CN101101161A - 复合第二类吸收式热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了复合第二类吸收式热泵，属于余热利用热泵技术领域。为使第二类吸收式热泵同时具有宽供热区间和高性能指数，主要以发生器、冷凝器、溶液泵和冷剂液泵为共用部件，增加一组蒸发器、吸收器与辅助部件组成一级二类热泵结构，共用部件与另外的吸收器、蒸发器、吸收-蒸发器或再增加发生器、中间热交换器与辅助部件组成两级或多级二类热泵结构，构成可同时实现两个与多个热泵流程的一体复合式机组；溶液泵将浓溶液分别或依次向各吸收器提供，冷剂液泵将冷剂液分别向各蒸发器、吸收-蒸发器提供，余热介质依次或分别流经各蒸发器放热，被加热介质在各吸收器中得到不同品位的热量；机组结构简单，供热区间宽，余热利用率高。

Description

复合第二类吸收式热泵

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。在实际应用中，不仅要求热泵的供热温度要满足热用户的需求、热泵的流程和构造力求简化，还要求热泵具有较高的性能指数——即要有较高的余热利用率。

在余热温度较高、余热量较为丰富时，采用第二类吸收式热泵技术可以实现高效节能。单一级数第二类吸收式热泵的流程和结构一般都做到了简单化，但它的供热温度和性能指数不能得到统一：热泵级数越高，其供热温度则越高，但性能指数却越低；相反地，热泵级数越低，其性能指数则越高，但供热温度却越低。这样，当需要将被加热流体从较低的温度加热到较高的温度时，受到余热资源的温度、数量以及冷却介质条件的限制，单一级数热泵的使用往往无法得到满意的效果。不同级数的热泵组成联合供热系统可以在满足用户较宽温度区间用热需求的同时实现余热较高程度的应用，但这导致节能供热系统的复杂化，系统造价高，经济效益降低甚至于无法满足经济方面的要求。

另外，采用单一蒸发器的各种第二类吸收式热泵存在着余热获取阶段的不合理——不同温度的余热在单一蒸发器内一次性地进入冷剂蒸汽中，然后被后续流程提升到热泵的最高供热温度之上或是被提升中间环节的最高温度，导致机组对被加热介质低温段的加热温差大、不可逆程度高，使机组的性能指数得不到更进一步提高。

因此，综合考虑上述热泵存在的两方面问题，采用两个及两个以上蒸发器为特征的复合模式，得到结构简单并同时具有较宽的供热温度区间和较高性能指数的一体式复合机组，以实现对余热资源的深度利用。

发明内容：

本发明的主要目的是要提供复合第二类吸收式热泵，它主要由吸收器、发生器或精馏塔、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器或/和复合式吸收-蒸发器与中间热交换器、溶液泵、冷剂液泵、节流阀、调压阀和溶液热交换器所组成，为使第二类吸收式热泵同时具有宽供热区间和高性能指数，针对第二类吸收式热泵机组，增加一个或一个以上的一级热泵结构与流程，构成含有一级热泵结构与流程的一体式复合热泵机组。

本发明的目的是这样实现的，它主要针对第二类吸收式热泵无法同时具有宽供热区间和高余热利用率问题，主要以发生器、冷凝器、溶液泵和冷剂液泵作为共用部件，增加一组吸收器、蒸发器、节流阀和调压阀或一组吸收器、蒸发器、节流阀、溶液泵并结合原热泵中的发生器或精馏塔、冷凝器、溶液泵和冷剂液泵构成一级第二类吸收式热泵结构，共用部件与其它吸收器、蒸发器、吸收-蒸发器及辅助部件构成两级或多级单发生器型第二类吸收式热泵结构，单发生器型增加发生器、中间热交换器时构成两级或多级双发生器及以上型第二类吸收式热泵结构，一级热泵结构的蒸发器与所复合热泵结构的蒸发器之间经余热介质通道连通或彼此独立，一级热泵结构的吸收器与所复合热泵结构的吸收器之间经溶液管道连通或彼此相对独立，从而构成了可同时实现两个或多个同级数但不同供热区间或不同级数热泵流程的一体式复合机组；共用溶液泵将浓溶液或分别、或依次向各吸收器提供，共用冷剂液泵将冷剂液分别向各蒸发器、吸收-蒸发器、复合吸收-蒸发器提供，余热介质依次或分别流经各蒸发器释放低温热，被加热介质相应地分别在一级热泵流程与其它热泵流程中得到不同温度范围的热量，从而可实现余热的深度利用。

实现本发明有不同的具体方案，主要体现在两个方面：①从溶液进入各吸收器的途径看，一是溶液依次流经各吸收器，二是溶液分别进入各吸收器；②从余热介质进入各蒸发器的途径看，一是串联流程——余热介质首先进入一级热泵流程后再进入其它热泵流程或反向进行，二是并联流程——余热介质分别进入一级热泵流程和其它热泵流程。

