CN101329118B - 能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于采暖、供生活热水的设备范围的一种能够大幅提升余热温度、体积紧凑的吸收式热泵装置。机组由发生器、冷凝器、高压吸收器、蒸发/吸收器、低压蒸发器、一级溶液热交换器、二级溶液热交换器、节流装置、溶液泵、冷剂泵和各类连接管路附件组成。本发明采用了两级蒸发、两级吸收的方式,低压蒸发器从低温热源吸收热量,将低压吸收器中产生的热量作为高压蒸发器的热源,高压吸收器和冷凝器中产生的热量用于加热热水,产生出较高温度的热水;将低压吸收器和高压蒸发器结合在一起,组成了一体化结构的蒸发/吸收器,这样简化了机组的结构和流程,可以大大减小机组体积、降低成本。

Description

能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置
技术领域
本发明属于采暖、供生活热水的设备范围,特别涉及一种以高温蒸汽作为驱动热源,回收低温热源的热量,产生出较高温度热水的能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置。
技术背景
目前,各种热泵装置已经广泛的应用于各种采暖和生活热水供应系统中,其中增热型吸收式热泵以高温热能为驱动力,提取低温余热,供应采暖、热水或工艺用热,具有良好的节能、环保和经济效益,得到了较为广泛的应用,例如采用地下水、地表水或工业废热水等为低位热源,以高温蒸汽或燃油、燃气为驱动能源,为建筑物供暖的吸收式热泵机组。在实际工程中,经常遇到余热资源温度较低而用户需求温度较高的情况,如余热温度为20~10℃,而要求的供热温度为70~90℃,这时采用普通的双效或单效吸收式热泵机组往往无法将余热温度提升到用户需求的程度,在申请号为10104200.6,一种大温升压缩式热泵机组的申请文件中,我们采用两级或多级吸收式热泵串联的方式虽然可以达到较大幅度提升余热温度的目的,虽然达到冷水温度梯级降低,热水温度梯级升高,减小了蒸发端和冷凝端的传热温差,减小了不可逆传热损失;冷冻水和冷却水的供、回水温差增大,降低了系统的输配能耗以及管网系统投资,但带来体积庞大、投资大、能源利用效率并不是很高以及运行调节复杂等问题,使吸收式热泵在这种场合的应用受到了严重限制,甚至失去了经济价值。
发明内容
本发明的目的提供了一种能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置,其特征在于,所述吸收式热泵装置采用两级蒸发、两级吸收的方式,并将高压蒸发器和低压吸收器结合成一个整体部件。所述吸收式热泵装置至少包括两级蒸发器和两级吸收器,低温水通过各级蒸发器逐级冷却,被加热的热水通过各级吸收器及冷凝器逐级加热,充分利用水的温差变化,提高装置性能;该装置由发生器、冷凝器、高压吸收器、蒸发/吸收器、低压蒸发器、一级溶液热交换器、二级溶液热交换器、节流装置、一级溶液泵、一级冷剂泵和连接管路组成。其中发生器、冷凝器、同固定在一个热水温度提升装置内,二者被中间隔板隔开;高压吸收器、蒸发/吸收器和低压蒸发器组成低温低热交换器,三者被两块隔板隔开,分别固定各自的空间内;上述热水温度提升装置由连接管分别通过一级溶液热交换器和高压吸收器连接;通过节流装置和蒸发/吸收器连接;二级溶液热交换器通过一级溶液泵和蒸发/吸收器连接,二级溶液泵连接在低温低热交换器壳上,使蒸发/吸收器产生的冷凝液自循环;二级溶液泵连接在低温低热交换器壳和二级溶液热交换器之间;一级冷剂泵使蒸发器中的冷剂液自循环。
