CN104566597A - 热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵机组，属于热电联产集中供热系统领域，为解决现有装置对一次网回水降温能力不足等问题而设计。本发明热泵机组包括相邻设置的发生器和冷凝器、以及相邻设置的吸收器组件和蒸发器组件；其中，发生器的管道出口端连接有一次水管，一次水管穿过水-水换热器后连接至蒸发器组件的管道入口端；吸收器组件的管道入口端连接至二次水入口C，吸收器组件的管道出口连接至冷凝器的管道入口，冷凝器的管道出口连接至二次水出口D；在二次水入口C与二次水出口D之间设置有穿过水-水换热器的二次水管，在水-水换热器内二次水管与一次水管相邻设置。本发明热泵机组提高了热电联产集中供热系统的效率。

Description

热泵机组

技术领域

本发明涉及一种热泵机组。

背景技术

热电联产集中供热系统在我国北方城镇供热中的应用十分普遍。为了回收热电联产热源处的冷凝热以用于供热、提升热电联产系统的效率，需要降低集中供热系统中一次网回水温度。

为了达到这一要求，现有技术包括：1.在热网的各个热力站设置吸收式热泵机组以降低一次网回水温度，然后在电厂中回收凝汽器热量加热一次网回水；2.在热网的各个热力站降低一次网回水温度；3.通过增加外部串联的压缩式热泵机组来进一步降低一次网回水温度。

上述方案存在的技术问题是：使用单纯吸收式循环、单级的热泵型换热机组时，在一次网供水温度较低(如100～120℃)时仅能将一次网回水温度降至30℃以上；即，对一次网回水的降温能力不足，在热源处回收的凝汽器热量有限。使用复合式换热机组需要一台吸收式热泵和一台压缩式热泵串联，导致机组体积增大、成本上升。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种降低一次网回水温度、提高热电联产集中供热系统效率的热泵机组。

本发明的另一个目的是提出一种提高了冷凝器冷凝压力、增加冷凝量的热泵机组。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热泵机组，所述机组包括相邻设置的发生器和冷凝器、以及相邻设置的吸收器组件和蒸发器组件；其中，发生器的管道出口端连接有一次水管，所述一次水管穿过水-水换热器后连接至所述蒸发器组件的管道入口端；吸收器组件的管道入口端连接至二次水入口C，吸收器组件的管道出口连接至所述冷凝器的管道入口，所述冷凝器的管道出口连接至二次水出口D；在所述二次水入口C与所述二次水出口D之间设置有穿过所述水-水换热器的二次水管，在所述水-水换热器内所述二次水管与所述一次水管相邻设置；在所述发生器的壳体与所述吸收器组件的壳体之间设置有溶液流通管路，在所述冷凝器的壳体与所述蒸发器组件的壳体之间设置有冷剂水流通管路。

特别是，在所述发生器和所述冷凝器之间设置有水蒸气压缩机。

特别是，所述吸收器组件包括串接的至少两组吸收器；至少两组所述吸收器的管道相连形成一条通道，相邻所述吸收器的壳体间连通。

特别是，所述蒸发器组件包括串接的至少两组蒸发器；至少两组所述蒸发器的管道相连形成一条通道，相邻所述蒸发器的壳体间连通；至少两组所述蒸发器之间设置有冷剂水循环管路。