以两个由一级和单发生器型两级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵为例，如图1和图2所示，本发明的目的是这样实现的：

图1中，①在结构上，发生器、冷凝器、溶液泵和冷剂液泵为共用部件，另有一溶液热交换器也处于两热泵流程中；共用部件与二级吸收器、二级吸收-蒸发器、二级蒸发器、二级节流阀和二级溶液热交换器构成单发生器型二级热泵结构与流程，增加一级部件——一级吸收器、一级蒸发器、一级调压阀和一级节流阀，共用部件与一级部件构成一级热泵结构与流程；两热泵结构之间的复合连接是这样实现的——两热泵结构共用发生器、冷凝器、溶液泵和冷剂液泵，一级蒸发器与二级蒸发器分别有通道连通余热介质和彼此之间通过余热介质通道连通，一级吸收器与二级吸收器分别有通道连通被加热介质和彼此之间经被加热介质通道连通，共用发生器和共用冷凝器之间有冷剂蒸汽通道连通；共用发生器还有浓溶液通道通过共用溶液泵、共用溶液热交换器分别经一级调压阀连通一级吸收器和经二级溶液热交换器连通二级吸收器、有稀溶液通道分别经共用溶液热交换器连通一级吸收器和经共用溶液热交换器、二级溶液热交换器连通二级吸收-蒸发器，共用冷凝器有冷剂液通道通过冷剂液泵分别经一级节流阀连通一级蒸发器、经两个二级节流阀连通二级蒸发器和直接与二级吸收-蒸发器相连；除上述连接外，一级吸收器与一级蒸发器之间有冷剂蒸汽通道相连，二级吸收器还有溶液通道经二级溶液热交换器和有冷剂蒸汽通道分别连通二级吸收-蒸发器，二级吸收-蒸发器还有冷剂蒸汽通道连通二级蒸发器，共用发生器还有管道连通余热介质，共用冷凝器还有管道连通冷却介质。②在流程上，一级热泵流程——冷剂液泵将来自共用冷凝器的一部分冷剂液经一级节流阀打入一级蒸发器吸收流经其内的余热介质的热成为蒸汽，冷剂蒸汽进入一级吸收器被来自共用发生器的浓溶液吸收并放热于被加热介质，稀溶液经共用溶液热交换器进入共用发生器并在余热介质的加热下释放出冷剂蒸汽进入共用冷凝器、被冷却介质冷凝成液体，浓溶液通过共用溶液泵经一级调压阀打入一级吸收器；二级热泵流程——冷剂液泵将来自共用冷凝器的另一部分冷剂液分别经二级节流阀打入二级蒸发器和直接提供给二级吸收-蒸发器，进入二级蒸发器的冷剂介质得到余热介质的热后成为蒸汽向二级吸收-蒸发器提供、被来自二级吸收器的溶液吸收并放热，进入二级吸收-蒸发器的冷剂液吸热后成为蒸汽向二级吸收器提供、被来自共用发生器的浓溶液吸收并放热于被加热介质，降低浓度后的溶液经二级溶液热交换器进入二级吸收-蒸发器、浓度进一步降低后经二级和共用溶液热交换器后进入共用发生器，稀溶液在共用发生器内受余热介质的加热释放出冷剂蒸汽进入共用冷凝器、被冷却介质冷凝成液体，浓溶液通过共用溶液泵经各个溶液热交换器后向二级吸收器提供；复合热泵流程——来自共用冷凝器的冷剂液通过共用冷剂液泵分别将对应的冷剂液经一级节流阀打入一级蒸发器、经二级节流阀打入二级蒸发器和直接向二级吸收-蒸发器提供——冷剂介质进入一级和二级热泵流程，来自共用发生器的浓溶液通过共用溶液泵经溶液热交换器后分别再经二级溶液热交换器进入二级吸收器和再经一级调压阀进入一级吸收器——溶液进入一级和二级热泵流程，进入一级热泵流程的冷剂介质在一级蒸发器内被余热加热成蒸汽进入一级吸收器被浓溶液吸收、放热后成为稀溶液再回到共用发生器，进入二级热泵流程的冷剂介质在二级蒸发器和二级吸收-蒸发器内吸热成为蒸汽分别向二级吸收-蒸发器和二级吸收器提供、被相应浓度的溶液吸收、放热后成为稀溶液回到共用发生器，两流程的稀溶液在共用发生器内被余热介质加热释放出蒸汽后成浓溶液、冷剂蒸汽进入共用冷凝器被冷却介质冷凝成冷剂液，冷却介质流经共用冷凝器带走热量，余热介质在流经共用发生器和依次流经一级蒸发器与二级蒸发器释放热量，被加热介质分别在一级吸收器和二级吸收器内得到不同温度范围的热量，其特征在于：一级热泵流程和二级热泵流程的稀溶液进入共用发生器、在余热作用下释放出冷剂蒸汽成为浓溶液，冷剂蒸汽进入共用冷凝器、被冷却介质冷凝成冷剂液、冷剂液通过共用冷剂液泵向一级热泵流程和二级热泵流程提供，共用发生器的浓溶液通过共用溶液泵分别向一级热泵流程和二级热泵流程提供，冷却介质流经共用冷凝器带走热量，余热介质流经共用发生器放热和依次流经一级蒸发器和二级蒸发器放热，被加热介质分别在一级吸收器和二级吸收器中得到不同温度范围的热。