所述蒸发/吸收器分为吸收器侧和蒸发器侧,管内为蒸发器侧,管外为吸收器侧,采用了管壳式结构;溴化锂溶液在管外吸收冷剂蒸汽,产生的吸收热传向管内,同时冷剂液在管内流动,吸收来自管外的热量后蒸发变成冷剂蒸汽。
所述蒸发/吸收器还采用热管作为传热元件,溴化锂溶液在热管高温段吸收冷剂蒸汽,产生的吸收热通过热管传向低温段,冷剂液在低温段被加热蒸发,变成冷剂蒸汽。
所述发生器中注入溴化锂稀溶液,该溴化锂稀溶液被热源加热至沸腾,水分蒸发后变成浓溶液,通过一级溶液热交换器降温后进入高压吸收器,吸收来自蒸发/吸收器的冷剂蒸汽,放出吸收热,浓溶液被稀释,再经过二级溶液热交换器降温,进入到蒸发/吸收器的吸收器侧,吸收来自低压蒸发器的冷剂蒸汽,放出吸收热,溴化锂溶液被进一步稀释,浓溶液变成稀溶液,在溶液泵的驱动下,依次流经二级溶液热交换器和一级溶液热交换器两级升温后返回到发生器中,再被高温蒸汽加热浓缩,完成溶液循环;在冷凝器中,来自发生器的冷剂蒸汽被冷却,凝结成冷剂液,放出凝结热,冷剂液通过节流装置进入到蒸发/吸收器的蒸发器侧,被吸收器侧溶液加热后部分蒸发,产生的冷剂蒸汽进入到高压吸收器中被溴化锂溶液吸收,未蒸发的冷剂液继续通过冷剂泵进入到低压蒸发器中,吸收低温热源的热量后蒸发,产生的冷剂蒸汽进入到蒸发/吸收器的吸收器侧,被溴化锂溶液吸收,完成冷剂循环。
本发明的主要特点体现在两个方面:第一,采用了两级蒸发、两级吸收的方式,低压蒸发器从低温热源吸收热量,将低压吸收器中产生的热量作为高压蒸发器的热源,高压发生器和冷凝器中产生的热量用于加热热水,使带余热温度的热水进入机组后,依次经过高压吸收器和冷凝器被逐级加热后送出,其余热温度被大幅提升。其优点是能够从较低温度的热源的吸热,并且产生出较高温度的热水;第二,将低压吸收器和高压蒸发器结合在一起,组成了一体化结构的蒸发/吸收器,这样简化了机组的结构和流程,可以大大减小了整个机组的体积。
附图说明
图1为本机组的结构及流程示意图。
图中标号:1-发生器;2-冷凝器;3-高压吸收器;4-低压蒸发器;5-蒸发/吸收器;6-节流装置;7a-一级溶液热交换器;7b-二级溶液热交换器;8a-一级溶液泵;8b-二级溶液泵;9a-一级冷剂泵;9b-二级冷剂泵
具体实施方式
如图1所示,本机组由发生器1、冷凝器2、高压吸收器3、低压发生器4、蒸发/吸收器5、节流装置6、一级溶液热交换器7a、二级溶液热交换器7b、一级溶液泵8a、二级溶液泵8b、一级冷剂泵9a、二级冷剂泵9b和各类连接管路附件组成。在发生器1中,溴化锂稀溶液被高温蒸汽加热至沸腾,水分蒸发后变成浓溶液,通过一级溶液热交换器7a降温后进入高压吸收器3中,吸收来自蒸发/吸收器5的冷剂蒸汽,放出吸收热,浓溶液被稀释,再经过二级溶液热交换器7b降温,进入到蒸发/吸收器5的吸收器侧,吸收来自低压蒸发器4的冷剂蒸汽,放出吸收热,溴化锂溶液被进一步稀释,浓溶液变成稀溶液,在溶液泵8b的驱动下,依次流经二级溶液热交换器7b和一级溶液热交换器7a两级升温后返回到发生器1中,再被高温蒸汽加热浓缩,完成溶液循环;在冷凝器2中,来自发生器1中的冷剂蒸汽被冷却,凝结成冷剂液,放出凝结热,冷剂液通过节流装置6进入到蒸发/吸收器5的蒸发器侧,吸收来自蒸发/吸收器5中吸收器侧所产生出的热量后部分蒸发,产生的冷剂蒸汽进入到高压吸收器3中被溴化锂溶液吸收,未蒸发的冷剂液通过二级冷剂泵9b进入到低压蒸发器4中,吸收低温热源的热量后蒸发,产生的冷剂蒸汽进入到蒸发/吸收器5的吸收器侧,被溴化锂溶液吸收,完成冷剂循环。热水进入机组后,依次经过高压吸收器3和冷凝器2被逐级加热后送出。
