CN106196718A - 吸收式热泵系统及其循环方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸收式热泵系统及其循环方法，吸收式热泵系统包括第一类吸收式热泵子系统，所述第一类吸收式热泵子系统包括蒸发器、吸收器和第一发生器，用热工艺的供给蒸汽作为第一类吸收式热泵子系统的驱动热源，用热工艺的工艺余热的一部分作为蒸发热源，所述吸收式热泵系统还包括第二发生器和第二冷凝器，第二发生器和第二冷凝器与蒸发器和吸收器构成第二类吸收式热泵子系统，所述工艺余热的另一部分作为第二类吸收式热泵子系统的驱动热源，所述吸收式热泵系统产生的蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。本发明的吸收式热泵系统能够有效地将全部的工艺余热用于产生工艺蒸汽，从而可显著提升用热工艺的节能率和经济效益。

Description

吸收式热泵系统及其循环方法

技术领域

本发明涉及热能工程的热泵技术领域，特别涉及一种吸收式热泵系统及其循环方法。

背景技术

通常的供热系统一般采用蒸汽锅炉或者由热电厂向用热工艺提供较高温度和压力的供给蒸汽，一般的供给蒸汽为温度180-220℃、压力0.9-1.3MPa的高品位热源。可是，在实际应用中用热工艺所需的工艺蒸汽往往并不需要如此高的压力和温度。例如常规的水溶液物料蒸发浓缩系统，通常只需要饱和温度100-140℃、压力0.1-0.4MPa的蒸汽即可实现物料的蒸发浓缩，尤其是对于一些热敏性物料工艺蒸汽的温度高了反而不利。作为用热工艺的一个例子，如图3所示的现有的蒸发浓缩工艺，通常采用节流阀对供给蒸汽进行降温减压以提供用热工艺所需的工艺蒸汽。这样，供给蒸汽原有的高能量品位就白白的被浪费掉了。另一方面，排出的用热工艺的工艺余热蒸汽也由于品位过低而难以得到循环利用。

在解决上述问题的过程中，本案发明人提出了如图1和图2所示的两种以供给蒸汽与工艺蒸汽之间存在的压力差作为驱动力，来提升工艺余热的品位，从而实现其循环利用的蒸汽压差驱动式热泵系统。

可是，上述蒸汽压差驱动式热泵系统在工艺余热的利用率方面仍存在进一步完善之处。首先，根据吸收式热泵循环的基本原理，以含水物料的蒸发浓缩工艺为例，对蒸汽压差驱动式热泵系统的工艺余热蒸汽的利用情况进行了分析。对于蒸发浓缩工艺，每投入1吨工艺蒸汽通常会排出0.9吨左右的二次蒸汽、即工艺余热蒸汽。当采用蒸汽压差驱动式热泵系统时，由于第一类吸收式热泵的COP通常为1.7左右，如图4所示，投入0.59吨的供给蒸汽可以将0.41吨的工艺余热蒸汽的温度品位提升至工艺蒸汽的温度品位，从而为蒸发浓缩工艺提供合计1.0吨的工艺蒸汽。这样一来，虽然节能率达到了41％，但却仍有0.49吨的工艺余热蒸汽未得到利用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种吸收式热泵系统，主要目的是提高蒸汽压差驱动式热泵系统的热利用率。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种吸收式热泵系统，包括第一类吸收式热泵子系统，所述第一类吸收式热泵子系统包括蒸发器、吸收器和第一发生器，用热工艺的供给蒸汽作为第一类吸收式热泵子系统的第一发生器的第一发生热媒导入第一发生换热器，供给蒸汽输入所述第一类吸收式热泵子系统后产生的工艺蒸汽向用热工艺输出，所述吸收式热泵系统还包括第二发生器和第二冷凝器，所述第二发生器和第二冷凝器与所述蒸发器和所述吸收器构成第二类吸收式热泵子系统，用热工艺的工艺余热热媒作为所述蒸发器的蒸发热媒导入蒸发换热器，用热工艺的工艺余热热媒还作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器的第二发生热媒导入第二发生换热器，其中工质通过所述蒸发换热器吸收蒸发热媒的热量在蒸发器内蒸发为工质蒸气，吸收溶液通过所述第二发生换热器吸收第二发生热媒的热量在第二发生器内蒸发形成工质蒸气；所述吸收器中的吸收溶液吸收来自所述蒸发器产生的工质蒸气并释放出温度品位升高了的吸收热，吸收热媒通过所述吸收器的吸收换热器吸收所述吸收热而产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。

作为优选，所述第一类吸收式热泵子系统还包括第一冷凝器，所述第一发生换热器的出口与第一冷凝器的第一冷凝换热器的进口通过供给蒸汽冷凝水管道连接，所述供给蒸汽冷凝水管道上设置有疏水阀和节流阀，所述供给蒸汽在第一发生换热器释放冷凝热形成供给蒸汽冷凝水，供给蒸汽冷凝水由供给蒸汽冷凝水管道输送至第一冷凝换热器；吸收溶液吸收供给蒸汽在第一发生换热器释放的冷凝热在所述第一发生器内产生工质蒸气，所述第一发生器产生的所述工质蒸气经由第一工质蒸气通道进入第一冷凝器冷凝并释放出冷凝热，所述第一冷凝换热器内的供给蒸汽冷凝水吸收所述冷凝热并产生蒸汽，第一冷凝换热器内产生所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。