图2中，与图1所不同之处在于：结构上后者没有一级调压阀，一级吸收器有溶液通道经二级溶液热交换器连通二级吸收器；流程上，进入一级吸收器的浓溶液来自二级吸收器，余热介质分别流经二级蒸发器和一级蒸发器。

例1中，浓溶液分别直接进入二级热泵流程的二级吸收器和经调压阀减压后进入一级热泵流程的一级吸收器，余热介质依次流经一级热泵流程的一级蒸发器和二级热泵的二级蒸发器提供低温热量；例2中，浓溶液首先进入二级热泵流程中的二级吸收器，浓度降低后的一部分溶液再进入一级热泵流程中的一级吸收器，余热介质分别进入一级热泵流程放热。它们体现了本发明在溶液流程上的特点和余热介质流程上的部分方式，这在具体应用中需根据具体情况来体现。

一级热泵流程余热利用率高、供热温度低，用于满足被加热介质低温段的用热需求或对外提供低品位热量；其它热泵流程余热利用率低、供热温度高，用于满足被加热介质高温段的用热需求或对外提供高品位热量。这样，一体式复合机组以较为简单的结构与流程可以实现同类热泵所组成的热泵联合供热系统的热力学效果。

附图说明：

图1是依据本发明所提供的，可实现一级与单发生器型二级热泵功能的复合第二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，可实现一级与单发生器型二级热泵功能的复合第二类吸收式热泵的系统结构和流程示意图；它与图1所示的不同之处在于，后者一级吸收器与二级吸收器之间经溶液热交换器有溶液管道连通，一级蒸发器与二级蒸发器之间无余热介质通道连通。

图3是依据本发明所提供的，可实现一级与单发生器型三级热泵功能的复合第二类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图4是依据本发明所提供的，可实现一级与单发生器型三级热泵功能的复合第二类吸收式热泵的系统结构和流程示意图；它与图1所示的不同之处在于，一是后者以精馏塔取代了发生器，前者用于以溴化锂水溶液为工质作代表的机组，后者用于以氨水溶液为工质作代表的机组；二是后者单发生器型三级热泵本身具有两端供热特点，被加热介质依次流经一级吸收器、三级复合系数-蒸发器和三级吸收器得到不同温度范围的供热。它是具有两端或多端供热的三级与多级热泵与一级热泵复合的代表。

图5是依据本发明所提供的，可实现一级与双发生器型二级热泵功能的复合第二类吸收式热泵的系统结构和流程示意图；它是双发生器型热泵与一级热泵复合的代表。

图6是依据本发明所提供的，可实现一级与单发生器型二级热泵功能的复合第二类合吸收式热泵相变供热系统的结构和流程示意图；它是本发明热泵相变供热系统的代表。

图7是依据本发明所提供的，可实现两个一级热泵功能的复合第二类吸收式热泵的系统结构和流程示意图。

图8是依据本发明所提供的，可实现两个一级热泵功能的复合第二类吸收式热泵的系统结构和流程示意图；它与图7所示的不同之处在于，后者的两个吸收器之间经溶液热交换器有溶液通道连通。

图中，各部件的序号按照其在完成温度提升的各不同热泵流程结构中的位置和与之有直接联系的角度进行编号，分别用“阿拉伯数字+英文字母”组成的两位数排列，阿拉伯数字代表部件所处的热泵流程与结构的级数，如2A代表处于二级热泵流程与结构的吸收器；属于不同级数共用或处于不同热泵流程中的部件采用罗马数字表示，如II代表冷凝器。

图中，1A-一级吸收器，1B-一级蒸发器，1C-一级调压阀，1D-一级节流阀，1E-一级溶液热交换器，1F-一级溶液泵，1G-一级相变热交换器；1a-一级吸收器，1b-一级蒸发器，1c-一级溶液热交换器；2A-二级吸收器，2B-二级吸收-蒸发器，2C-二级蒸发器，2D-二级节流阀，2E、2F-二级溶液热交换器，2G-二级相变热交换器，2H-二级中间工作介质循环泵；2a-二级吸收器，2b-二级复合吸收-蒸发器，2c-二级发生器，2d-二级蒸发器，2e-二级节流阀，2f-二级溶液泵，2g-二级中间热交换器，2h-二级溶液热交换器；3A-三级吸收器/三级高温吸收器，3B-三级吸收-蒸发器/三级复合吸收-蒸发器，3C-三级吸收-蒸发器，3D-三级蒸发器，3E、3F-三级节流阀，3G、3H、3I-三级溶液热交换器；I-共用发生器/共用精馏塔，II-共用冷凝器，III-共用溶液泵，IV-共用冷剂液泵，V-共用溶液热交换器。

