CN106989536A - 多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵以及其他连接管路和阀。通过在热水管路和余热水管路上对应并联冷水管路和冷却水管路。供热时流经蒸发器传热管内的是余热水，制冷时流经蒸发器传热管内的是冷水；供热时流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水，制冷时流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水；并且在出吸收器进冷凝器的管路与出冷凝器的总管路之间增设冷却水旁通管路，并在其上设置冷却水旁通阀。解决了在同一台机组上运行供热工况和运行制冷工况时遇到的发生器浓溶液流动动力难题，实现了热泵机组提取余热时供热、无余热时直接供热、制冷。
Description
技术领域
本发明涉及多功能第一类溴化锂吸收式热泵机组。具体涉及一种带制冷功能的第一类溴化锂吸收式热泵机组。
背景技术
普通的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组如图1所示，由蒸汽发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵6、冷剂泵7、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成。该热泵机组提取低温余热水的热量，制取出比低温热源高40℃以上的中温热源，可节省大量40%以上的中压蒸汽消耗，实现能源的综合利用，取得了较好的经济和社会效益，制取的中温热水被用于我国冬季采暖或工艺生产集中供热等。参见申请号CN201610999407.9，还有一种新发明带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，如图2所示，是在普通热泵机组基础上，在溶液泵出口管22与冷剂水液囊23之间增设一稀溶液旁通管路25及稀溶液旁通阀26；在冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管24上增设一冷凝器冷剂水切换球阀29，同时在该冷凝器冷剂水切换球阀前的冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管与吸收器筒体底部之间增设一冷凝器冷剂水旁通管路27及冷凝器冷剂水旁通阀28，能够在发生余热水断水非正常外部条件时，只需通过机组本身的阀门切换，就可从原来的供热流程转换到蒸汽直接供热流程，在没有余热热量加入情况下，仍能制取出所需的中温热源，保证了供热的可持续性，避免了对生产工艺或生活造成的不利影响，又减少了增加备用设备的投资。但是，在冬季既需要供热、夏季又需要制冷的场合，目前的第一类溴化锂吸收式热泵机组只能满足冬季供热，无法实现夏季制冷的需求，在应用热泵机组供热的用户若需要制冷，只能单独设置制冷机组，这就需要增加设备投资。如何在不增加设备投入的情况下，解决第一类溴化锂吸收式热泵机组在冬季既能供热、夏季又能制冷的问题，成为目前研究的重要课题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种冬季有低温余热时回收余热热量供热、无低温余热时直接供热、夏季又能制冷的的一种多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵，以及相关连接管路和阀。
在溶液泵出口管与冷剂水液囊之间的稀溶液旁通管上设置有稀溶液旁通阀，在冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管上设置有冷凝器冷剂水切换球阀，在该冷凝器冷剂水切换球阀前的冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管与吸收器筒体底部之间的冷凝器冷剂水旁通管上设有冷凝器冷剂水旁通阀。
在余热水进、出口管路上并列增设冷水进、出口管路及相应的余热水进口阀、余热水出口阀、冷水进口阀、冷水出口阀；在热水进、出口管路上并列增设冷却水进、出口管路及相应的热水进口阀、热水出口阀、冷却水进口阀、冷却水出口阀，并且在出吸收器进冷凝器管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路，冷却水旁通管路上设置一冷却水旁通阀。
在有低温余热提取的供热状态下，稀溶液旁通阀、冷凝器冷剂水旁通阀处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀处于开启状态；余热水进口阀和余热水出口阀打开，冷水进口阀和冷水出口阀关闭，流经蒸发器传热管内的是余热水；冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水。
在余热水断水无低温余热提取的直接供热状态下，稀溶液旁通阀、冷凝器冷剂水旁通阀处于开启状态；冷凝器冷剂水切换球阀处于关闭状态，余热水进口阀、余热水出口阀、冷水进口阀和冷水出口阀关闭；冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水。
在制冷状态下，稀溶液旁通阀、冷凝器冷剂水旁通阀和冷凝器冷剂水切换球阀处于关闭状态；余热水进口阀和余热水出口阀关闭，冷水进口阀和冷水出口阀打开，流经蒸发器的传热管内的是冷水；冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀打开，热水进口阀和热水出口阀关闭，流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水，并且自吸收器出来的冷却水被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入冷却水旁通管路，出来汇合后流出机组。