作为优选，所述第一类吸收式热泵子系统还包括闪蒸罐，所述第一发生换热器的出口与所述闪蒸罐的进口通过供给蒸汽冷凝水管道连接，所述供给蒸汽冷凝水管道上设置有疏水阀和节流阀，所述供给蒸汽在第一发生换热器释放冷凝热形成供给蒸汽冷凝水，所述供给蒸汽冷凝水由供给蒸汽冷凝水管道输送至所述闪蒸罐，所述供给蒸汽冷凝水在所述闪蒸罐内部分闪蒸为蒸汽，所述闪蒸罐内产生的蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出；吸收溶液吸收供给蒸汽在第一发生换热器释放的冷凝热在所述第一发生器内产生工质蒸气，所述工质蒸气作为工艺蒸汽向用热工艺输出。

作为优选，所述第二发生器包括吸收溶液闪蒸腔室、第二吸收溶液喷淋装置、第二吸收溶液喷淋管道、第二吸收溶液喷淋泵以及第二发生换热器，第二发生换热器设于吸收溶液闪蒸腔室的外部，吸收溶液闪蒸腔室内的上部设有第二吸收溶液喷淋装置，第二吸收溶液喷淋装置与设于吸收溶液闪蒸腔室外部的第二吸收溶液喷淋管道连接，第二吸收溶液喷淋管道将吸收溶液闪蒸腔室内的吸收溶液输送至第二吸收溶液喷淋装置进行喷淋，第二吸收溶液喷淋管道上设有第二吸收溶液喷淋泵，第二吸收溶液喷淋管道与第二发生换热器的冷流体侧连接，所述用热工艺的工艺余热热媒通过第二发生热媒管道导入第二发生换热器的热流体侧。

作为优选，所述第二发生换热器为逆流换热器。

作为优选，所述第二发生器还包括固液分离装置，所述第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室内的吸收溶液中的吸收剂结晶时，所述固液分离装置将所述吸收溶液分离成含有吸收剂结晶和不含吸收剂结晶的两部分，其中不含吸收剂结晶的吸收溶液经第二吸收溶液喷淋管道输送至第二吸收溶液喷淋装置，含有吸收剂结晶的吸收溶液由连接吸收器和第二发生器的溶液循环管道输送至吸收器内。

作为优选，所述固液分离装置包括：

挡液板，与第二发生器的形成吸收溶液闪蒸腔室的容器体的内壁面连接，挡液板与第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室内壁面之间形成夹层，吸收溶液闪蒸腔室内的吸收溶液由挡液板的下端的夹层入口进入夹层内；

溢流槽，形成于第二发生器的容器体的外壁面上，用于容纳由夹层内溢出的吸收溶液；

溢流口，开设于第二发生器的容器体的侧壁上，溢流口连通夹层和溢流槽；

第二吸收溶液喷淋管道与溢流槽连通，第二溶液循环管道中第二发生器至吸收器输送方向的管道与吸收溶液闪蒸腔室的底部连通；其中

当吸收溶液的吸收剂结晶时，吸收剂结晶沿挡液板以及第二发生器的容器体内壁面落到第二发生器的底部，落到底部的吸收剂结晶随吸收溶液通过第二溶液循环管道输送至吸收器，吸收溶液由挡液板下端进入夹层内，夹层内上部分不含有吸收剂结晶的吸收溶液从溢流口进入溢流槽，并通过第二吸收溶液喷淋管道输送至第二吸收溶液喷淋装置。

作为优选，所述第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室的下部的横截面逐渐缩小，呈漏斗形，所述挡液板倾斜设置。

作为优选，所述第二冷凝器与第二发生器共用同一容器体，所述容器体内的上部为第二冷凝器的腔室，所述容器体内的下部为第二发生器的腔室，所述第二冷凝器的腔室内下部设有第二冷凝工质接收器，所述第二冷凝工质接收器的外壁与所述容器体的内壁之间形成第二工质蒸气通道。

作为优选，所述容器体为圆筒容器。

作为优选，吸收器与第二发生器之间通过用于吸收溶液循环的第二溶液循环管道连接，所述第二溶液循环管道上设有节流阀和第二溶液换热器，所述节流阀设于吸收器与所述第二溶液换热器之间。

作为优选，所述用热工艺的工艺余热热媒作为蒸发热媒先经由蒸发热媒管道导入所述的蒸发器的蒸发换热器，经过所述蒸发换热器的工艺余热热媒作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器的发生热媒再经由第二发生热媒管道导入所述的第二发生换热器。

另一方面，本发明还提供了一种吸收式热泵系统的循环方法，包括蒸发器环节、吸收器环节、第一发生器环节、第一冷凝器环节、第二发生器环节以及第二冷凝器环节，其中

蒸发器环节，工质从流经蒸发换热器的工艺余热热媒吸收工艺余热的热量并蒸发为工质蒸气，所述工质蒸气输送到吸收器中；

吸收器环节，吸收溶液吸收蒸发器生成的工质蒸气并释放出温度品位提升了的吸收热，工艺蒸汽冷凝水通过吸收换热器吸收所述的吸收热并产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出，吸收器中的吸收溶液输送到第一发生器和第二发生器中，所述工艺蒸汽冷凝水为工艺蒸汽在用热工艺中释放热量后形成的冷凝水，所述工艺蒸汽冷凝水的一部分作为所述吸收器的吸收热媒输送回吸收换热器；