具体实施方式：

下面结合附图和实例来详细描述本发明。

以本发明所提供的由一级和单发生器型二级热泵复合而成的第二类吸收式热泵为例，如图1所示，本发明的目的是这样实现的：

1.结构上，该复合热泵主要由共用发生器I、共用冷凝器II、共用溶液泵III、共用冷凝液泵IV、共用溶液热交换器V、一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C、一级节流阀1D、二级吸收器2A、二级吸收-蒸发器2B、二级蒸发器2C、二级节流阀2D、二级溶液热交换器2E与2F所组成；其中，共用部件与二级吸收器2A、二级吸收-蒸发器2B、二级蒸发器2C、二级节流阀2D、二级溶液热交换器2E与2F构成二级热泵结构，增加一级部件——级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C和一级节流阀1D，共用部件与一级部件构成一级热泵结构；共用发生器I有浓溶液通道通过共用溶液泵III、共用溶液热交换器V分别经一级调压阀1C连通一级吸收器1A和经二级溶液热交换器2E与2F连通二级吸收器2A以及有稀溶液通道分别经共用溶液热交换器V连通一级吸收器1A和经共用溶液热交换器V、二级溶液热交换器2F连通二级吸收-蒸发器2B，共用发生器I还有冷剂蒸汽通道连通共用冷凝器II和有管道连通余热介质，共用冷凝器II有管道通过冷剂液泵IV分别经一级节流阀1D连通一级蒸发器1B、经二级节流阀2D连通二级蒸发器2C和直接连通二级吸收-蒸发器2B，一级蒸发器1B和二级蒸发器2C还有通道连通余热介质和经余热介质通道彼此间连通，一级蒸发器1B和二级蒸发器2C还分别有冷剂蒸汽通道连通一级吸收器1A和二级吸收-蒸发器2B，二级吸收-蒸发器2B还有冷剂蒸汽通道和有溶液管道经二级溶液热交换器2E分别连通二级吸收器2A，一级吸收器1A和二级吸收器2A还分别有通道连通被加热介质和经被加热介质通道彼此间连通。

2.流程上，①一级热泵流程——共用冷剂液泵IV将来自共用冷凝器I的一部分冷剂液经一级节流阀1D打入一级蒸发器1B、吸收流经其内的余热介质的热成为蒸汽，冷剂蒸汽进入一级吸收器1A、被来自共用发生器I的浓溶液吸收并放热于被加热介质，稀溶液经共用溶液热交换器V进入共用发生器I并在余热介质的加热下释放出冷剂蒸汽进入共用冷凝器II、被冷却介质冷凝成液体，浓溶液通过共用溶液泵III经一级调压阀1C打入一级吸收器1A；②二级热泵流程——共用冷剂液泵IV将来自共用冷凝器I的另一部分冷剂液分别经二级节流阀2D打入二级蒸发器2C和直接向二级吸收-蒸发器2B提供，进入二级蒸发器2C的冷剂介质得到余热介质的热后成为蒸汽向二级吸收-蒸发器2B提供、被来自二级吸收器2A的溶液吸收并放热，进入二级吸收-蒸发器2B的另一路冷剂液吸热后成为蒸汽向二级吸收器2A提供、被来自共用发生器I的浓溶液吸收并放热于流经其二级吸收-蒸发器2B的被加热介质，浓度降低后的溶液经二级溶液热交换器2E进入二级吸收-蒸发器2B、浓度进一步降低后经溶液热交换器2F、V后进入共用发生器I，稀溶液在共用发生器I内被余热介质加热释放出冷剂蒸汽后浓度增大、浓溶液通过共用溶液泵III直接打入二级吸收器，冷剂蒸汽进入共用冷凝器II并被冷却介质冷凝成液体；③复合热泵流程——来自共用冷凝器II的冷剂液通过共用冷剂液泵IV将对应的冷剂液分三路分别经一级节流阀1D打入一级蒸发器1B、经二级节流阀2D打入二级蒸发器2C和直接向二级吸收-蒸发器2B提供——冷剂介质进入一级和二级热泵流程，来自共用发生器I的浓溶液通过共用溶液泵III经溶液热交换器V后分别再经溶液热交换器2F与2E进入二级吸收器2A和再经一级调压阀1C进入一级吸收器1A——溶液进入一级和二级热泵流程，进入一级热泵流程的冷剂介质在一级蒸发器1B内被余热加热成蒸汽进入一级吸收器1A被浓溶液吸收并放热、稀溶液再回到共用发生器I，进入二级热泵流程的冷剂介质在二级蒸发器2C和二级吸收-蒸发器2B内吸热成为蒸汽分别向二级吸收-蒸发器2B和二级吸收器2A提供、被相应的溶液吸收并放热、稀溶液回到共用发生器I，两流程的稀溶液在共用发生器I内被余热介质加热释放出蒸汽后成浓溶液、冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液，冷却介质流经共用冷凝器II带走热量，余热介质流经共用发生器I和依次流经一级蒸发器1B与二级蒸发器2C释放热量，被加热介质分别在一级吸收器1A和二级吸收器2A内得到不同温度范围的热量，其特征在于：一级热泵流程和二级热泵流程的稀溶液进入共用发生器I、在余热作用下释放出冷剂蒸汽成浓溶液，冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液、冷剂液通过共用冷剂液泵IV向一级热泵流程和二级热泵流程提供，共用发生器I的浓溶液通过溶液泵III分别向一级热泵流程和二级热泵流程提供，余热介质流经共用发生器I放热和依次流经一级蒸发器1B、二级蒸发器2C放热，被加热介质分别在一级吸收器1A和二级吸收器2A中得到不同温度范围的热。

