CN103542600A - 喷射式分段发生吸收式循环 - Google Patents

Abstract

喷射式分段发生吸收式循环，由高温吸收器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、附加发生器、引射器和发生器或高压发生器、低压发生器、第二节流阀所组成，将喷射式热泵与吸收式热泵有机结合，高温吸收器出口的溶液，其浓度经至少两次的发生过程得到提升，其优点在于，当驱动热源为潜热时，可以利用不同品位的蒸汽，当驱动热源为显热时，可以实现对驱动热源的深度利用，同时，获得了更高的供热温度、更高效的热能利用率，可以实现对高品质的驱动蒸汽的高效利用，有效降低发生器内溶液的平均浓度，具有更小的压缩比和更高的引射系数，相比于传统供热方式，具有极佳的节能效率。

Description

喷射式分段发生吸收式循环

技术领域

本发明属于低温余热利用技术领域。

背景技术

吸收式热泵以热能为动力，采用逆卡诺循环实现热量由低温向高温传递，特别适合有大量废热的场合，废热的凝聚态可以是气态也可以是液态。对于以溴化锂水溶液为工质对的吸收式热泵，由于工质本身的物性，为确保热泵机组安全、稳定运行，对溶液的温度和浓度都有一定的要求，为使吸收式热泵能够在合理的温度、浓度区间运行并达到最佳的工作效率，人们开发了多效和多级吸收式热泵：在相同余热温度下，当吸收式热泵效数增加后，工作效率会提高，但对驱动热的要求会提高，供热温度的上限会下降；当级数增加后，对驱动热的要求会降低，供热温度上限可提高，但工作效率会下降，经济性变差，因此两者的优势不能兼顾。

在某些电厂开展的热电联供项目中，多数是采用多种热泵组合的方式来实现对供暖水的加热，最高级热泵加热终了的供暖水温往往达不到需要的温度，此时都是采用高品质蒸汽直接加热的方法来完成后续加热需要，这一环节显然是不节能的。

蒸汽喷射式热泵的工作原理是以蒸汽减压前后的能量差为动力，高压蒸汽通过喷嘴时产生高速气流，在喷嘴出口处产生低压区，在此区域将低压蒸汽吸入设备，高压蒸汽在膨胀的同时压缩低压蒸汽，用高压蒸汽的裕压提高低压蒸汽的品位，然后通过混合室进行良好混合，混合后的蒸汽再通过扩压室恢复部分压力损失，达到要求的蒸汽压力后供给热用户使用。根据高、低压蒸汽的参数可以对设备进行不同的结构设计，得到各种压力等级的蒸汽，满足不同热用户的要求。通过蒸汽喷射式热泵吸入的低压蒸汽既可以是放空的乏汽，也可以是高温凝结水产生的闪蒸汽，由于该类型的热泵只能回收蒸汽，对于低温的液态废热，如低温热水中含有的热量，则无法直接回收，大大限制了它的应用领域。

发明内容

本发明提供喷射式分段发生吸收式循环。

1．喷射式分段发生吸收式循环，由高温吸收器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、发生器、附加发生器和引射器所组成，其中，附加发生器有浓溶液管路经第一溶液热交换器与吸收器连通，吸收器有稀溶液管路经溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器和第三溶液热交换器后与高温吸收器连通，高温吸收器有溶液管路经第三溶液热交换器与发生器连通，发生器有溶液管路经第二溶液热交换器与附加发生器连通，发生器和附加发生器还分别有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，冷凝器有冷剂液管路经第一节流阀与蒸发器连通，冷凝器还有凝结水管路直接与外部连通，蒸发器有冷剂蒸汽通道与吸收器连通，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与引射器引射入口连通，引射器出口还有冷剂蒸汽通道与高温吸收器连通，蒸发器还有余热介质管路与外部连通，吸收器、冷凝器和高温吸收器还分别有被加热介质管路与外部连通，发生器和附加发生器还分别有驱动热介质管路与外部连通，引射器工作蒸汽入口还有驱动蒸汽管路与外部连通，形成喷射式分段发生吸收式循环。