第一发生器环节，第一发生器内的吸收溶液喷淋装置对来自吸收器的吸收溶液进行喷淋，吸收溶液通过第一发生换热器吸收流经第一发生换热器的供给蒸汽的冷凝热，吸收溶液受热后产生工质蒸气而得到浓缩，浓缩后的吸收溶液经由第一溶液循环管道输送至吸收器内的吸收溶液喷淋装置进行喷淋；供给蒸汽释放冷凝热后形成供给蒸汽冷凝水，供给蒸汽冷凝水经疏水阀和节流阀进入第一冷凝器的第一冷凝换热器；

第一冷凝器环节，通过第一冷凝换热器对第一发生器产生的工质蒸气进行冷凝并释放出冷凝热，所述供给蒸汽冷凝水通过第一冷凝换热器吸收所述的冷凝热并产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出；冷凝形成的冷凝工质经由第一工质管道输送到蒸发器。

第二发生器环节，第二吸收溶液喷淋装置对吸收溶液进行喷淋，使吸收溶液的细小液滴在第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室中进行真空绝热闪蒸并产生工质蒸气；在闪蒸过程中吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却；闪蒸后的吸收溶液落到吸收溶液闪蒸腔室的底部，一部分吸收溶液经第二吸收溶液喷淋泵进入设于第二发生器外部的第二发生换热器，通过第二发生换热器与工艺余热热媒换热以吸收工艺余热热媒的热量，升温后的吸收溶液输送到第二吸收溶液喷淋装置；一部分吸收溶液经第二溶液循环管道上的第二溶液循环泵输送至吸收器内的吸收溶液喷淋装置进行喷淋；

第二冷凝器环节，通过第二冷凝换热器对第二发生器产生的工质蒸气进行冷凝并释放出冷凝热，所述冷凝热由流经第二冷凝换热器的冷却水带走；冷凝形成的冷凝工质经由第二工质管道上的工质输送泵输送至蒸发器。

本发明实施例的用热工艺包括但不限于物料的蒸发浓缩工艺、蒸馏工艺、干燥工艺和干化工艺，以及气体的化学吸收工艺、物理吸收工艺和吸附工艺等，本发明的工艺余热热媒包括饱和蒸汽、过热蒸汽、湿蒸汽、含有不凝气体的蒸汽、热水、导热油以及热风等。

本发明的吸收剂选自下述LiBr,LiNO₃,LiCl或者CaCl₂中的至少一种，工质可采用H₂O。

本发明与现有技术相比具有如下明显的优点和有益效果：

本发明的吸收式热泵系统将第一类吸收式热泵子系统和第二类吸收式热泵子系统有机地结合起来，通过有效地将供给蒸汽与工艺蒸汽之间存在的温度品位之差和一部分工艺余热同时用作驱动力，能够将用热工艺排出的工艺余热完全利用起来，从而在实现工艺余热品位提升的同时，大幅度提高了用热工艺的节能率，因而具有极佳的经济效益。

还有，当采用如图7所示的以绝热闪蒸为特点的第二发生器时，由于第二发生换热器的换热面不会产生结晶而妨碍传热，所以尤其适用于在采用高浓度吸收溶液或者饱和吸收溶液条件下的吸收式热泵系统。

再有，对于具有变温热源特性的工艺余热热媒，如水、导热油、热风、过热蒸汽或者含有不凝气体的蒸汽等，当采用如图8所示的吸收式热泵系统时，由于蒸发器的蒸发换热器与第二发生器外部的第二发生换热器形成串联关系，所以能够更有效地吸收工艺余热，并使蒸发器在更高的温度下工作从而获得更大的温度品位提升。

进而，如图9所示，通过采用具有固液分离装置的第二发生器，本发明的热泵系统还可在吸收器吸收溶液浓度高于发生器吸收溶液浓度的条件下工作，因此可以实现利用更低温度品位的工艺余热，来获得更高温度品位的工艺蒸汽，从而使之更便于循环利用，因而能够给用户带来显著的节能效果和经济效益。

通过使过饱和晶析的吸收剂结晶颗粒细小化且具有流动性，本发明可以有效地克服现有第二类吸收式热泵所面临的、由吸收剂结晶引起的发生换热器传热传质障碍以及管道等的堵塞问题。