图2所示的也是由一级和单发生器型二级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵，它与图所示的区别之处在于：图2所示复合热泵中，一是它没有了一级调压阀，一级吸收器(1A)通过二级溶液热交换器(2E)与二级吸收器(2A)相连，进入一级吸收器(1A)的溶液来自二级吸收器(2A)；二是一级蒸发器(1B)与二级蒸发器(2C)之间无余热介质管道彼此间连通。

图3所示的是由一级和单发生器型三级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵，它是这样实现本发明的：①结构上，该复合热泵主要由共用发生器I、共用冷凝器II、共用溶液泵III、共用冷凝液泵IV、共用溶液热交换器V、一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C、一级节流阀1D、一级溶液热交换器1E和三级吸收器3A、三级吸收-蒸发器3B与3C、三级蒸发器3D、三级节流阀3E与3F、三级溶液热交换器3G与3H所组成；其中，共用部件与三级吸收器3A、三级吸收-蒸发器3B与3C、三级蒸发器3D、三级节流阀3E与3F、三级溶液热交换器3G与3H并经过一级溶液热交换器1E组成三级热泵结构与流程，共用部件与一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C和一级节流阀1D、一级溶液热交换器1E组成一级热泵结构与流程；②流程上，来自共用冷凝器II的冷剂液通过共用冷剂液泵IV将对应的冷剂液分四路分别经一级节流阀1D打入一级蒸发器1B、经三级节流阀3F打入三级蒸发器3D、经三级节流阀3E打入三级吸收-蒸发器3C和直接向三级吸收-蒸发器3B提供——冷剂介质进入一级和三级热泵流程，来自共用发生器I的浓溶液通过共用溶液泵III经溶液热交换器V、1E后分别再经溶液热交换器3H与3G进入三级吸收器3A和再经一级调压阀1C进入一级吸收器1A——溶液进入一级和三级热泵流程，进入一级热泵流程的冷剂介质在一级蒸发器1B内被余热加热成蒸汽进入一级吸收器1A被浓溶液吸收并放热、稀溶液再回到共用发生器I，进入三级热泵流程的冷剂介质在三级蒸发器3D、三级吸收-蒸发器3C与3B内吸热成为蒸汽分别向三级吸收-蒸发器3C、三级吸收-蒸发器3B和三级吸收器3A提供、被相应的溶液吸收并放热、稀溶液回到共用发生器I，两流程的稀溶液在共用发生器I内被余热介质加热释放出蒸汽后成浓溶液、冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液，冷却介质流经共用冷凝器II带走热量，余热介质流经共用发生器I和依次流经三级蒸发器3D与一级蒸发器1B释放热量，被加热介质分别在一级吸收器1A和三级吸收器3A内得到不同温度范围的热量，其特征在于：一级热泵流程和三级热泵流程的稀溶液进入共用发生器I、在余热作用下释放出冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液，冷剂液通过共用冷剂液泵IV向一级热泵流程和三级热泵流程提供，共用发生器I的浓溶液通过溶液泵III分别向一级热泵流程和三级热泵流程提供，余热介质流经共用发生器I放热和依次流经三级蒸发器3D与一级蒸发器1B放热，被加热介质分别在一级吸收器1A和三级吸收器3A中得到不同温度范围的热。

图4所示的也是由一级和单发生器型三级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵，它与图3所示的不同之处在于：一是后者没有一级调压阀，而是增设了一级溶液泵1F，进入一级吸收器1A的溶液由一级溶液泵1F提供；二是一级吸收器1A、三级复合吸收-蒸发器3B与三级吸收器3A通过被加热介质通道相连，被加热介质依次流经一级吸收器1A、三级复合吸收-蒸发器3B与三级吸收器3A获得不同温度范围的热量。