另一种方案，在冷却水旁通管上设置冷却水旁通阀的同时，在进冷凝器支管上再增设一进冷凝器冷却水调节阀；或者在冷却水旁通管路分支处设置三通阀。均可实现对流入冷凝器和流经冷却水旁通管内冷却水流量的调节。
本发明可实现供冷、提取余热供热、直接供热，无需其他辅助的设备。具体操作原理如下：
冬季供热时，外部系统阀门进行切换，将冷水系统切换为余热水系统，冷却水系统切换为热水系统，新增设的冷却水旁通阀处于关闭状态，机组按新发明的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组供热流程运行，在外部条件正常有余热热量加入的情况下和外部条件非正常余热水断水无余热热量加入的情况下，都能制取出所需的中温热水。
夏季制冷时，稀溶液旁通阀、冷凝器冷剂水旁通阀和冷凝器冷剂水切换球阀处于关闭状态，新增设的冷却水旁通阀处于开启状态，外部系统阀门进行切换，将余热水系统切换为冷水系统，热水系统切换为冷却水系统，工作蒸汽仍进入发生器，冷水进入蒸发器，冷却水先进入吸收器，自吸收器出来后被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入新增设的冷却水旁通管路，经冷却水旁通阀与出冷凝器的冷却水汇合后流出机组。机组的制冷循环与供热循环原理相同，区别在于制冷时需旁通部分冷却水。设计旁通部分冷却水的目的是为了提高发生压力，达到一机两用的目的。原因是供热时热水出口温度高，冷凝温度就高，发生压力也高，浓溶液自流的流动动力就大，在制冷时，冷却水出口温度较热水温度低，冷凝温度也低，发生压力也低，浓溶液自流的流动动力就小了，但浓溶液流动过程中的阻力变化甚微，为克服相应的阻力，需将浓溶液自流的流动动力提高，来保证制冷时机组安全稳定运行。将进入冷凝器的冷却水旁通一部分后，进入冷凝器的冷却水量减少，冷却水出口温度提高，冷凝温度就高，发生压力也高，浓溶液自流的流动动力就增大了。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在新发明的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在出吸收器进冷凝器的管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路，并在其上设置一冷却水旁通阀；或者在冷却水旁通管上设置冷却水旁通阀的同时，在进冷凝器支管上再增设一进冷凝器冷却水调节阀；或者在旁通管路分支处设置一只三通阀。通过外部系统阀门的切换与进入冷凝器冷却水流量调节，使制冷工况时的发生压力提高，解决了在同一台机组上运行供热工况和运行制冷工况时遇到的发生器浓溶液流动动力难题。
使机组实现三种功能：第一种在外部条件正常情况下提取余热水热量制取所需的中温热源；第二种在外部条件发生余热水断水非正常情况下没有余热热量输入也能制取所需的中温热源，第三种就是制取冷源。该机组操作非常简便，在应用蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组提取低温余热供热、又需要夏季制冷的场合，选用多功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，既能保证整个供热期的安全可靠，又不需单独设置制冷机组，可大幅减小设备初投资成本。所以，本发明冬季供热时能节能减排实现能源综合利用、夏季又能制取冷源满足空调和生产工艺使用，提高了机组的年运行使用率，减少了设备初投资成本，具有非常好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为现有蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图；
图2为带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组结构示意图；
图3为本申请多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组结构示意图；
图4为本申请多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组结构示意图；
图5为本申请多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组结构示意图；
蒸汽发生器1
冷凝器2
溶液热交换器3
蒸发器4
吸收器5
溶液泵6
冷剂泵7
热水进口阀8
余热水进口阀9
余热水出口阀10
出吸收器进冷凝器管路11
热水出口阀12
冷却水进口阀13
冷水进口阀14
冷水出口阀15
冷却水旁通管16
冷却水旁通管17
冷却水出口阀18
进冷凝器冷却水调节阀19
三通阀20
吸收器液囊21
溶液泵出口管22
冷剂水液囊23
U型管24
稀溶液旁通管路25
稀溶液旁通阀26
冷凝器冷剂水旁通管路27
冷凝器冷剂水旁通阀28
冷凝器冷剂水切换球阀29。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述：
带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵3和冷剂泵7，以及相关连接管路和阀。