图附说明

图1是一种蒸汽压差驱动式热泵系统的流程图。

图2是另一种蒸汽压差驱动式热泵系统的流程图。

图3是常规蒸发浓缩工艺的供给蒸汽、工艺蒸汽以及工艺余热蒸汽之间品位与数量关系的示意图。

图4是采用了蒸汽压差驱动式热泵的蒸发浓缩工艺的供给蒸汽、工艺蒸汽以及工艺余热蒸汽之间品位与数量关系的示意图。

图5是采用了本发明吸收式热泵系统的蒸发浓缩工艺的供给蒸汽、工艺蒸汽以及工艺余热蒸汽之间品位与数量关系的示意图。

图6是本发明实施例1的吸收式热泵系统的流程图。

图7是本发明实施例2的吸收式热泵系统的流程图。

图8是本发明实施例3的吸收式热泵系统的流程图。

图9是本发明实施例4的吸收式热泵系统的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图6是本发明实施例1的吸收式热泵系统的流程图，图7是本发明实施例2的吸收式热泵系统的流程图。图8是本发明实施例3的吸收式热泵系统的流程图，图9是本发明实施例4的吸收式热泵系统的流程图。参见图6至图9，吸收式热泵系统，包括第一类吸收式热泵子系统，第一类吸收式热泵子系统包括蒸发器11、吸收器10和第一发生器20，用热工艺的供给蒸汽作为第一类吸收式热泵子系统的第一发生器20的第一发生热媒导入第一发生换热器25，供给蒸汽输入第一类吸收式热泵子系统后产生工艺蒸汽向用热工艺输出，吸收式热泵系统还包括第二发生器50和第二冷凝器51，第二发生器50和第二冷凝器51与蒸发器11和吸收器10构成第二类吸收式热泵子系统，用热工艺的工艺余热热媒作为蒸发器11的蒸发热媒导入蒸发换热器16，用热工艺的工艺余热热媒还作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器50的第二发生热媒导入第二发生换热器，其中工质通过蒸发换热器16吸收蒸发热媒的热量在蒸发换热器11内蒸发为工质蒸气，吸收溶液通过第二发生器50的第二发生换热器55吸收第二发生热媒的热量在第二发生器50内蒸发形成工质蒸气；吸收器10中的吸收溶液吸收来自蒸发器11产生的工质蒸气并释放出温度品位升高了的吸收热，吸收热媒通过吸收器10的吸收换热器15吸收前述吸收溶液吸收工质蒸气释放的吸收热而产生蒸汽，吸收热媒产生的蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。吸收换热器内的吸收热媒产生的蒸汽通过管道43输出。来自用热工艺的工艺蒸汽冷凝水作为吸收热媒吸收吸收热而转化为工艺蒸汽。

本发明实施例的吸收式热泵系统将第一类吸收式热泵子系统和第二类吸收式热泵子系统有机地结合起来，通过有效地将供给蒸汽与工艺蒸汽之间存在的压力差和一部分工艺余热同时用作驱动力，能够将用热工艺排出的工艺余热完全利用起来，从而在实现工艺余热品位提升的同时，大幅度提高了用热工艺的节能率，因而具有极佳的经济效益。

上述实施例中未提及的，用于系统循环所必需的流量阀及液体泵等，本领域技术人员应该知晓，或从现有技术中获得。如在第一类吸收式热泵子系统和第二类吸收式热泵子系统中用于吸收溶液循环的管道、用于工质输送的工质管道、用于工质蒸气流通的工质蒸气通道以及设于不同管道上的泵或阀门等。如用于蒸发器11进行工质喷淋的工质喷淋泵33，用于第一类吸收式热泵子系统中吸收溶液循环的第一溶液循环泵34，用于第二类吸收式热泵子系统中吸收溶液循环的第二溶液循环泵57。

本发明实施例中的第一类吸收式热泵子系统的具体构造不做具体限定，本领域技术人员可采用现有技术中任意具体构造，或对现有技术进行适当的改进。本实施例提供一种优选实施例作为选择。参见图6，第一类吸收式热泵子系统还包括第一冷凝器，即第一类吸收式热泵子系统由蒸发器11、吸收器10、第一发生器20和第一冷凝器21构成。具体的，用于第一发生器20与吸收器10之间吸收溶液循环的管道可称之为第一溶液循环管道，第一溶液循环管道上设有第一溶液换热器36，第一溶液换热器36用于在第一发生器20与吸收器10之间循环的吸收溶液进行热交换，以增加系统的热利用率。第一溶液循环管道中自第一发生器20至吸收器10输送方向的管道上设有第一节流阀30，本实施例中，第一节流阀30设于第一溶液换热器36与吸收器之间。第一发生换热器25的出口与第一冷凝器21的第一冷凝换热器26的进口通过供给蒸汽冷凝水管道24连接，供给蒸汽冷凝水管道24设置有疏水阀27和节流阀28，供给蒸汽在第一发生换热器25释放冷凝热形成供给蒸汽冷凝水，供给蒸汽冷凝水由供给蒸汽冷凝水管道输送至第一冷凝换热器26；吸收溶液吸收供给蒸汽在第一发生换热器25释放的冷凝热在第一发生器20内产生工质蒸气，第一发生器20产生的工质蒸气经由连通第一冷凝器21和第一发生器20的工质蒸气通道(下称为第一工质蒸气通道22)进入第一冷凝器21冷凝并释放出冷凝热，第一冷凝换热器26内的供给蒸汽冷凝水吸收上述工质蒸气冷凝释放出的冷凝热并产生蒸汽，第一冷凝换热器26内产生蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。供给蒸汽通过第一发生热媒管道40导入第一发生换热器25内，第一冷凝换热器内产生的蒸汽通过工艺蒸汽管道42向用热工艺输出。

疏水阀27的作用是保证供给蒸汽在发生换热器内全部冷凝，节流阀28的作用是将高压的冷凝水减压至工艺蒸汽的压力。

蒸发器11和冷凝器21之间设有第一工质管道29，用于将工质从冷凝器21输送到蒸发器11。为更好的产生工质蒸气，在蒸发器11内设有工质喷淋装置14，用于在蒸发器11内喷洒工质进行蒸发。

第一发生器20内设有第一吸收溶液喷淋装置23，用于在第一发生器20内喷淋吸收溶液，以利于吸收溶液更好地蒸发浓缩。

吸收器10内设有溶液喷淋装置13，用于在吸收器10内喷淋吸收溶液，以利于吸收溶液更好地吸收蒸发器产生的工质蒸气。

作为第一类吸收式热泵子系统的另外一种选择，将上述实施例的第一类吸收式热泵子系统中的冷凝器21用闪蒸罐46代替。具体参见图7，即本实施例的第一类吸收式热泵子系统由蒸发器11、吸收器10、第一发生器20和闪蒸罐46构成。第一发生换热器25的出口与闪蒸罐46的进口通过供给蒸汽冷凝水管道24连接，供给蒸汽冷凝水管道24上设置有疏水阀27和节流阀28，供给蒸汽在第一发生换热器25释放冷凝热形成供给蒸汽冷凝水，该供给蒸汽冷凝水由供给蒸汽冷凝水管道24输送至闪蒸罐46，供给蒸汽冷凝水在闪蒸罐46内部分闪蒸为蒸汽，闪蒸罐46内产生的蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出；吸收溶液吸收供给蒸汽在第一发生换热器25释放的冷凝热在第一发生器20内产生工质蒸气，第一发生器20产生的该工质蒸气作为工艺蒸汽向用热工艺输出。第一发生器20产生工质蒸气通过管道41输出，闪蒸罐46产生的蒸汽通过管道48输出，第一发生换热器25内产生的蒸汽通过管道43输出。