特别是，所述溶液流通管路包括分别连接在所述发生器的壳体与所述吸收器组件的壳体之间的溶液第一支路和溶液第二支路。

进一步，所述溶液流通管路还包括溶液换热器，所述溶液第一支路和溶液第二支路都穿过所述溶液换热器，在所述溶液换热器内溶液第一支路和溶液第二支路相邻设置。

更进一步，在所述溶液第二支路上设置有溶液隔压装置。

本发明提供的热泵机组采用分别串联的两级或更多级的吸收器装置和蒸发器装置来实现蒸发-吸收过程，在一次网供水温度较低(如100～120℃)时可将一次网回水温度降至25℃以下。另外，在所提供的热泵机组中增加水蒸气压缩机，提高了冷凝器的冷凝压力、增加冷凝量，提高了吸收器进口溶液的浓度，增加了吸收器中溶液的吸收量以及蒸发器中冷剂水的蒸发量，可进一步将一次网回水温度降至15℃以下，且结构合理，体积小，较一台吸收式热泵和一台压缩式热泵串联的系统相比体积缩小30％。本发明提供的热泵机组可大幅降低一次网回水温度，大大增加了热源处回收凝汽器热量，大幅提高热电联产集中供热系统的效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例一提供的热泵机组的结构示意图；

图2是本发明优选实施例二提供的热泵机组的结构示意图；

图3是本发明优选实施例三提供的热泵机组的结构示意图；

图4是本发明优选实施例四提供的热泵机组的结构示意图。

图中标记为：

1、发生器；2、冷凝器；5、水蒸气压缩机；6、溶液换热器；7、水-水换热器；8、溶液第一支路；9、冷剂水循环管路；10、溶液隔压装置；11、冷剂水流通管路；12、溶液循环管路；15、一次水管；16、二次水管；17、溶液第二支路；31、第一吸收器；32、第二吸收器；41、第一蒸发器；42、第二蒸发器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例公开一种热泵机组。如图1所示，该热泵机组包括相邻设置的发生器1和冷凝器2、以及相邻设置的吸收器组件和蒸发器组件。其中，在发生器1和冷凝器2之间设置有水蒸气压缩机5；吸收器组件包括串接的第一吸收器31和第二吸收器32，第一吸收器31和第二吸收器32的管道相连形成一条通道，第一吸收器31和第二吸收器32的壳体间连通；蒸发器组件包括串接的第一蒸发器41和第二蒸发器42，第一蒸发器41和第二蒸发器42的管道相连形成一条通道，第一蒸发器41和第二蒸发器42的壳体之间连通、且设置有冷剂水循环管路9。

发生器1的管道出口端连接有一次水管15，一次水管15穿过水-水换热器7后连接至蒸发器组件的管道入口端；吸收器组件的管道入口端连接至二次水入口C，吸收器组件的管道出口连接至冷凝器2的管道入口，冷凝器2的管道出口连接至二次水出口D；在二次水入口C与二次水出口D之间设置有穿过水-水换热器7的二次水管16，在水-水换热器7内二次水管16与一次水管15相邻设置；在发生器1的壳体与吸收器组件的壳体之间设置有溶液流通管路，在冷凝器2的壳体与蒸发器组件的壳体之间设置有冷剂水流通管路11。

溶液流通管路包括连接在发生器1壳体与第二吸收器32壳体之间的溶液第一支路8、连接在发生器1壳体与第一吸收器31壳体之间的溶液第二支路17、以及溶液换热器6；溶液第一支路8和溶液第二支路17都穿过溶液换热器6，在溶液换热器6内溶液第一支路8和溶液第二支路17相邻设置。在溶液第二支路17上设置有溶液隔压装置10。

工作方法：一次水从一次水入口A进入发生器1的管道中，加热发生器1壳体中的溶液；流出发生器1管道的一次水顺着一次水管15穿过水-水换热器7、依次流过第二蒸发器42和第一蒸发器41的管道，从一次水出口B回到热源。在水-水换热器7中时，一次水管15中的一次水加热二次水管16中的二次水；在第二蒸发器42和第一蒸发器41的管道中时，一次水的热量被第二蒸发器42壳体中的和第一蒸发器41壳体中的冷剂水吸收。

在二次水入口C处，二次水分成两条路线：一、依次流过第二吸收器32的管道、第一吸收器31的管道、冷凝器2的管道，到达二次水出口D；二、顺着二次水管16流至二次水出口D。在路线一中，二次水分别被第二吸收器32壳体中的溶液、第一吸收器31壳体中的溶液、以及冷凝器2壳体中的水蒸气加热；在路线二中，二次水被一次水管15中的一次水加热。其中，冷凝器2壳体中的水蒸气由发生器1壳体中的含水溶液蒸发所形成，水蒸气压缩机5增加了冷凝器2壳体内的冷凝压力。在二次水出口D处混合后的二次水用于为建筑物供热。

