CN102538052A - 一种新型喷射式换热机组 - Google Patents

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孙方田
王娜
李德英
王瑞祥
史永征
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Abstract

本发明公开了属于能源技术领域的一种新型喷射式换热机组，该机组主要由喷射式热泵、水水换热器和水路系统组成，其中，喷射式热泵主要由发生器、冷凝器、蒸发器、喷射器、工质循环泵、回热器、储液罐、节流装置及连接管路构成，该喷射式换热机组的水路系统分为一次侧管路和二次侧管路两部分。借助于喷射式制冷技术，将一次侧管路的热水热量进行梯级利用，大大降低一次侧管路的回水温度，增大了一次侧管路的供回水温差，大幅的提高一次管路的热量输送能力，并大幅的提高一次侧管路与二次管路的热水热量转移能力。本发明提出的一种新型喷射式换热机组可用于回收工业余热、太阳能等，也可用于集中供热系统的热力站以大幅提高一次热网管路输送能力。

Description

一种新型喷射式换热机组
技术领域
本发明是涉及一种用于采暖、供热水的换热机组，使集中供热系统的一次网供、回水温差大幅增大，提高一次网输送能力，属于能源技术领域，主要用于集中供热系统，也可用于工业余热回收和太阳能等领域，大幅提高热利用率。
背景技术
北方城市化进程的快速发展，使北方城镇供热负荷的需求急剧增长。城市市区因环保因素的限制，新建集中热源一般在远离市区的郊区，高温供热热水需要长距离的输送，从而导致管网输送能耗较高、管网投资较高，集中供热成本较高。此外，随着城市容积率的不断增大，原有供热管网辖区的建筑供热面积急剧增大、供热负荷需求急剧增长，部分城镇已凸显出冬季供热需求与热网热量供应能力不足之间的矛盾。常规集中供热技术的供/回水温度一般为130℃/70℃左右。一次网供水温度由于管网保温材料的耐温极限，一般不宜高于130℃；一次网回水温度应等于或大于二次网回水温度的限制。
如何大幅降低一次网回水温度、增大供回水温差以大幅提高一次网热量输送能力是目前集中供热工程亟待解决的技术难题。
发明内容
针对北方城镇集中供热存在的问题，本发明提供了一种新型喷射式换热机组，能够在满足二次网供热参数的前提下，对一次网供水中的热量进行梯级利用，大幅降低一次网回水温度以增大一次网供、回水温差。
本发明提供的新型喷射式换热机组主要由喷射式热泵、水水换热器和水路系统组成，通过水路系统把喷射式热泵和水水换热器有机的结合在一起。
其中，喷射式热泵主要由发生器、冷凝器、蒸发器、喷射器、工质循环泵、回热器、储液罐、节流装置及连接管路构成，热泵工质流程：热泵工质进入发生器中被一次侧热水加热变成蒸气后，进入喷射器中实现增速降压，引射来自回热器的过热工质蒸气，两路热泵工质汇合、减速增压后，进入冷凝器被二次侧热水冷凝成液体后，进入储液罐；然后热泵工质液体分两路，一路热泵液态工质进入工质循环泵，被加压后输送至发生器，另一路热泵工质经回热器被来自蒸发器的工质蒸气冷却后，经节流装置降压节流后进入蒸发器，被一次侧管路的热水加热而变成热泵工质蒸气，然后进入回热器被来自储液罐的工质加热升温而形成过热蒸气后，被来自发生器中的高压工质蒸气引射至喷射器，从而完成一个热泵循环。