同样，本发明实施例中的第二类吸收式热泵子系统的具体构造不做具体限定，本领域技术人员可采用现有技术中任意具体构造，或对现有技术进行适当的改进。本实施例提供一种优选实施例作为选择。参见图8，本实施例中的第二类吸收式热泵子系统中的第二发生器50包括吸收溶液闪蒸腔室64、第二吸收溶液喷淋装置53、第二吸收溶液喷淋管道62、第二吸收溶液喷淋泵60以及第二发生换热器61，第二发生换热器61设于吸收溶液闪蒸腔室64的外部，第二吸收溶液喷淋装置53设于吸收溶液闪蒸腔室64内的上部，第二吸收溶液喷淋装置53与设于吸收溶液闪蒸腔室64外部的第二吸收溶液喷淋管道62连接，第二吸收溶液喷淋管道62将吸收溶液闪蒸腔室64内的吸收溶液输送至第二吸收溶液喷淋装置53进行喷淋，第二吸收溶液喷淋泵60设于第二吸收溶液喷淋管道62上，第二吸收溶液喷淋管道62与第二发生换热器61的冷流体侧连接，用热工艺的工艺余热热媒通过第二发生热媒管道45导入第二发生换热器61的热流体侧。

本实施例中的第二发生器50，将第二发生换热器61设于吸收溶液闪蒸腔室64的外部，第二吸收溶液喷淋管道62输送的吸收溶液经由第二发生换热器61换热升温后，输送至第二吸收溶液喷淋装置53在第二发生器50的吸收溶液闪蒸腔室64内进行喷淋。基于真空绝热闪蒸的原理，使吸收溶液的细小液滴在第二发生器50的吸收溶液闪蒸腔室64中进行真空绝热闪蒸。较之图6及图7所示的第二发生器采用交叉流换热管作为第二发生换热器，本实施例中的第二发生换热器61采用逆流板式换热器，可实现完全的逆流换热，从而提高换热强度和减小换热温差。本发明实施例的第二类吸收式热泵子系统可采用高浓度吸收溶液。即使吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却，使吸收剂发生过饱和而晶析出结晶颗粒，由于产生的细小的结晶颗粒可随吸收溶液流动，因此，部分结晶由第二吸收溶液喷淋管道62输送至第二发生换热器61后，经热交换，结晶会溶解。不存在换热面因结晶而导致传热传质受阻等问题。另外，采用了本实施例的第二类吸收式热泵子系统适合于采用具有变温热源特性的低温热源。

作为上述实施例的优选，本发明实施例中的第二发生器50还包括固液分离装置，通过固液分离装置将吸收剂结晶与吸收溶液分离，解决因采用较高浓度吸收溶液而造成结晶导致的诸多问题，本实施例可以与图6至图8所示的任一实施例相结合。以与图8所述的实施例相结合为例。第二发生器50的吸收溶液闪蒸腔室64内的吸收溶液中的吸收剂结晶时，固液分离装置将吸收溶液分离成含有吸收剂结晶和不含吸收剂结晶的两部分，其中不含吸收剂结晶的吸收溶液经第二吸收溶液喷淋管道62输送至第二吸收溶液喷淋装置53，含有吸收剂结晶的吸收溶液由连接吸收器和第二发生器的溶液循环管道(可称为第二溶液循环管道)输送至吸收器10内。

第二溶液循环管道中，吸收器10至第二发生器50输送方向的管道称为循环一管66，第二发生器50至吸收器10输送方向的管道称为循环二管65。第二溶液循环管道上设有第二溶液换热器58，第二溶液换热器用于在吸收器10和第二发生器50之间循环的吸收溶液进行热交换。其中，在循环一管66上设有节流阀59，节流阀59设于第二溶液换热器58与吸收器10之间，可防止节流阀59因温度降低而结晶堵塞。第二溶液循环管道上的第二溶液换热器58的出口67设置于贴近第二发生器50。即第二溶液循环管道输送的吸收溶液从第二溶液换热器58输出后，应以尽量短的距离输入到第二发生器50内。可进一步解决吸收溶液结晶问题。

本发明中对固液分离装置的具体构造不做限定。为了便于理解，下面提供一种固液分离装置的优选实施例进行说明。参见图9，固液分离装置包括：

挡液板71，与第二发生器50的形成吸收溶液闪蒸腔室64的容器体的内壁面连接，挡液板71与第二发生器50的吸收溶液闪蒸腔室64内壁面之间形成夹层70，吸收溶液闪蒸腔室64内的吸收溶液由挡液板71的下端的夹层入口进入夹层内；