在第一吸收器31壳体中，溶液通过喷淋的方式来为管道中的二次水加热，同时吸收第一蒸发器41壳体中产生的水蒸气；被稀释后的溶液落在第一吸收器31壳体底部，成为第二吸收器32壳体中喷淋原料，为管道中的二次水加热，并同时吸收第二蒸发器42壳体中产生的水蒸气；被再次稀释的溶液落在第二吸收器32壳体底部，在循环泵的作用下沿着溶液第一支路8进入发生器1壳体中，通过喷淋的方式吸收发生器1管道中一次水的热量；溶液中的水分被蒸发，浓溶液落在发生器1壳体底部，顺着溶液第二支路17、穿过溶液隔压装置返回至第一吸收器31壳体中，成为喷淋原料。

在第一蒸发器41壳体中，作为冷却一次水的原料包括两个来源：一、冷凝器2壳体内水蒸气在加热管道中的二次水后形成冷剂水，落在冷凝器2壳体的底部，顺着冷剂水流通管路11进入第一蒸发器41壳体中；二、从第二蒸发器42壳体中循环回来的冷剂水。在第一蒸发器41壳体中，冷却原料冷却管道中的一次水后，一部分成为水蒸气，被第一吸收器31壳体中的溶液吸收；另一部分形成冷剂水，落在第一蒸发器41壳体的底部，成为第二蒸发器42的冷却原料；在第二蒸发器42壳体中，冷却原料冷却管道中的一次水后，一部分成为水蒸气，被第二吸收器32壳体中的溶液吸收；另一部分形成冷剂水，落在第二蒸发器42壳体的底部，在循环泵的作用下顺着冷剂水循环管路9返回至第一蒸发器41壳体的冷却原料处。

通过上述的热传导方式(一次水直接将热量传给二次水、一次水通过溶液间接为二次水加热、通过冷剂水为一次水降温)，在一次水进口温度较低(如100-120℃)时更好地降低一次回水温度，提高热泵机组整体的热力完善度。

优选实施例二：

本优选实施例公开一种热泵机组，其结构以及工作方法都与优选实施例一基本相同。不同之处在于：如图2所示，发生器1和冷凝器2之间没有设置水蒸气压缩机5。工作中，发生器1壳体中的含水的溶液蒸发形成水蒸气，该水蒸气直接进入冷凝器2壳体中。

优选实施例三：

本优选实施例公开一种热泵机组，其结构以及工作方法都与优选实施例一基本相同。不同之处在于：如图3所示，第二吸收器32壳体通过溶液循环管路12连接至第一吸收器31壳体，溶液第一支路8连接在发生器1壳体和第一吸收器31壳体之间，溶液第二支路17连接在发生器1壳体与第二吸收器32壳体之间；一次水管15连接在发生器1管道的出口端和第一蒸发器41的管道入口端，一次水出口B设置在第二蒸发器42的管道出口端。

相应的，工作方法的不同之处在于：第二吸收器32壳体中的溶液加热管道中的二次水、同时吸收第二蒸发器42壳体中产生的水蒸气，形成稀释的溶液落在第二吸收器32壳体底部；稀释的溶液顺着溶液循环管路12流至第一吸收器31壳体中，为管道中的二次水加热、同时吸收第一蒸发器41壳体中产生的水蒸气，再次被稀释后落在第一吸收器31壳体的底部；再次被稀释后的溶液在循环泵的作用下沿着溶液第一支路8进入发生器1壳体中，吸收发生器1管道中一次水的热量；稀溶液中的水分被蒸发后形成浓溶液、落在发生器1壳体的底部；浓溶液顺着溶液第二支路17、穿过溶液隔压装置返回至第二吸收器32壳体中，成为加热二次水的原料。