该新型喷射式换热机组的水路系统分为一次侧管路和二次侧管路两部分。一次侧管路采用串联方式，一次侧管路的供水首先作为驱动热源进入发生器放热降温后，进入水水换热器继续放热降温后；然后作为低温热源进入蒸发器进一步放热降温，最后作为一次侧管路的回水。二次侧管路有并联方式、串联方式和倒串联方式三种方式，二次侧管路的并联方式：二次侧管路的回水被二次侧循环水泵加压后，分为两路，一路进入冷凝器被热泵工质加热升温；另一路进入水水换热器被来自发生器的一次侧管路的热水加热升温，然后两路二次侧管路的热水汇合，并作为二次侧管路的供水；二次侧管路的串联方式：二次侧管路的回水被二次侧循环水泵加压后，先进入冷凝器被热泵工质加热升温后，进入水水换热器被来自发生器中的一次侧热水加热升温后，作为二次侧管路的供水；二次侧管路的倒串联方式：二次侧管路的回水被二次侧循环水泵加压后，先进入水水换热器被加热升温后，再进入冷凝器被进一步加热升温后，作为二次侧管路的供水。
根据不同用户的实际工程需求，本发明的新型喷射式换热机组的二次侧管路的有三种连接方式：第一种连接方式，如图1所示，二次侧管路采用并联方式二次侧管路的回水分别流经水水换热器和冷凝器，然后两路热水汇合；第二种连接方式，如图2所示，二次侧管路采用串联方式，二次侧管路的回水依次流经水水换热器、冷凝器；第三种连接方式，如图3所示，二次侧管路采用倒串联方式，二次侧管路的回水依次流经冷凝器、水水换热器。
二次侧循环水泵根据管网运行压力实际情况可安装在二次侧管路回水进入喷射式换热机组的干管上；也可以安装在二次侧管路的供水去热用户的干管上。根据管路连接方式及二次侧循环泵的安装位置不同，又细分为第四种连接方式，如图4；第五种连接方式，如图5；第六种连接方式，如图6。
第一种、第二种、第三种方式，二次侧循环水泵被安装在二次侧管路的回水干管上；第四种、第五种、第六种方式的系统组成及连接方式分别与第一种、第二种、第三种方式相同，但二次侧循环水泵被安装在二次侧管路的供水干管上。
有益效果：借助于喷射式制冷技术，将一次侧管路的热水热量进行梯级利用，大大降低一次侧管路的回水温度，增大了一次侧管路的供回水温差，大幅的提高一次网的热量输送能力，并大幅的提高一次侧管路与二次管路的热水热量转移能力。
本发明提出的一种新型喷射式换热机组可用于回收工业余热、太阳能等，也可用于集中供热系统的热力站以大幅提高一次热网管路输送能力。
附图说明
图1为本发明的第一种系统组成及管路连接方式。
图2为本发明的第二种系统组成及管路连接方式。
图3为本发明的第三种系统组成及管路连接方式。
图4为本发明的第四种系统组成及管路连接方式。
图5为本发明的第五种系统组成及管路连接方式。
图6为本发明的第六种系统组成及管路连接方式。
图中标号：
G-发生器；C-冷凝器；EJ-喷射器；E-蒸发器；WEX-换热器；
VR-节流装置；V1、V2-阀门；PR-工质循环泵；Pw-二次侧循环泵；
IEX-回热器；S-储液罐；1out-一次侧管路的热水出；1in-一次侧管路的热水进；2out-二次侧管路的热水出；2in-二次侧管路的热水进。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：第一种系统组成及连接方式，如图1所示，一种新型喷射式换热机组主要由喷射式热泵、水水换热器WEX和水路系统构成，其中喷射式热泵主要由发生器G、冷凝器C、蒸发器E、喷射器EJ、工质循环泵PR、回热器IEX、储液罐S、节流装置VR及连接管路组成。
热泵工质流程：热泵液体工质在发生器G中被一次侧管路的供水加热变成热泵工质蒸气，然后进入喷射器EJ增速减压，引射来自回热器IEX的低压过热工质蒸气，两路工质蒸气汇合、减速增压后，进入冷凝器C被来自二次侧管路的回水冷凝成液体后，进入储液罐S，然后工质分两路，一路热泵工质液体在工质循环泵PR中被加压后输送到发生器G，另一路热泵工质液体进入回热器IEX被进一步冷却，形成过冷液，再经节流装置VR降压节流后进入蒸发器E吸收一次侧管路的热水热量而变成蒸气，然后在回热器中被来自储液罐S的液态工质加热成过热蒸气后，被来自发生器G的高压工质蒸气引射至喷射器EJ，从而完成一个热泵循环。
