生器18和次低压发生器23，在驱动热源作用下的二级主发生器1释放出的高温冷剂蒸汽进入低压发生器18作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出冷剂蒸汽后，后者作为次低压发生器23的驱动热源，从而实现三效运行。

如图8所示冷凝液采用三路节流的三级单效第一类吸收式热泵，它采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器和三级主发生器与吸收器对实现余热温度的三级提升。它是这样实现本发明的：①冷凝器2有冷剂液管线分别通过节流阀7、8和26与蒸发器3A、一级吸收-蒸发器4和二级吸收-蒸发器25相连，蒸发器3A还有冷剂蒸汽通道与一级吸收-蒸发器4相连，一级吸收-蒸发器4与一级主发生器5之间有溶液管路相连，一级吸收-蒸发器4、一级主发生器5与二级吸收-蒸发器25之间有冷剂蒸汽管路，一级吸收-蒸发器4与三级主发生器1之间通过溶液泵9连通溶液管路，三级主发生器1通过溶液管路、经溶液热交换器12与吸收器6相连，三级主发生器1有冷剂蒸汽通道与冷凝器2相连，吸收器6通过溶液管路与二级吸收-蒸发器25相连，二级吸收-蒸发器25与一级主发生器5之间还通过溶液泵17连通溶液管路，吸收器6与冷凝器2之间有被加热介质管线相连，余热介质流经蒸发器3A放出热量；②出自冷凝器2的冷剂液分为三部分，一部分通过连通冷凝器2和蒸发器3A之间的冷剂液管线经节流阀7深度节流进入蒸发器3A、吸收余热介质的热后蒸发、进入一级吸收-蒸发器4被来自一级主发生器5的溶液吸收并放出热量，另一部分通过连通冷凝器2和一级吸收-蒸发器4的冷剂液管线经节流阀8浅度节流进入一级吸收-蒸发器4、吸热后成为温度较高的冷剂蒸汽进入二级吸收-蒸发器25被来自吸收器6的溶液所吸收并放出热量，再一部分经节流阀26进行更低程度的节流进入二级吸收-蒸发器25，吸热后成为温度更高一些的冷剂蒸汽，然后进入吸收器6被来自三级主发生器1的浓溶液吸收并放出热量；③进入一级吸收-蒸发器4的溶液吸收来自蒸发器3A的低压冷剂蒸气成为稀溶液，经溶液泵9打入三级发生器1，稀溶液在三级主发生器1内被外部驱动热源加热后释放出高温蒸汽进入冷凝器2，浓度增大后的浓溶液进入吸收器6吸收来自二级吸收-蒸发器25的较高温度的冷剂蒸汽、放出热量，浓度降低后的溶液再进入二级吸收-蒸发器25吸收来自一级吸收-蒸发器4和一级主发生器5的冷剂蒸汽、放出热量并使进入二级吸收-蒸发器25的冷剂液汽化，浓度再降低后的溶液经溶液泵17打入一级主发生器5、被驱动热加热释放出冷剂液汽向二级吸收-蒸发器25提供，溶液浓度在一级主发生器5内提高后再进入一级吸收-蒸发器4吸收来自蒸发器3A的冷剂蒸汽、放出热量；④被加热介质首先进入吸收器6吸热，然后再进入冷凝器2吸热、并使进入冷凝器2的高温冷剂蒸汽冷凝成液体。

如图9所示冷凝液采用三路节流的三级单效第一类吸收式热泵，它采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器与二级主发生器对和三级发生器与吸收器对实现余热温度的三级提升。与图8所示不同之处在于：结构上增加了二级主发生器27、并与二级吸收-蒸发器25构成余热温度提升的第二级，流程上三路溶液各自独立运行；一级吸收-蒸发器4通过溶液泵9连通一级主发生器5，形成溶液的独立循环运行，出自二者的冷剂蒸汽共同向二级吸收-蒸发器25提供；二级吸收-蒸发器25通过溶液泵29连通二级主发生器27，形成溶液的独立循环运行，出自二者的冷剂蒸汽共同向吸收器6提供；吸收器6通过溶液泵10与三级主发生器1连通溶液管路，三级主发生器1在热源驱动下释放出高温冷剂蒸汽向冷凝器2提供。

如图10所示冷凝液采用三路节流的三级单效第一类吸收式热泵，它也采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器与二级主发生器对和三级发生器与吸收器对实现余热温度的三级提升。其不同于图12所示热泵之处在于：二级吸收-蒸发器25通过溶液泵29和10连通三级主发生器1、吸收器6和二级主发生器27，二级和三级形成溶液的串联循环，构成整体机组溶液的独立与串联相结合的循环运行方式。