溢流槽73，形成于第二发生器50的容器体的外壁面上，用于容纳由夹层70内溢出的吸收溶液；

溢流口72，开设于第二发生器50的容器体的侧壁上，溢流口72连通夹层70和溢流槽73；

第二吸收溶液喷淋管道62与溢流槽73连通，第二溶液循环管道中第二发生器50至吸收器10输送方向的管道与吸收溶液闪蒸腔室64的底部连通；其中

当吸收溶液的吸收剂结晶时，吸收剂结晶沿挡液板71以及第二发生器50的容器体内壁面落到第二发生器50的底部，落到底部的吸收剂结晶随吸收溶液通过第二溶液循环管道输送至吸收器10，吸收溶液由挡液板71下端进入夹层70内，夹层70内上部分不含有吸收剂结晶的吸收溶液从溢流口72进入溢流槽73，并通过第二吸收溶液喷淋管道62输送至第二吸收溶液喷淋装置53。

本实施例中的固液分离装置结构简单，分离效果好。闪蒸后的吸收溶液在固液分离装置中进行固液分离，然后将含吸收剂结晶颗粒的吸收溶液送往吸收器；由于吸收剂结晶颗粒细小且具有流动性，因而不会引起设于第二溶液循环管道上的第二溶液循环泵57、溶液喷淋装置13以及第二溶液循环管道的堵塞；由于吸收剂在第二发生器50较低的温度、即在较低的溶解度下晶析，而在吸收器10较高的温度、即在较高的溶解度下溶解，使吸收器10得以使用浓度高于第二发生器50吸收溶液浓度的吸收溶液，甚至可以使用处于或接近吸收温度下的饱和浓度，从而可在较低的发生热源温度品位的条件下使得工业余热获得较大的温度品位提升，使之更便于循环利用，因而能够给用户带来显著的节能效果和经济效益。挡液板71应倾斜设置，以提高分离效果。

作为上述任一实施例的优选，参见图8和图9，第二发生器50的吸收溶液闪蒸腔室64的下部的横截面逐渐缩小，呈漏斗形(当容器体为圆筒形时，吸收溶液闪蒸腔室301的下部呈倒圆锥形)。挡液板71倾斜设置时，可尽量与吸收溶液闪蒸腔室64的内壁面平行。第二发生器50的吸收溶液闪蒸腔室64的下部成漏斗形，即使不设置挡液板71也对吸收剂结晶沉淀起到一定的作用。另外，吸收溶液闪蒸腔室64的下部的横截面逐渐缩小可有效减少液体的保有量，从而使得系统的启动时间更短，造价更低，同时耐压强度和耐腐蚀性更高。同时，可使吸收剂结晶由第二溶液循环管道循环至吸收器10内。

作为上述任一实施例的优选，参见图8和图9，第二冷凝器51与第二发生器50共用同一容器体，该容器体内的上部为第二冷凝器51的腔室，容器体内的下部为第二发生器50的腔室，第二冷凝器51的腔室内下部设有第二冷凝工质接收器63，第二冷凝工质接收器63的外壁与容器体的内壁之间形成第二工质蒸气通道52。第二冷凝工质接收器63通过工质管道19连接蒸发器11。工质管道19上设有工质泵54。第二冷凝器51和第二发生器50共用一个容器体，容器体内上部形成冷凝区，下部形成闪蒸区，进一步提高了性能和降低成本。容器体为圆筒容器。具有抗压性能高的特点，且结构简单。

本发明中对用热工艺的工艺余热热媒作为蒸发热媒和第二类吸收式热泵子系统的第二发生热媒的具体连接方式不做限定。可以是并联方式同时输入相应的换热器也可以采用串联方式依次输入相应的换热器。其中的并联方式如图6和图7所示，用热工艺的工艺余热热媒通过蒸发热媒管道44导入的蒸发换热器16作为第二类吸收式热泵子系统的蒸发热媒，同时用热工艺的工艺余热热媒通过第二发生热媒管道45导入第二发生换热器55作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器的第二发生热媒。或者，如图8和图9所示的串联方式，用热工艺的工艺余热热媒先通过蒸发热媒管道44导入蒸发换热器16作为第二类吸收式热泵子系统的蒸发热媒，经过蒸发换热器16的工艺余热热媒再经由第二发生热媒管道45导入第二发生换热器61作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器的第二发生热媒。当第二发生热媒管道45连接蒸发器11的蒸发换热器16和第二发生器50的第二发生换热器时，采用的是串联方式。

另一方面，本发明还提供了一种吸收式热泵系统的循环方法，请同时参考上述关于吸收式热泵系统的说明及图6-图9，本实施例的吸收式热泵系统的循环方法包括蒸发器环节、吸收器环节、第一发生器环节、第一冷凝器环节、第二发生器环节以及第二冷凝器环节，其中

蒸发器环节，工质从流经蒸发换热器的工艺余热热媒吸收工艺余热的热量并蒸发为工质蒸气，工质蒸气输送到吸收器中；

吸收器环节，吸收溶液吸收蒸发器生成的工质蒸气并释放出温度品味提升了的吸收热，工艺蒸汽冷凝水通过吸收换热器吸收所述的吸收热并产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出，吸收器中的吸收溶液输送到第一发生器和第二发生器中，工艺蒸汽冷凝水为工艺蒸汽在用热工艺中释放热量后形成的冷凝水，工艺蒸汽冷凝水的一部分作为吸收器的吸收热媒输送回吸收换热器；