2．喷射式分段发生吸收式循环，由高温吸收器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、附加发生器、引射器、第四溶液热交换器、高压发生器、低压发生器和第二节流阀所组成，其中，高温吸收器有稀溶液管路经第三溶液热交换器与高压发生器连通，高压发生器还有溶液管路经第二溶液热交换器和第四溶液热交换器与低压发生器连通，低压发生器还有溶液管路经第四溶液热交换器与附加发生器连通，附加发生器还有浓溶液管路与吸收器连通，吸收器还有溶液管路经溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器和第三溶液热交换器与高温吸收器连通，高压发生器有冷剂蒸汽通道与低压发生器连通后低压发生器再有冷剂液管路经第二节流阀与冷凝器连通，低压发生器还有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，冷凝器有冷剂液管路经第一节流阀与蒸发器连通，冷凝器还有凝结水管路直接与外部连通，蒸发器有冷剂蒸汽通道与吸收器连通，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与引射器引射入口连通，引射器引射出口还有冷剂蒸汽通道与高温吸收器连通，蒸发器还有余热介质管路与外部连通，吸收器、冷凝器和高温吸收器还分别有被加热介质管路与外部连通，高压发生器和附加发生器还分别有驱动热介质管路与外部连通，引射器工作蒸汽入口还有工作蒸汽管路与外部连通，形成喷射式分段发生吸收式循环。

3．本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于当引射器的压缩比大于2.5时，需采用带锥形混合室的蒸汽引射器。

4．本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于引射器的膨胀比不低于100。

5．本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于高压发生器和低压发生器之间的溶液流程，可以是串联、并联、倒串联。

6．本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于高温吸收器布置在发生器或高压发生器之上。

7．本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于高温吸收器布置在发生器或高压发生器之下时，高温吸收器出口溶液需泵送。

附图说明

附图1所示为本发明提供的基于单效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环。

附图2所示为本发明提供的基于双效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环。

图中，1—高温吸收器，2—冷凝器，3—第一节流阀，4—蒸发器，5—吸收器，6—溶液泵，7—第一溶液热交换器，8—第二溶液热交换器，9—第三溶液热交换器，10—发生器，11—附加发生器，12—引射器，13—第四溶液热交换器，14—高压发生器，15—低压发生器，16—第二节流阀。

具体实施方式

图1所示的基于单效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环是这样实现的：

结构上，由高温吸收器1、冷凝器2、第一节流阀3、蒸发器4、吸收器5、溶液泵6、第一溶液热交换器7、第二溶液热交换器8、第三溶液热交换器9、发生器10、附加发生器11和引射器12所组成，其中，附加发生器11有浓溶液管路经第一溶液热交换器7与吸收器5连通，吸收器5有稀溶液管路经溶液泵6、第一溶液热交换器7、第二溶液热交换器8和第三溶液热交换器9后与高温吸收器1连通，高温吸收器1有溶液管路经第三溶液热交换器9与发生器10连通，发生器10有溶液管路经第二溶液热交换器8与附加发生器11连通，发生器10和附加发生器11还分别有冷剂蒸汽通道与冷凝器2连通，冷凝器2有冷剂液管路经第一节流阀3与蒸发器4连通，冷凝器2还有凝结水管路直接与外部连通，蒸发器4有冷剂蒸汽通道与吸收器5连通，蒸发器4还有冷剂蒸汽通道与引射器12引射入口连通，引射器12出口还有冷剂蒸汽通道与高温吸收器1连通，蒸发器4还有余热介质管路与外部连通，吸收器5、冷凝器2和高温吸收器1还分别有被加热介质管路与外部连通，发生器10和附加发生器11还分别有驱动热介质管路与外部连通，引射器12工作蒸汽入口还有驱动蒸汽管路与外部连通，形成基于单效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环。

