CN103411347A - 耦合式热泵余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耦合式热泵余热回收系统，包括依次耦合式连接的前端压缩式热泵组件、溴化锂吸收式热泵和末端压缩式热泵组件，溴化锂吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器，发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器之间通过带膨胀节的连接管路依次连接；前端压缩式热泵组件包括第一蒸发器、第一冷凝器、第一压缩机，负责利用废热源在第一蒸发器经过热交换加热运用水，再输送到溴化锂吸收式热泵的蒸发器中作为工质溶液形成前端循环；末端压缩式热泵组件包括第二蒸发器、第二冷凝器、第二压缩机，第二蒸发器通过压缩式热泵依次与溴化锂吸收式热泵的吸收器和冷凝器形成循环连通；第二冷凝器与溴化锂吸收式热泵的冷凝器管路连通可继续加热运用水。

Description

耦合式热泵余热回收系统
技术领域
本发明涉及一种耦合式热泵余热回收系统，属于余热回收再利用技术领域。
背景技术
在众多的节能技术中，溴化锂吸收式热泵余热回收技术以其高效节能和具有显著经济效益的特点尤为引人注目。溴化锂吸收式热泵以溴化锂溶液作为工质，对环境没有污染，不破坏大气臭氧层，而且具有高效节能的特点。如果这些行业有工艺或采暖用热需求的话，可以配备溴化锂吸收式热泵，回收利用工艺产生的废热。达到节能、减排、降耗的目的。此外，吸收式热泵还可以吸收利用地下水、地表水、城市生活污水等低品位热源的热量，同样可以达到节能降耗的目的。
溴化锂水溶液为工质，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。溴化锂属盐类，为白色结晶，易溶于水和醇，无毒，化学性质稳定，不会变质。溴化锂水溶液中有空气存在时对钢铁有较强的腐蚀性。溴化锂吸收式制冷机因用水为制冷剂，蒸发温度在0℃以上,仅可用于空气调节设备和制备生产过程用的冷水。这种制冷机可用低压水蒸汽或75℃以上的热水作为热源，因而对废气、废热、太阳能和低温位热能的利用具有重要的作用。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种耦合式热泵余热回收系统。 
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种耦合式热泵余热回收系统，包括依次耦合式连接的前端压缩式热泵组件、溴化锂吸收式热泵和末端压缩式热泵组件，其特征在于：所述溴化锂吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器，所述发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器之间通过带膨胀节的连接管路依次连接。
所述的耦合式热泵余热回收系统，其特征在于：所述前端压缩式热泵组件包括第一蒸发器、第一冷凝器、第一压缩机；负责利用废热源在第一蒸发器经过热交换加热运用水，再输送到溴化锂吸收式热泵的蒸发器中作为工质溶液形成前端循环。
所述的耦合式热泵余热回收系统，其特征在于：所述末端压缩式热泵组件包括第二蒸发器、第二冷凝器、第二压缩机，其中第二蒸发器通过压缩式热泵依次与溴化锂吸收式热泵的吸收器和冷凝器形成循环连通；另外第二冷凝器与溴化锂吸收式热泵的冷凝器管路连通可继续加热运用水。
所述的耦合式热泵余热回收系统，其特征在于：还包括控制装置，其中，各发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器中均设有压力传感器和温度传感器，连接管路中均设有流量传感器和电动阀，电动阀上设阀门状态传感器；所述压力传感器、温度传感器、流量传感器和阀门状态传感器均与控制装置相连。
有益效果：本发明提供的耦合式热泵余热回收系统，与现有的溴化锂热泵系统相比，能有效提高运用水的出水温度。本发明可通过利用15℃的废热源将50℃的运用水提高到110℃，比现有的溴化锂热泵系统在出水温度上要多提高26-30℃。此外，本发明提供的耦合式热泵余热回收系统能达到更高的制热能效比（COP），本发明的COP值可达4.5，而现有的溴化锂热泵系统的COP值为1-1.5。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中溴化锂吸收式热泵的结构示意图；
图3是本发明中压缩式热泵组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图3所示，一种耦合式热泵余热回收系统，包括依次耦合式连接的前端压缩式热泵组件、溴化锂吸收式热泵和末端压缩式热泵组件，所述溴化锂吸收式热泵包括发生器1、冷凝器2、蒸发器3、吸收器4，所述发生器1、冷凝器2、蒸发器3、吸收器4之间通过带膨胀节的连接管路依次连接。