第一发生器环节，第一发生器内的吸收溶液喷淋装置对来自吸收器的吸收溶液进行喷淋，吸收溶液通过第一发生换热器吸收流经第一发生换热器的供给蒸汽的冷凝热，吸收溶液受热后产生工质蒸气而得到浓缩，浓缩后的吸收溶液经由第一溶液循环管道输送至吸收器内的吸收溶液喷淋装置进行喷淋；供给蒸汽释放冷凝热后形成供给蒸汽冷凝水，供给蒸汽冷凝水经疏水阀和节流阀进入第一冷凝器的第一冷凝换热器；

第一冷凝器环节，通过第一冷凝换热器对第一发生器产生的工质蒸气进行冷凝并释放出冷凝热，供给蒸汽冷凝水通过第一冷凝换热器吸收所述的冷凝热并产生蒸汽，蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出；冷凝形成的液体工质经由第一工质管道输送到蒸发器。

第二发生器环节，第二吸收溶液喷淋装置对吸收溶液进行喷淋，使吸收溶液的细小液滴在第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室中进行真空绝热闪蒸并产生工质蒸气；在闪蒸过程中吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却；闪蒸后的吸收溶液落到吸收溶液闪蒸腔室的底部，一部分吸收溶液经第二吸收溶液喷淋泵进入设于第二发生器外部的第二发生换热器，通过第二发生换热器与工艺余热热媒换热以吸收工艺余热热媒的热量，升温后的吸收溶液输送到第二吸收溶液喷淋装置；一部分吸收溶液经第二溶液循环管道上的第二溶液循环泵输送至吸收器内的吸收溶液喷淋装置进行喷淋；

第二冷凝器环节，通过第二冷凝换热器对第二发生器产生的工质蒸气进行冷凝并释放出冷凝热，所述冷凝热由流经第二冷凝换热器的冷却水带走；冷凝形成的液体工质经由第二工质管道上的工质输送泵输送至蒸发器。

本发明实施例的用热工艺包括但不限于物料的蒸发浓缩工艺、蒸馏工艺、干燥工艺和干化工艺，以及气体的化学吸收工艺、物理吸收工艺和吸附工艺等，本发明的工艺余热热媒包括饱和蒸汽、过热蒸汽、湿蒸汽、含有不凝气体的蒸汽、热水、导热油以及热风等。

本发明的吸收剂选自下述LiBr，LiNO₃，LiCl或者CaCl₂中的至少一种，工质可采用H₂O。

本发明实施例提出了在蒸汽压差驱动式热泵系统之上融合第二类吸收式热泵子系统的吸收式热泵系统以及方法。当采用本发明实施例的吸收式热泵系统时，工艺余热蒸汽可以得到完全的利用，由于第二类吸收式热泵的COP通常为0.48左右，如图5所示，投入0.42吨的供给蒸汽即可提供合计1.0吨的工艺蒸汽，节能率可从原来的41％提高到58％。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.吸收式热泵系统，包括第一类吸收式热泵子系统，所述第一类吸收式热泵子系统包括蒸发器、吸收器和第一发生器，用热工艺的供给蒸汽作为第一类吸收式热泵子系统的第一发生器的第一发生热媒导入第一发生换热器，供给蒸汽输入所述第一类吸收式热泵子系统后产生的工艺蒸汽向用热工艺输出，其特征在于，所述吸收式热泵系统还包括第二发生器和第二冷凝器，所述第二发生器和第二冷凝器与所述蒸发器和所述吸收器构成第二类吸收式热泵子系统，用热工艺的工艺余热热媒作为所述蒸发器的蒸发热媒导入蒸发换热器，用热工艺的工艺余热热媒还作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器的第二发生热媒导入第二发生换热器，其中工质通过所述蒸发换热器吸收蒸发热媒的热量在蒸发器内蒸发为工质蒸气，吸收溶液通过所述第二发生换热器吸收第二发生热媒的热量在第二发生器内蒸发形成工质蒸气；所述吸收器中的吸收溶液吸收来自所述蒸发器产生的工质蒸气并释放出温度品位升高了的吸收热，吸收热媒通过所述吸收器的吸收换热器吸收所述吸收热而产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。

2.根据权利要求1所述的吸收式热泵系统，其特征在于，所述第一类吸收式热泵子系统还包括第一冷凝器，所述第一发生换热器的出口与第一冷凝器的第一冷凝换热器的进口通过供给蒸汽冷凝水管道连接，所述供给蒸汽冷凝水管道上设置有疏水阀和节流阀，所述供给蒸汽在第一发生换热器释放冷凝热形成供给蒸汽冷凝水，供给蒸汽冷凝水由供给蒸汽冷凝水管道输送至第一冷凝换热器；吸收溶液吸收供给蒸汽在第一发生换热器释放的冷凝热在所述第一发生器内产生工质蒸气，所述第一发生器产生的所述工质蒸气经由第一工质蒸气通道进入第一冷凝器冷凝并释放出冷凝热，所述第一冷凝换热器内的供给蒸汽冷凝水吸收所述冷凝热并产生蒸汽，第一冷凝换热器内产生所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出。

3.根据权利要求1所述的吸收式热泵系统，其特征在于，所述第一类吸收式热泵子系统还包括闪蒸罐，所述第一发生换热器的出口与所述闪蒸罐的进口通过供给蒸汽冷凝水管道连接，所述供给蒸汽冷凝水管道上设置有疏水阀和节流阀，所述供给蒸汽在第一发生换热器释放冷凝热形成供给蒸汽冷凝水，所述供给蒸汽冷凝水由供给蒸汽冷凝水管道输送至所述闪蒸罐，所述供给蒸汽冷凝水在所述闪蒸罐内部分闪蒸为蒸汽，所述闪蒸罐内产生的蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出；吸收溶液吸收供给蒸汽在第一发生换热器释放的冷凝热在所述第一发生器内产生工质蒸气，所述工质蒸气作为工艺蒸汽向用热工艺输出。