工艺上，驱动热介质流经附加发生器11、加热进入其内的溶液释放并向冷凝器2提供冷剂蒸汽，附加发生器11中的浓溶液经第一溶液热交换器7进入吸收器5，吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质，吸收器5中的稀溶液经溶液泵6、第一溶液热交换器7、第二溶液热交换器8和第三溶液热交换器9后进入高温吸收器1，吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质，高温吸收器1中的溶液经第三溶液热交换器9后进入发生器10，驱动热介质流经发生器10、加热进入其内的溶液释放并向冷凝器2提供冷剂蒸汽，发生器10出口的溶液经第二溶液热交换器8进入附加发生器11，进入冷凝器2中的冷剂蒸汽放热于被加热介质形成的冷剂液，一部分经第一节流阀3节流后进入蒸发器4，另一部分以凝结水的形式排向外部，余热介质流经蒸发器4、加热进入其内的冷剂介质成的冷剂蒸汽一部分向吸收器5提供，另一部分向引射器12提供，工作蒸汽自引射器12工作蒸汽入口进入引射器12，引射来自蒸发器5中的冷剂蒸汽成中间压力和温度的冷剂蒸汽并向高温吸收器1提供，形成基于单效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环。

图2所示的基于双效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环是这样实现的：

结构上，由高温吸收器1、冷凝器2、第一节流阀3、蒸发器4、吸收器5、溶液泵6、第一溶液热交换器7、第二溶液热交换器8、第三溶液热交换器9、附加发生器11、引射器12、第四溶液热交换器13、高压发生器14、低压发生器15和第二节流阀16所组成，其中，高温吸收器1有稀溶液管路经第三溶液热交换器9与高压发生器14连通，高压发生器14还有溶液管路经第二溶液热交换器8和第四溶液热交换器13与低压发生器15连通，低压发生器15还有溶液管路经第四溶液热交换器13与附加发生器11连通，附加发生器11还有浓溶液管路与吸收器5连通，吸收器5还有溶液管路经溶液泵6、第一溶液热交换器7、第二溶液热交换器8和第三溶液热交换器9与高温吸收器1连通，高压发生器14有冷剂蒸汽通道与低压发生器15连通后低压发生器15再有冷剂液管路经第二节流阀16与冷凝器2连通，低压发生器15还有冷剂蒸汽通道与冷凝器2连通，冷凝器2有冷剂液管路经第一节流阀3与蒸发器4连通，冷凝器2还有凝结水管路直接与外部连通，蒸发器4有冷剂蒸汽通道与吸收器5连通，蒸发器4还有冷剂蒸汽通道与引射器12引射入口连通，引射器12引射出口还有冷剂蒸汽通道与高温吸收器1连通，蒸发器4还有余热介质管路与外部连通，吸收器5、冷凝器2和高温吸收器1还分别有被加热介质管路与外部连通，高压发生器14和附加发生器11还分别有驱动热介质管路与外部连通，引射器12工作蒸汽入口还有工作蒸汽管路与外部连通，形成基于双效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环。

工艺上，驱动热介质流经高压发生器14、加热进入其内的溶液释放并向低压发生器15提供冷剂蒸汽，该部分冷剂蒸汽作为低压发生器15的驱动热热介质，加热进入其内的溶液释放并向冷凝器2提供冷剂蒸汽，流经低压发生器15的冷剂蒸汽冷凝后得到的冷剂液经第二节流阀6节流后进入冷凝器2，高压发生器14中的溶液经第二溶液热交换器8和第四溶液热交换器13后进入低压发生器15，低压发生器15出口的溶液经第四溶液热交换器13进入吸收器5，吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质，吸收器5中的稀溶液经溶液泵6、第一溶液热交换器7、第二溶液热交换器8和第三溶液热交换器9后进入高温吸收器1，吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质，高温吸收器1中的溶液经第三溶液热交换器9后进入高压发生器14，进入冷凝器2中的冷剂蒸汽放热于被加热介质形成冷剂液，一部分经第一节流阀3节流后进入蒸发器4，另一部分以凝结水的形式排向外部，余热介质流经蒸发器4、加热进入其内的冷剂介质成的冷剂蒸汽一部分向吸收器5提供，另一部分向引射器12提供，工作蒸汽自引射器12工作蒸汽入口进入引射器12，引射来自蒸发器5中的冷剂蒸汽成中间压力和温度的冷剂蒸汽并向高温吸收器1提供，形成基于双效第一类吸收式热泵的喷射式分段发生吸收式循环。