可以看出,本机组采用了两级蒸发和两级吸收的方式,将低压吸收器中产生的热量作为高压蒸发器的热源,高压发生器和冷凝器中产生的热量用于加热热水,使带余热温度的热水进入机组后,依次经过高压吸收器和冷凝器被逐级加热后送出,其余热温度被大幅提升。就是本发明能够从较低温度的热源吸热,并且产生出较高温度的热水;机组中的蒸发/吸收器5,同时完成了低压吸收和高压蒸发的作用,大大简化机组的结构和流程。

Claims (4)

1.一种能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置,其特征在于,所述吸收式热泵装置采用两级蒸发、两级吸收的方式,并将高压蒸发器和低压吸收器结合成一个整体部件,该吸收式热泵装置由发生器(1)、冷凝器(2)、高压吸收器(3)、蒸发/吸收器(5)、低压蒸发器(4)、一级溶液热交换器(7a)、二级溶液热交换器(7b)、节流装置(6)、一级溶液泵(8a)、一级冷剂泵(9a)和连接管路组成;其中发生器(1)、冷凝器(2)同处于一个腔体内,二者被中间隔板隔开;高压吸收器(3)、蒸发/吸收器(5)和低压蒸发器(4)处于一个筒体内,三者被两块隔板隔开,分别固定在各自的空间内,其中高压吸收器(3)和蒸发/吸收器(5)的蒸发器侧处于一个腔体内,低压蒸发器(4)和蒸发/吸收器(5)的吸收器侧处于一个腔体内;上述发生器(1)、一级溶液热交换器(7a)、高压吸收器(3)、二级溶液热交换器(7b)、一级溶液泵(8a)、蒸发/吸收器(5)、二级溶液泵(8b)通过管路依次串联连接构成溶液回路,冷凝器(2)、节流装置(6)、蒸发/吸收器(5)、低压蒸发器(4)通过管路依次串联连接构成冷剂回路;所述蒸发/吸收器分为吸收器侧和蒸发器侧,管内为蒸发器侧,管外为吸收器侧,采用了管壳式结构;溴化锂溶液在管外吸收冷剂蒸汽,产生的吸收热传向管内,同时冷剂液在管内流动,吸收来自管外的热量后蒸发变成冷剂蒸汽或采用热管作为传热元件,溶液在热管高温段吸收冷剂蒸汽,产生的吸收热通过热管传向低温段,冷剂液在低温段被加热蒸发,变成冷剂蒸汽。
2.根据权利要求1所述能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置,其特征在于,所述发生器中注入溴化锂稀溶液,该溴化锂稀溶液被高温蒸汽加热至沸腾,水分蒸发后变成浓溶液,通过一级溶液热交换器降温后进入高压吸收器,吸收来自蒸发/吸收器的冷剂蒸汽,放出吸收热,浓溶液被稀释,再经过二级溶液热交换器降温,进入到蒸发/吸收器的吸收器侧,吸收来自低压蒸发器的冷剂蒸汽,放出吸收热,溴化锂溶液被进一步稀释,浓溶液变成稀溶液,在溶液泵的驱动下,依次流经二级溶液热交换器和一级溶液热交换器两级升温后返回到发生器中,再被高温蒸汽加热浓缩,完成溶液循环;在冷凝器中,来自发生器的冷剂蒸汽被冷却,凝结成冷剂液,放出凝结热,冷剂液通过节流装置进入到蒸发/吸收器的蒸发器侧,被吸收器侧溶液加热后部分蒸发,产生的冷剂蒸汽进入到高压吸收器中被溴化锂溶液吸收,未蒸发的冷剂液继续通过二级冷剂泵进入到低压蒸发器中,吸收低温热源的热量后蒸发,产生的冷剂蒸汽进入到蒸发/吸收器的吸收器侧,被溴化锂溶液吸收,完成冷剂循环。
3.根据权利要求1或2所述能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置,其特征在于,在发生器中,高温热水与溶液逆流换热,加热稀溶液,使其蒸发浓缩。
4.根据权利要求1或2所述能够大幅提升余热温度、紧凑型吸收式热泵装置,其特征在于,在所述低压蒸发器中,低温水被冷却。
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