4.根据权利要求1所述的吸收式热泵系统，其特征在于，所述第二发生器包括吸收溶液闪蒸腔室、第二吸收溶液喷淋装置、第二吸收溶液喷淋管道、第二吸收溶液喷淋泵以及第二发生换热器，第二发生换热器设于吸收溶液闪蒸腔室的外部，吸收溶液闪蒸腔室内的上部设有第二吸收溶液喷淋装置，第二吸收溶液喷淋装置与设于吸收溶液闪蒸腔室外部的第二吸收溶液喷淋管道连接，第二吸收溶液喷淋管道将吸收溶液闪蒸腔室内的吸收溶液输送至第二吸收溶液喷淋装置进行喷淋，第二吸收溶液喷淋管道上设有第二吸收溶液喷淋泵，第二吸收溶液喷淋管道与第二发生换热器的冷流体侧连接，所述用热工艺的工艺余热热媒通过第二发生热媒管道导入第二发生换热器的热流体侧。

5.根据权利要求4所述的吸收式热泵系统，其特征在于，所述第二发生换热器为逆流换热器。

6.根据权利要求1所述的吸收式热泵系统，其特征在于，所述第二发生器还包括固液分离装置，所述第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室内的吸收溶液中的吸收剂结晶时，所述固液分离装置将所述吸收溶液分离成含有吸收剂结晶和不含吸收剂结晶的两部分，其中不含吸收剂结晶的吸收溶液经第二吸收溶液喷淋管道输送至第二吸收溶液喷淋装置，含有吸收剂结晶的吸收溶液由连接吸收器和第二发生器的溶液循环管道输送至吸收器内。

7.根据权利要求1所述的吸收式热泵系统，其特征在于，吸收器与第二发生器之间通过用于吸收溶液循环的第二溶液循环管道连接，所述第二溶液循环管道上设有节流阀和第二溶液换热器，所述节流阀设于吸收器与所述第二溶液换热器之间。

8.根据权利要求1所述的吸收式热泵系统，其特征在于，所述用热工艺的工艺余热热媒作为蒸发热媒先经由蒸发热媒管道导入所述的蒸发器的蒸发换热器，经过所述蒸发换热器的工艺余热热媒作为第二类吸收式热泵子系统的第二发生器的发生热媒再经由第二发生热媒管道导入所述的第二发生换热器。

9.权利要求1所述的吸收式热泵系统的循环方法，包括蒸发器环节、吸收器环节、第一发生器环节、第一冷凝器环节、第二发生器环节以及第二冷凝器环节，其中

蒸发器环节，工质从流经蒸发换热器的工艺余热热媒吸收工艺余热的热量并蒸发为工质蒸气，所述工质蒸气输送到吸收器中；

吸收器环节，吸收溶液吸收蒸发器生成的工质蒸气并释放出温度品位提升了的吸收热，工艺蒸汽冷凝水通过吸收换热器吸收所述的吸收热并产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出，吸收器中的吸收溶液输送到第一发生器和第二发生器中，所述工艺蒸汽冷凝水为工艺蒸汽在用热工艺中释放热量后形成的冷凝水，所述工艺蒸汽冷凝水的一部分作为所述吸收器的吸收热媒输送回吸收换热器；

第一发生器环节，第一发生器内的吸收溶液喷淋装置对来自吸收器的吸收溶液进行喷淋，吸收溶液通过第一发生换热器吸收流经第一发生换热器的供给蒸汽的冷凝热，吸收溶液受热后产生工质蒸气而得到浓缩，浓缩后的吸收溶液经由第一溶液循环管道输送至吸收器内的吸收溶液喷淋装置进行喷淋；供给蒸汽释放冷凝热后形成供给蒸汽冷凝水，供给蒸汽冷凝水经疏水阀和节流阀进入第一冷凝器的第一冷凝换热器；

第一冷凝器环节，通过第一冷凝换热器对第一发生器产生的工质蒸气进行冷凝并释放出冷凝热，所述供给蒸汽冷凝水通过第一冷凝换热器吸收所述的冷凝热并产生蒸汽，所述蒸汽作为工艺蒸汽向用热工艺输出；冷凝形成的冷凝工质经由第一工质管道输送到蒸发器。

第二发生器环节，第二吸收溶液喷淋装置对吸收溶液进行喷淋，使吸收溶液的细小液滴在第二发生器的吸收溶液闪蒸腔室中进行真空绝热闪蒸并产生工质蒸气；在闪蒸过程中吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却；闪蒸后的吸收溶液落到吸收溶液闪蒸腔室的底部，一部分吸收溶液经第二吸收溶液喷淋泵进入设于第二发生器外部的第二发生换热器，通过第二发生换热器与工艺余热热媒换热以吸收工艺余热热媒的热量，升温后的吸收溶液输送到第二吸收溶液喷淋装置；一部分吸收溶液经第二溶液循环管道上的第二溶液循环泵输送至吸收器内的吸收溶液喷淋装置进行喷淋；

第二冷凝器环节，通过第二冷凝换热器对第二发生器产生的工质蒸气进行冷凝并释放出冷凝热，所述冷凝热由流经第二冷凝换热器的冷却水带走；冷凝形成的冷凝工质经由第二工质管道上的工质输送泵输送至蒸发器。