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的喷射式分段发生吸收式循环具有如下的效果和优势：

①高温吸收器出口的溶液，其浓度经至少两次的发生过程得到提升，其优点在于，当驱动热源为潜热时，可以利用不同品位的蒸汽，当驱动热源为显热时，可以实现对驱动热源的深度利用。

②具有更高的供热温度。由于引射器出口冷剂蒸汽其品位明显高于蒸发器出口冷剂蒸汽，因此高温吸收器的供热温度是明显高于冷凝器或吸收器，

③具有更高效的热能利用率。在超过吸收式热泵供热温度得供热的最高端，采用的是喷射式热泵，相比于直接用蒸汽来加热的方法，具有更高的节能率。

④实现对高品质的驱动蒸汽的高效利用。采用引射的办法将蒸发器出口冷剂蒸汽提高并最终用来对外供热，使低温余热也能发挥作用，这充分体现了高品质驱动蒸汽的价值。

⑤相比于将引射器出口蒸汽直接用来供热，本发明所提供的方案，引射器的压缩比更小，引射系数更高，节能效果更好。

Claims (7)

1.喷射式分段发生吸收式循环，由高温吸收器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、发生器、附加发生器和引射器所组成，其中，附加发生器有浓溶液管路经第一溶液热交换器与吸收器连通，吸收器有稀溶液管路经溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器和第三溶液热交换器后与高温吸收器连通，高温吸收器有溶液管路经第三溶液热交换器与发生器连通，发生器有溶液管路经第二溶液热交换器与附加发生器连通，发生器和附加发生器还分别有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，冷凝器有冷剂液管路经第一节流阀与蒸发器连通，冷凝器还有凝结水管路直接与外部连通，蒸发器有冷剂蒸汽通道与吸收器连通，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与引射器引射入口连通，引射器出口还有冷剂蒸汽通道与高温吸收器连通，蒸发器还有余热介质管路与外部连通，吸收器、冷凝器和高温吸收器还分别有被加热介质管路与外部连通，发生器和附加发生器还分别有驱动热介质管路与外部连通，引射器工作蒸汽入口还有驱动蒸汽管路与外部连通，形成喷射式分段发生吸收式循环。

2.喷射式分段发生吸收式循环，由高温吸收器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、附加发生器、引射器、第四溶液热交换器、高压发生器、低压发生器和第二节流阀所组成，其中，高温吸收器有稀溶液管路经第三溶液热交换器与高压发生器连通，高压发生器还有溶液管路经第二溶液热交换器和第四溶液热交换器与低压发生器连通，低压发生器还有溶液管路经第四溶液热交换器与附加发生器连通，附加发生器还有浓溶液管路与吸收器连通，吸收器还有溶液管路经溶液泵、第一溶液热交换器、第二溶液热交换器和第三溶液热交换器与高温吸收器连通，高压发生器有冷剂蒸汽通道与低压发生器连通后低压发生器再有冷剂液管路经第二节流阀与冷凝器连通，低压发生器还有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，冷凝器有冷剂液管路经第一节流阀与蒸发器连通，冷凝器还有凝结水管路直接与外部连通，蒸发器有冷剂蒸汽通道与吸收器连通，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与引射器引射入口连通，引射器引射出口还有冷剂蒸汽通道与高温吸收器连通，蒸发器还有余热介质管路与外部连通，吸收器、冷凝器和高温吸收器还分别有被加热介质管路与外部连通，高压发生器和附加发生器还分别有驱动热介质管路与外部连通，引射器工作蒸汽入口还有工作蒸汽管路与外部连通，形成喷射式分段发生吸收式循环。

3.本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于当引射器的压缩比大于2.5时，需采用带锥形混合室的蒸汽引射器。

4.本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于引射器的膨胀比不低于100。

5.本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于高压发生器和低压发生器之间的溶液流程，可以是串联、并联、倒串联。

6.本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于高温吸收器布置在发生器或高压发生器之上。

7.本发明所提供的喷射式分段发生吸收式循环，其特征在于高温吸收器布置在发生器或高压发生器之下时，高温吸收器出口溶液需泵送。

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