该新型喷射式换热机组的水路系统分为一次侧管路和二次侧管路两部分。
一次侧管路采用串联形式，一次侧管路的供水先作为驱动热源进入发生器G加热热泵工质，放热降温后进入水水换热器WEX加热来自二次侧管路的回水，继续放热降温后，再作为低温热源进入蒸发器E加热热泵工质，进一步放热降温后，作为一次侧管路的回水。二次侧管路采用并联方式，二次侧管路的回水在二次侧循环水泵Pw中被加压后，在3点处分两路，一路回水经阀门V2进入水水换热器WEX被一次侧管路的热水加热升温，另一路回水经阀门V1进入冷凝器C被热泵工质加热升温后，然后两路二次侧管路的热水在4点汇合后，作为二次侧管路的供水。
第四种系统组成及连接方式，如图4所示，与第一种系统组成及连接方式相同，其不同之处在于二次侧循环水泵Pw被安装在二次侧管路的热水汇合点4处之后的干管上。
实施例2：第二种系统组成及连接方式，如图2所示，一种新型喷射式换热机组主要由喷射式热泵、水水换热器WEX和水路系统构成，其中喷射式热泵主要由发生器G、冷凝器C、蒸发器E、喷射器EJ、工质循环泵PR、回热器IEX、储液罐S、节流装置VR及连接管路组成。
热泵工质流程：热泵液体工质在发生器G中被一次侧管路的供水加热变成工质蒸气后，进入喷射器EJ增速减压，引射来自回热器IEX中的低压过热工质蒸气，两路工质蒸气汇合、减速增压后，进入冷凝器C被来自二次侧管路的回水冷凝成液体后，进入储液罐S，然后液态工质分两路，一路工质液体在工质循环泵PR中被加压后输送到发生器G，另一路工质液体进入回热器IEX被来自蒸发器E中的工质冷却后，经节流装置VR降压节流后进入蒸发器E，吸收一次侧管路的热水热量而变成蒸气，然后进入回热器被来自冷凝器C中的液态工质加热为过热工质蒸气后，被来自发生器G中高压热泵工质蒸气引射至喷射器EJ，从而完成一个热泵循环。
该新型喷射式换热机组的水路系统分为一次侧管路和二次侧管路两部分。
一次侧管路采用串联形式，一次侧管路的供水先作为驱动热源在发生器G中加热热泵工质，放热降温后再进入水水换热器WEX加热来自二次侧管路的热水，继续放热降温后，作为低温热源进入蒸发器E加热热泵工质而放热降温，最后作为一次侧管路的回水。二次侧管路采用串联方式，二次侧管路的回水在二次侧循环水泵Pw中被加压后，先进入水水换热器WEX被来自发生器G中的一次侧管路的热水加热升温后，再进入冷凝器C被热泵工质进一步加热升温，最后作为二次侧管路的供水。
第五种系统组成及连接方式，如图5所示，与第二种系统组成及连接方式相同，其不同之处在于二次侧循环水泵Pw被安装在冷凝器C之后的二次侧管路的供水干管上。
实施例3：第三种系统组成及连接方式，如图3所示，一种新型喷射式换热机组主要由喷射式热泵、水水换热器WEX和水路系统构成，其中喷射式热泵主要由发生器G、冷凝器C、蒸发器E、喷射器EJ、工质循环泵PR、回热器IEX、储液罐S、节流装置VR及连接管路组成。
热泵工质流程：热泵液体工质在发生器G中被一次侧管路的供水加热变成工质蒸气后，进入喷射器EJ增速减压，引射来自回热器IEX中的低压过热工质蒸气，两路工质蒸气汇合、减速增压后，进入冷凝器C被来自二次侧管路的热水冷凝成液体后，进入储液罐S，然后液态工质分两路，一路工质液体在工质循环泵PR中被加压后输送到发生器G，另一路工质液体进入回热器IEX被来自蒸发器E中的工质蒸气冷却后，经节流装置VR降压节流后进入蒸发器E，吸收一次侧管路的热水热量而变成蒸气，然后进入回热器被来自冷凝器C中的液态工质加热为过热工质蒸气后，被来自发生器G中高压热泵工质蒸气引射至喷射器EJ，从而完成一个热泵循环。