图5所示的由一级和双发生器型二级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵，它是这样实现本发明的：①结构上，该复合热泵主要由共用发生器I、共用冷凝器II、共用溶液泵III、共用冷凝液泵IV、一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C、一级节流阀1D、一级溶液热交换器1E和二级吸收器2a、二级吸收-蒸发器2b、二级发生器2c、二级蒸发器2d、二级节流阀2e、二级溶液泵2f、二级中间热交换器2g与二级溶液热交换器2h所组成；其中，共用部件与二级吸收器2a、二级吸收-蒸发器2b、二级发生器2e、二级蒸发器2d、二级节流阀2e、二级溶液泵2f、二级中间热交换器2g与二级溶液热交换器组成双发生器型二级热泵结构与流程，共用部件与一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C和一级节流阀1D、一级溶液热交换器1E并借助于二级发生器2c、二级溶液泵2f组成一级热泵结构与流程；②流程上，来自共用冷凝器II的冷剂液通过共用冷剂液泵IV将冷剂液分成对应的三路分别经一级节流阀1D打入一级蒸发器1B、经二级节流阀2e打入二级蒸发器2d和直接向二级复合吸收-蒸发器2b提供——冷剂介质进入一级和二级热泵流程，来自共用发生器I的浓溶液通过共用溶液泵III经一级溶液热交换器1E打入二级发生器2c、受热释放出冷剂蒸汽后浓度提高、再经二级溶液泵2f分别直接通过二级溶液热交换器2h向二级吸收器2a提供和经一级调压阀1C向一级吸收器1A提供——溶液进入一级和二级热泵流程，进入一级热泵流程的冷剂介质在一级蒸发器1B内被余热加热成蒸汽进入一级吸收器1A被浓溶液吸收并放热、稀溶液再回到共用发生器I，进入二级热泵流程的冷剂介质在二级蒸发器2d、二级复合吸收-蒸发器2b吸热成为蒸汽分别向二级复合吸收-蒸发器2b和二级吸收器2a提供、被相应的溶液吸收并放热后稀溶液回到共用发生器I，两流程的稀溶液在共用发生器I内被余热介质加热释放出蒸汽后成浓溶液、冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液，冷却介质流经共用冷凝器II带走热量，余热介质流经共用发生器I和依次流经一级蒸发器1B与二级蒸发器2d释放热量，被加热介质分别在一级吸收器1A和二级吸收器2a内得到不同温度范围的热量，其特征在于：一级热泵流程和二级热泵流程的稀溶液进入共用发生器I、在余热作用下释放出冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液，冷剂液通过共用冷剂液泵IV向一级热泵流程和二级热泵流程提供，共用发生器I的浓溶液通过溶液泵III向一级热泵流程和二级热泵流程提供——首先进入二级热泵流程、然后再向一级热泵流程提供，余热介质流经共用发生器I放热和依次流经一级蒸发器1B与二级蒸发器2d放热，被加热介质分别在一级吸收器1A和二级吸收器2a中得到不同温度范围的热。

图6所示的由一级和单发生器型二级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵相变供热系统，它是在图1所示的复合第二类吸收式热泵的基础上增加一级相变热交换器1G和二级相变热交换器2G、二级中间工作介质循环泵2H的结果。它是这样实现本发明的：一级吸收器1A通过中间工作介质管道连通一级相变热交换器1G并形成密闭式结构，一级相变热交换器1G还有管道连通被加热介质，中间工作介质采用自然对流循环、以液态进入一级吸收器1A、吸热后成为气态进入一级相变热交换器1G、加热流经一级相变热交换器1G的被加热介质后成为液体再回到一级吸收器1A；二级吸收器2A有中间工作介质管道通过二级中间介质循环泵2H连通二级相变热交换器2G并形成密闭式结构，二级相变热交换器2G还有管道连通被加热介质，中间工作介质在二级循环泵2H作用下以液态进入二级吸收器2A、吸热后成为气态进入二级相变热交换器2G、加热流经二级相变热交换器2G的被加热介质后成为液体再回到二级吸收器2A。