优选实施例四：

本优选实施例公开一种热泵机组，其结构以及工作方法都与优选实施例三基本相同。不同之处在于：如图4所示，发生器1和冷凝器2之间没有设置水蒸气压缩机5。工作中，发生器1壳体中的含水的溶液蒸发形成水蒸气，该水蒸气直接进入冷凝器2壳体中。

优选实施例五：

本优选实施例公开一种热泵机组，其结构以及工作方法都与优选实施例一基本相同。该机组包括相邻设置的发生器和冷凝器、以及相邻设置的吸收器组件和蒸发器组件；其中，发生器的管道出口端连接有一次水管，一次水管穿过水-水换热器后连接至蒸发器组件的管道入口端；吸收器组件的管道入口端连接至二次水入口，吸收器组件的管道出口连接至冷凝器的管道入口，冷凝器的管道出口连接至二次水出口；在二次水入口与二次水出口间设置有穿过水-水换热器的二次水管，在水-水换热器内二次水管与一次水管相邻设置；在发生器的壳体与吸收器组件的壳体之间设置有溶液流通管路，在冷凝器的壳体与蒸发器组件的壳体之间设置有冷剂水流通管路。

不同之处在于：吸收器组件的具体结构不限，所串联的可以是两级吸收器，也可以是多于两级的吸收器；蒸发器组件的具体结构不限，所串联的可以是两级蒸发器，也可以是多于两级的蒸发器。

溶液流通管路的具体结构不限，能够保证溶液在发生器的壳体与吸收器组件的壳体之间循环流通即可；一次水管可以与蒸发器组件中任一蒸发器的管道入口端相连，一次水出口可以设置在任一蒸发器的管道出口端，能保证一次水依次流过蒸发器组件中全部蒸发器管道后返回热源即可。

Claims (7)

1.一种热泵机组，其特征在于，所述机组包括相邻设置的发生器(1)和冷凝器(2)、以及相邻设置的吸收器组件和蒸发器组件；其中，

发生器(1)的管道出口端连接有一次水管(15)，所述一次水管(15)穿过水-水换热器(7)后连接至所述蒸发器组件的管道入口端；

吸收器组件的管道入口端连接至二次水入口(C)，吸收器组件的管道出口连接至所述冷凝器(2)的管道入口，所述冷凝器(2)的管道出口连接至二次水出口(D)；

在所述二次水入口(C)与所述二次水出口(D)之间设置有穿过所述水-水换热器(7)的二次水管(16)，在所述水-水换热器(7)内所述二次水管(16)与所述一次水管(15)相邻设置；

在所述发生器(1)的壳体与所述吸收器组件的壳体之间设置有溶液流通管路，在所述冷凝器(2)的壳体与所述蒸发器组件的壳体之间设置有冷剂水流通管路(11)。

2.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，在所述发生器(1)和所述冷凝器(2)之间设置有水蒸气压缩机(5)。

3.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述吸收器组件包括串接的至少两组吸收器；至少两组所述吸收器的管道相连形成一条通道，相邻所述吸收器的壳体间连通。

4.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述蒸发器组件包括串接的至少两组蒸发器；至少两组所述蒸发器的管道相连形成一条通道，相邻所述蒸发器的壳体间连通；至少两组所述蒸发器之间设置有冷剂水循环管路(9)。

5.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述溶液流通管路包括分别连接在所述发生器(1)的壳体与所述吸收器组件的壳体之间的溶液第一支路(8)和溶液第二支路(17)。

6.根据权利要求5所述的热泵机组，其特征在于，所述溶液流通管路还包括溶液换热器(6)，所述溶液第一支路(8)和溶液第二支路(17)都穿过所述溶液换热器(6)，在所述溶液换热器(6)内溶液第一支路(8)和溶液第二支路(17)相邻设置。

7.根据权利要求6所述的热泵机组，其特征在于，在所述溶液第二支路(17)上设置有溶液隔压装置(10)。