如图11所示的冷凝液采用两路节流阀节流结合冷剂液泵提压相结合的三级单效第一类吸收式热泵，主体结构上与图8所示基本一致，同样采用一级吸收-蒸发器与一级主发生器对、二级吸收-蒸发器和吸收器与三级主发生器对来实现余热温度的三级提升，不同之处在于：蒸发器3A和一级吸收-蒸发器4之间有冷剂蒸汽通道和经冷剂液泵14连通冷剂液通道；一级吸收-蒸发器4经溶液泵9连通一级主发生器5和二级吸收-蒸发器25，形成溶液的循环；吸收器6通过溶液泵10连通三级主发生器1，形成溶液的循环。

如图12所示的冷凝液采用一路全节流阀节流结合冷剂液泵提压、节流阀再降压相结合的三级单效第一类吸收式热泵，主体结构上与图11所示基本一致，不同之处在于：出自冷凝器2的冷剂液全部经节流阀7进行深度节流进入蒸发器3A吸热、部分汽化，未汽化部分再经冷剂液泵14提升压力后一路直接进入二级吸收-蒸发器25吸热、另一路再经另一节流阀28节流后进入一级吸收-蒸发器4吸热。

在上述体现本发明目的的两级与多级第一类吸收式热泵中，双效和多效的采用可以一定程度上提高热泵的性能指数，但会带来供热温度的降低；两级与多级的采用可实现对更低温度余热的利用，这是本发明的主要目的所在；也可以降低热泵对驱动热源温度的要求或改善热泵本体有关参数。以本发明两级第一类吸收式热泵为例，余热介质的进/出口温度为22℃/12℃，被加热介质的进/出口温度为82℃/94℃时，采用由发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器和吸收器组成的单级热泵，其发生器浓溶液出口的温度要在200℃以上，超出设备安全运行的范围；而采用由两个发生器加吸收-蒸发器的两级第一类吸收式热泵，其两个发生器浓溶液出口的温度都可小于155℃，能够安全运行。换一个角度说，本发明两级第一类吸收式热泵可以实现对更低温度余热的利用，在同等条件下可以降低驱动热温度的要求。

随着余热温度提升的程度越大，热泵的性能指数降低，节能效益受到影响，但是，如果不能将余热温度提升到能够满足用户需求的水平，也就无法实现任何的节能效益。

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的两级与多级第一类吸收式热泵具有如下的效果和优势：

①就基本结构的两级与三级第一类吸收式热泵来说，其结构较为简单，制造成本相对较低。

②可实现余热温度的两级与多级提升。

③能够利用更低温度的余热和向用户提供更高温度的供热，扩大了第一类吸收式热泵的温度工作范围。

④必要时，采用本发明可降低发生器内浓溶液的温度，避免或降低此处溶液可能对设备造成的腐蚀，提高设备安全性。

Claims (8)