图7所示的由两个一级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵，它是这样实现本发明的：①结构上，该复合热泵主要由共用发生器I、共用冷凝器II、共用溶液泵III、共用冷凝液泵IV、共用溶液热交换器V、一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C、一级节流阀1D和一级吸收器1a、一级蒸发器1b、一级溶液热交换器1c所组成；其中，共用部件与一级吸收器1a、一级蒸发器1b、一级溶液热交换器1c组成一级热泵结构与流程，共用部件与一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C和一级节流阀1D组成另一级热泵结构与流程；②流程上，来自共用冷凝器II的冷剂液通过共用冷剂液泵IV将对应的冷剂液分二路分别经一级节流阀1D打入一级蒸发器1B和直接向一级蒸发器1b提供——冷剂介质进入两个热泵流程，来自共用发生器I的浓溶液通过共用溶液泵III经共用溶液热交换器V后分别再经一级溶液热交换器1c打入一级吸收器1a和再经一级调压阀1C向一级吸收器1A提供——溶液进入两热泵流程，进入第一个一级热泵流程的冷剂介质在一级蒸发器1B内被余热加热成蒸汽进入一级吸收器1A被浓溶液吸收并放热、稀溶液再回到共用发生器I，进入第二个一级热泵流程的冷剂介质在二级蒸发器2b内吸热成为蒸汽向一级吸收器1a提供、被相应的浓溶液吸收并放热、稀溶液回到共用发生器I，两流程的稀溶液在共用发生器I内被余热介质加热释放出蒸汽后成浓溶液、冷剂蒸汽进入共用冷凝器II被冷却介质冷凝成冷剂液，冷却介质流经共用冷凝器II带走热量，余热介质流经共用发生器I和依次流经一级蒸发器1b与一级蒸发器1B释放热量，被加热介质分别在一级吸收器1A和一级吸收器1a内得到不同温度范围的热量，其特征在于：两热泵流程的稀溶液进入共用发生器I、在余热作用下释放出冷剂蒸汽后溶液浓度增大，进入共用冷凝器II的冷剂蒸汽被冷却介质冷凝成冷剂液，冷剂液通过共用冷剂液泵IV向两热泵流程提供，共用发生器I的浓溶液通过溶液泵HI向两热泵流程提供，余热介质流经共用发生器I放热和依次流经一级蒸发器1b和1B放热，被加热介质分别在一级吸收器1A和1a中得到不同温度范围的热量。

图8所示的也是由两个一级热泵复合而成的复合第二类吸收式热泵，它与图7所示不同之处在于：一是它没有了一级调压阀，一级吸收器1A通过一级溶液热交换器1c与一级吸收器1a相连，进入一级吸收器1A的溶液来自一级吸收器1a，共用发生器I、共用冷凝器II、共用溶液泵III、共用冷凝液泵IV为两流程所共用，共用部件与一级吸收器1a、一级蒸发器1b、一级溶液热交换器1c组成一级热泵结构与流程，共用部件与一级吸收器1A、一级蒸发器1B、一级调压阀1C和一级节流阀1D并借助于一级吸收器1a、一级溶液热交换器1c组成另一级热泵结构与流程；二是一级蒸发器1B与1b之间无余热介质管道彼此间连通。

上述本发明各实例分别体现了不同的复合细节——不同级数热泵的复合连接，一级吸收器与其它部件的不同连接方式，各蒸发器的各自独立，各蒸发器相连时余热介质的不同流向，溶液泵的共用和各热泵流程各自设置溶液泵，热泵相变供热系统，以及以精馏塔替代发生器等，采用这些具体的内容可构成更多的复合第二类吸收式热泵和基于它的热泵供热系统。

下面采用一组数据来进一步说明本发明：

现有52℃的余热，从中提取2000KW的负荷，其温度降低到42℃；冷却介质的温度为4℃/12℃，被加热流体水的初始温度为60℃，流量为10kg/s；采用不同第二类吸收式热泵构成供热系统，并对比其热力学效果。计算结果表明：

1.采用一级第二类吸收式热泵，可将被加热介质由60℃加热到约68℃，热泵性能指数为0.47，余热温度约降低4℃，提供335KW、60℃-68℃温度区间的热负荷。

2.采用单发生器型两级第二类吸收式热泵，可将被加热介质由60℃加热到68℃，热泵性能指数为0.32，提供640KW、60℃-75℃温度区间的热负荷。

3.采用单级和两级第二类吸收式热泵组成联合供热系统，可将被加热介质由60℃加热到约77℃，热泵综合性能指数为0.36，提供720KW、60℃-77℃温度区间的热负荷。

4.采用具有一级和单发生器型两级功能的复合第二类吸收式热泵，可将被加热介质由60℃加热到约77℃，热泵综合性能指数为0.36，提供719KW、60℃-77℃温度区间的热负荷，与第3种方案的热力学效果是一致的。

比较以上不同方案可见：①采用单一级数的热泵提供的热负荷低、对外供热温度区间窄且温度低；②采用具有一级和单发生器型两级功能的复合第二类吸收式热泵，不仅供热温度更高、范围宽，而且供热负荷分别比第1、2两种方案高出115％和12％；③采用一级和单发生器型两级第二类吸收式热泵组成联合供热系统与采用具有一级和单发生器型两级功能的复合第二类吸收式热泵相对比，二者的热力学效果一致；但后者在设备制造、占地空间、控制操作和系统造价等方面具有显著的优势，这反映出本发明的主要目的所在。

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的复合第二类吸收式热泵具有如下的效果和优势：

①以简单的流程和结构实现了一体式复合第二类吸收式热泵，并具有相对应的热泵所组成的热泵联合供热系统的供热效果。

②与相同供热温度区间的单一级数第二类吸收式热泵相比，其性能指数得到提高；能够解决单一级数的同类热泵性能指数低或是供热温度低的难题。

③具有余热利用率较高、供热温度区间较宽、设备和系统造价低等多方面的综合优势。

Claims (3)