所述前端压缩式热泵组件包括第一蒸发器5、第一冷凝器6、第一压缩机7；负责利用废热源在第一蒸发器5经过热交换加热运用水，再输送到溴化锂吸收式热泵的蒸发器3中作为工质溶液形成前端循环。
所述末端压缩式热泵组件包括第二蒸发器8、第二冷凝器9、第二压缩机10，其中第二蒸发器8通过压缩式热泵依次与溴化锂吸收式热泵的吸收器4和冷凝器2形成循环连通；另外第二冷凝器9与溴化锂吸收式热泵的冷凝器2管路连通可继续加热运用水。
本发明的工作过程如下：先启动发生器1加热，当控制器位于发生器的温度传感器测得温度达到设计要求时，泵开始压缩由发生器传输过来的高温蒸汽，当压力上升至一定温度后将其排放至冷凝器2中。当发生器1或冷凝器2端温度发生变化时，泵可自动调节工作频率，增大或减小输出，将冷凝器2端温度保持在额定温度。
对于溴化锂吸收式热泵和压缩式热泵模块来说，当工质在发生器1内受到运用水的加热后，溶液中的水不断汽化；随着运用水的不断汽化，发生器1内的工质溶液浓度不断升高，进入吸收器4；水蒸气进入冷凝器2，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器2内的水通过节流阀进入蒸发器3时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器3内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器4内的工质溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器1，完成整个循环。这就形成了每个模块内部的循环。
而且每个模块、组件之间也存在着相应的循环，这就是前端、后端压缩式热泵组件与溴化锂吸收式热泵之间的循环。
所述耦合热泵余热回收系统，其前端压缩式热泵的工作流程为：15℃的废热源在第一蒸发器5中通过热交换为压缩式热泵提供热量，其循环后回路的温度为0℃。蒸发器3中通入20℃的运用水，通过第一蒸发器5、第二冷凝器6作用排出为40℃的工质溶液，该工质溶液可通过管路进入溴化锂吸收式热泵的蒸发器3，40℃的工质溶液在蒸发器3中放热后重新变为20℃，所以这一过程可实现运用水的循环。
溴化锂吸收式热泵的工作流程为：在后端压缩式热泵中的第二蒸发器8通入50℃的运用水，并以前端压缩式热泵中吸收器的循环流动管道作为热源，经过溴化锂吸收式内部的换热反应，其在冷凝器2中能输出80±4℃的工质溶液。而该工质溶液不仅能为后端压缩式热泵提供80℃的运用水，还能通过在后端压缩式热泵第二蒸发器8中的放热反应，使溶液本身将至50℃，那么这样就形成了溴化锂吸收式热泵与后端压缩式热泵的循环。
后端压缩式热泵的热源及运用水均由溴化锂吸收式热泵提供。最终，从后端压缩式热泵第二冷凝器9中的出水温度能达到110℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种耦合式热泵余热回收系统，包括依次耦合式连接的前端压缩式热泵组件、溴化锂吸收式热泵和末端压缩式热泵组件，其特征在于：所述溴化锂吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器，所述发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器之间通过带膨胀节的连接管路依次连接。
2.根据权利要求1所述的耦合式热泵余热回收系统，其特征在于：所述前端压缩式热泵组件包括第一蒸发器、第一冷凝器、第一压缩机；负责利用废热源在第一蒸发器经过热交换加热运用水，再输送到溴化锂吸收式热泵的蒸发器中作为工质溶液形成前端循环。
3.根据权利要求1所述的耦合式热泵余热回收系统，其特征在于：所述末端压缩式热泵组件包括第二蒸发器、第二冷凝器、第二压缩机，其中第二蒸发器通过压缩式热泵依次与溴化锂吸收式热泵的吸收器和冷凝器形成循环连通；另外第二冷凝器与溴化锂吸收式热泵的冷凝器管路连通可继续加热运用水。
4.根据权利要求1至3任一项所述的耦合式热泵余热回收系统，其特征在于：还包括控制装置，其中，各发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器中均设有压力传感器和温度传感器，连接管路中均设有流量传感器和电动阀，电动阀上设阀门状态传感器；所述压力传感器、温度传感器、流量传感器和阀门状态传感器均与控制装置相连。
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