1.两级与多级第一类吸收式热泵，主要两个或两个以上的主发生器、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器、吸收器、节流阀、低压发生器、次低压发生器、溶液泵、冷剂液泵和溶液热交换器所组成；在两级第一类吸收式热泵中，冷凝器(2)或是有冷剂液管线经节流阀(7)和节流阀(8)分别与蒸发器(3A)或(3B)和吸收-蒸发器(4)相连或是有冷剂液管线经节流阀(7)与蒸发器(3A)或(3B)相连、再有冷剂液管线经冷剂液泵(14)连通吸收-蒸发器(4)，蒸发器(3A)或(3B)有冷剂蒸汽通道与吸收-蒸发器(4)相连，吸收-蒸发器(4)或是与主发生器(5)之间通过溶液泵(9)和(17)与主发生器(1)、吸收器(6)和主发生器(5)连通溶液管路，吸收-蒸发器(4)和主发生器(5)有冷剂蒸汽通道与吸收器(6)相连，主发生器(1)有冷剂蒸汽通道与冷凝器(2)相连，其特征在于：冷凝器(2)通过节流阀(7)、(8)或节流阀(7)与泵(14)结合，分别直接或间接连通蒸发器(3A)或(3B)和吸收-蒸发器(4)，冷剂液分别在蒸发器(3A)或(3B)和吸收-蒸发器(4)吸热后汽化，蒸发器(3A)或(3B)向吸收-蒸发器(4)，吸收-蒸发器(4)和主发生器(5)共同向吸收器(6)提供冷剂蒸汽，溶液循环为串联运行，即稀溶液经溶液泵(9)进入主发生器(1)，受热释放出的高温冷剂蒸汽进入冷凝器(2)，浓溶液依次进入吸收器(6)、主发生器(5)和吸收-蒸发器(4)完成对进入的冷剂蒸汽的吸收，余热介质进出蒸发器(3A)或(3B)放出热量，被加热介质依次进出吸收器(6)和冷凝器(2)完成吸热过程；在多级第一类吸收式热泵中，冷凝器(2)或是有冷剂液管线经节流阀(7)、(8)和(26)或节流阀(7)、(28)结合泵(14)等方式分别与蒸发器(3A)或(3B)、吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(25)相连，蒸发器(3A)或(3B)有冷剂蒸汽通道与吸收-蒸发器(4)相连，吸收-蒸发器(4)或是通过溶液泵(9)与主发生器(5)连通溶液管路或是通过溶液泵(9)和(17)与主发生器(1)、吸收器(6)、吸收-蒸发器(25)和主发生器(5)连通溶液管路，吸收-蒸发器(4)和主发生器(5)有冷剂蒸汽通道与吸收-蒸发器(25)相连，吸收-蒸发器(25)或是通过溶液泵(29)与发生器(27)连通溶液管路或是通过溶液泵(29)和(10)与主发生器(1)、吸收器(6)、发生器(27)连通溶液管路，吸收-蒸发器(25)和发生器(27)有冷剂蒸汽通道与吸收器(6)相连，主发生器(1)有冷剂蒸汽通道与冷凝器(2)相连，其特征在于：冷凝器(2)通过节流阀(7)、(8)、(26)或节流阀(7)/(26)/(28)与泵(14)结合，分别直接或间接连通蒸发器(3A)或(3B)、吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(25)，冷剂液分别在蒸发器(3A)或(3B)、吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(25)吸热后汽化，蒸发器(3A)或(3B)向吸收-蒸发器(4)提供冷剂蒸汽，吸收-蒸发器(4)单独或和主发生器(5)共同向吸收-蒸发器(25)提供冷剂蒸汽，吸收-蒸发器(25)单独或和发生器(27)共同向吸收器(6)提供冷剂蒸汽；溶液循环分为三种基本方式，基本方式一——溶液全串联运行，即稀溶液经溶液泵(9)进入主发生器(1)，受热释放出的高温冷剂蒸汽进入冷凝器(2)，浓溶液依次进入吸收器(6)、发生器(25)、经溶液泵(10)进主发生器(5)和吸收-蒸发器(4)完成对进入的冷剂蒸汽的吸收，基本方式二——溶液全独立运行，即稀溶液经溶液泵(9)进入主发生器(5)，受热释放出的冷剂蒸汽进入吸收器(25)后浓溶液回到吸收-蒸发器(4)，稀溶液经溶液泵(29)进入发生器(27)，受热释放出的冷剂蒸汽进入吸收器(6)后浓溶液回到吸收-蒸发器(25)和稀溶液经溶液泵(10)进入主发生器(1)，受热释放出的冷剂蒸汽进入冷凝器(2)后浓溶液回到吸收器(6)，基本方式三——溶液串联与独立几种方式结合运行；余热介质进出蒸发器(3A)或(3B)放出热量，被加热流体依次进出吸收器(6)和冷凝器(2)完成吸热过程。

2.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是采用节流阀或节流阀结合冷剂液泵来实现冷剂介质由冷凝器向蒸发器、吸收-蒸发器的直接或间传递。

3.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是采用发生器时，可采用以溴化锂水溶液为代表的溶液作工质；用精馏塔替代发生器时，可采用以氨水为代表的溶液作工质。

4.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是所述的蒸发器有被制冷介质流经换热管束内和换热管束外两种方式。

5.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是在主发生器与冷凝器端或主发生器与吸收-蒸发器端可单独或同时增加低压发生器实现双效或多效运行模式。

6.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是余热负荷温度的初级提升由吸收-蒸发器单独或者和主发生器共同来实现。

7.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是在两级第一类吸收式热泵中，提供给吸收器的冷剂蒸汽由一级吸收-蒸发器与一级主发生器共同提供，蒸发器向吸收-蒸发器提供吸收过程所需要的冷剂蒸汽，吸收过程的放热加热流经换热管束的冷剂液、并使之蒸发汽化。

8.根据权利要求1所述的两级与多级第一类吸收式热泵，其特征是在多级第一类吸收式热泵中，提供给吸收器的冷剂蒸汽由二级吸收-蒸发器或二级吸收-蒸发器与二级主发生器共同提供，一级吸收-蒸发器单独或与一级主发生器共同逐级向上一级吸收-蒸发器提供吸收过程所需要的冷剂蒸汽，而逐个上一级吸收-蒸发器的吸收过程放出的热加热流经换热管束内的冷剂液、并使之蒸发汽化；也可以是由一级吸收-蒸发器向二级吸收-蒸发器提供冷剂蒸汽，二级吸收-蒸发器与一级主发生器共同向吸收器提供冷剂蒸汽，各级吸收-蒸发器的吸收过程放出的热加热流经换热管束内的冷剂液、并使之蒸发汽化。

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