1.复合第二类吸收式热泵，主要由吸收器、发生器或精馏塔、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器或/和复合式吸收一蒸发器与中间热交换器、溶液泵、冷剂液泵、节流阀、调压阀和溶液热交换器所组成，结合相变热交换器时得到复合第二类吸收式热泵相变供热系统；为使第二类吸收式热泵同时具有宽供热区间和高性能指数，在原热泵中主要增加一组吸收器、蒸发器、节流阀和调压阀或一组吸收器、蒸发器、节流阀、溶液泵并结合原热泵中的发生器或精馏塔、冷凝器、溶液泵和冷剂液泵构成一级第二类吸收式热泵结构，共用发生器经或溶液热交换器、调压阀连通一级吸收器或经溶液热交换器、原热泵吸收器连通一级吸收器，原热泵蒸发器和新增蒸发器由余热介质通道相连或彼此独立，被加热介质管道依次或分别连通一级热泵结构中的一级吸收器和原热泵中的吸收器，构成含有一个一级热泵结构与流程的一体式复合热泵机组，依次类推可得到含有两个与多个一级热泵结构与流程的一体式复合热泵机组；共用发生器(I)有冷剂蒸汽通道连通共用冷凝器(II)和有通道连通余热介质，共用冷凝器(II)还有冷剂液通道通过共用冷剂液泵(IV)分别经一级节流阀(1D)连通一级蒸发器(1B)、经二级节流阀(2D)/(2d)连通二级蒸发器(2D)/(2d)、通过三级节流阀(3F)与(3E)连通三级蒸发器(3D)与三级吸收-蒸发器(3C)和直接连通二级吸收-蒸发器(2B)、三级吸收-蒸发器(3B)；共用发生器(I)还有溶液通道或经溶液热交换器、调压阀(1C)与一级吸收器(1A)相连，两个与多个发生器时一级吸收器也可与不同发生器间连通，共用发生器(I)也可以有溶液通道或经各二级/多级吸收器与溶液热交换器与一级吸收器(1A)相连以及还有稀溶液通道连通一级吸收器(1A)、二级吸收蒸发器(2B)、三级吸收-蒸发器(3B)；一级蒸发器(1B)与二级蒸发器(2C)或与三级蒸发器(3D)分别有通道连通余热介质和彼此间独立或彼此间经余热介质通道连通；一级吸收器(1A)与二级吸收器(2A)/(2a)、或三级吸收器(3A)、或三级复合吸收-蒸发器(3B)分别有通道连通被加热介质和彼此间独立或彼此间经被加热介质通道连通；除上述连接之外，各热泵结构还按照各自的位置与作用进行所在热泵结构与流程中的其它连接；其特征在于：一级热泵流程和与之进行复合的热泵流程的稀溶液进入共用发生器(I)、在余热作用下释放出冷剂蒸汽成为浓溶液，冷剂蒸汽进入共用冷凝器(II)被冷却介质冷凝成冷剂液、冷剂液通过共用冷剂液泵(IV)向一级热泵流程和相复合的热泵流程提供，共用发生器(I)的浓溶液通过溶液泵(III)分别向一级热泵流程和相复合的热泵流程提供，冷却介质流经共用冷凝器(II)带走热量，余热介质流经共用发生器(I)放热和依次流经一级蒸发器(1B)、二级蒸发器(2C)或(2d)、三级蒸发器(3D)放热，被加热介质分别在一级吸收器(1A)和二级吸收器(2A)或(2a)、三级复合吸收-蒸发器(3B)、三级吸收器(3A)中得到不同温度范围的热，上述连接和特征对应于相应的各具体复合第二类吸收式热泵中；在单级第二类热泵中增加一组吸收器、蒸发器、节流阀和调压阀或一组吸收器、蒸发器、节流阀，构成一级复合第二类吸收式热泵；增加单独的溶液泵(1F)时，可去掉调压阀(1C)。

2.根据权利要求1所述的复合第二类吸收式热泵，其特征是：所说的一级复合第二类吸收式热泵中，发生器或精馏塔、冷凝器、溶液泵、冷剂液泵和溶液热交换器为共用部件，共用部件主要分别与一级吸收器(1a)、一级蒸发器(1b)、一级溶液热交换器(1c)和与一级吸收器(1A)、一级蒸发器(1B)、一级调压阀(1C)构成不同供热温度区间的一级热泵结构。

3.根据权利要求1所述的复合第二类吸收式热泵，其特征是：所说的复合第二类吸收式热泵相变供热系统，是指复合第二了吸收式热泵的供热端与对应的相变热交换器之间连通成为密闭式系统，在热泵供热端和相变热交换器之间有中间介质采用自然或通过中间介质循环泵进行强制对流循环、以相变方式加热流经相变换热器的被加热介质。

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