该新型喷射式换热机组的水路系统分为一次侧管路和二次侧管路两部分。
一次侧管路采用串联形式，一次侧管路的供水先作为驱动热源在发生器G中加热热泵工质，放热降温后再进入水水换热器WEX加热来自二次侧管路的热水，继续放热降温后，作为低温热源进入蒸发器E加热热泵工质而放热降温，最后作为一次侧管路的回水。二次侧管路采用倒串联方式，二次侧管路的回水在二次侧循环水泵Pw中被加压后，先进入冷凝器C被热泵工质加热升温后，再进入水水换热器WEX被来自发生器G中的一次侧管路的热水进一步加热升温，最后作为二次侧管路的供水。
第五种系统组成及连接方式，如图6所示，与第三种系统组成及连接方式相同，其不同之处在于二次侧循环水泵Pw被安装在水水换热器WEX之后的二次侧管路的供水干管上。
本发明的一种新型喷射式换热机组通过大幅降低一次侧管路的回水温度，不仅可以增大一次侧管路的供回水温差，提高一次热网输送能力，而且还有利于深度回收利用热源处的废热或太阳能，提高热源效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种喷射式换热机组，其特征在于：该喷射式换热机组主要由喷射式热泵、水水换热器(WEX)和水路系统组成；
其中，喷射式热泵主要由发生器(G)、冷凝器(C)、蒸发器(E)、喷射器(EJ)、工质循环泵(PR)、回热器(IEX)、储液罐(S)、节流装置(VR)及连接管路构成，热泵工质流程：热泵工质进入发生器(G)中被一次侧管路的供水加热变成蒸气后，进入喷射器(EJ)中实现增速降压，引射来自回热器(IEX)的过热工质蒸气，两路热泵工质汇合、减速增压后，进入冷凝器(C)被二次侧管路的回水冷凝成液体后，进入储液罐(S)；然后热泵工质液体分两路，一路热泵液态工质进入工质循环泵(PR)，被加压后输送至发生器(G)，另一路热泵工质经回热器(IEX)被来自蒸发器(E)的工质蒸气冷却后，经节流装置(VR)降压节流后进入蒸发器(E)，被一次侧管路的热水加热而变成热泵工质蒸气，然后进入回热器(IEX)被来自储液罐(S)的工质加热升温而形成过热蒸气，最后被来自发生器(G)中的高压工质蒸气引射至喷射器(EJ)中，从而完成一个热泵循环；
所述水路系统分为一次侧管路和二次侧管路两部分。
2.根据权利要求1所述的喷射式换热机组，其特征在于：一次侧管路采用串联方式，一次侧管路的供水首先作为驱动热源进入发生器(G)放热降温后，进入水水换热器(WEX)继续放热降温后；然后作为低温热源进入蒸发器(E)进一步放热降温，最后作为一次侧管路的回水。
3.根据权利要求1所述的喷射式换热机组，其特征在于：二次侧管路有并联方式、串联方式和倒串联方式，并联方式如下：二次侧管路的回水被二次侧循环水泵(Pw)加压后，分为两路，一路进入冷凝器(C)被热泵工质加热升温；另一路进入水水换热器(WEX)被来自发生器(G)的一次侧管路的热水加热升温，然后两路二次侧管路的热水汇合后，作为二次侧管路的供水；串联方式方式如下：二次侧管路的回水被二次侧循环水泵(Pw)加压后，先进入冷凝器(C)被热泵工质加热升温后，进入水水换热器(WEX)被来自发生器(G)中的一次侧管路的热水加热升温后，作为二次侧管路的供水；倒串联方式如下：二次侧管路的回水被二次侧循环水泵(Pw)加压后，先进入水水换热器(WEX)被加热升温后，再进入冷凝器(C)被进一步加热升温后，作为二次侧管路的供水。
4.根据权利要求3所述的喷射式换热机组，其特征在于：二次侧循环水泵(Pw)安装位置有两种：第一种是安装在二次侧管路的回水进入喷射式换热机组的干管上，第二种是安装在二次侧管路的供水的干管上。
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