在溶液泵出口管22与冷剂水液囊23之间的稀溶液旁通管25上设置有稀溶液旁通阀26，在冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管24上设置有冷凝器冷剂水切换球阀29，在该冷凝器冷剂水切换球阀29前的冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管24与吸收器5筒体底部之间的冷凝器冷剂水旁通管27上设有冷凝器冷剂水旁通阀28。
在余热水进、出口管路上并列增设冷水进、出口管路及相应的余热水进口阀9、余热水出口阀10、冷水进口阀14、冷水出口阀15；供热状态下余热水进口阀和余热水出口阀打开，冷水进口阀和冷水出口阀关闭，流经蒸发器的传热管内的是余热水，当余热水断水时蒸发器的传热管内无余热水流过；制冷状态下余热水进口阀和余热水出口阀关闭，冷水进口阀和冷水出口阀打开，流经蒸发器的传热管内的是冷水。
在热水进、出口管路上并列增设冷却水进、出口管路及相应的热水进口阀8、热水出口阀12、冷却水进口阀13、冷却水出口阀18，并且在出吸收器进冷凝器管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，冷却水旁通管路上设置一冷却水旁通阀17；供热状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水；制冷状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀打开，热水进口阀和热水出口阀关闭，流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水，并且自吸收器出来的冷却水被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入冷却水旁通管路，出来汇合后流出机组。
如图3所示，本发明是在新发明的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在出吸收器进冷凝器的管路11与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，并在其上设置一冷却水旁通阀17，供热时，该冷却水旁通阀17处于关闭状态，并且在外部条件（指蒸汽、余热水、热水条件）正常情况下，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀29处于开启状态，热泵机组仍然按以往普通型热泵的供热流程运行，回收余热水热量制取出所需的中温热水；在外部条件发生余热水断水非正常情况下，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28处于开启状态，冷凝器冷剂水切换球阀29处于关闭状态，热泵机组按新发明的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组供热流程运行，制取出所需的中温热水；当外部条件恢复正常时，即有余热水流过蒸发器4传热管内时，按上述进行阀门切换，仍按以往普通热泵供热流程运行，继续回收余热水的余热，制取所需的中温热源；在蒸汽直接供热流程转入热泵供热流程的初期，由于蒸发器冷剂水中混入了稀溶液，所以需要打开蒸发器冷剂水旁通阀，进行冷剂水再生处理，直到冷剂水比重合格。制冷时，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28和冷凝器冷剂水切换球阀29处于关闭状态，开启冷却水旁通阀17并根据所需冷凝温度调节所旁通的冷却水流量，以减少进入冷凝器的冷却水流量，提高发生器出来的浓溶液自流的流动动力。
如图4所示，本发明是在新发明的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在出吸收器进冷凝器的管路11与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，在旁通管路上设置一冷却水旁通阀17的同时，在进冷凝器支管上也增设一进冷凝器冷却水调节阀19。供热时，冷却水旁通阀17处于关闭状态，进冷凝器冷却水调节阀19处于开启状态，并且在外部条件（指蒸汽、余热水、热水条件）正常情况下，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀29处于开启状态；在外部条件发生余热水断水非正常情况下，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28处于开启状态，冷凝器冷剂水切换球阀29处于关闭状态。制冷时，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28和冷凝器冷剂水切换球阀29处于关闭状态，根据所需冷凝温度开启冷却水旁通阀17并调节所旁通的冷却水流量，并对进冷凝器冷却水调节阀19进行调节，使进入冷凝器冷却水流量更精准，发生器出来的浓溶液自流的流动动力提高的准确合理。
如图5所示，本发明是在新发明的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在出吸收器进冷凝器的管路11与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，在旁通管路处直接设置一只三通阀20。供热时，旁通冷却水一路处于关闭状态，另二通处于开启状态，热水出吸收器后经阀门进入冷凝器，并且在外部条件（指蒸汽、余热水、热水条件）正常情况下，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀29处于开启状态；在外部条件发生余热水断水非正常情况下，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28处于开启状态，冷凝器冷剂水切换球阀29处于关闭状态。制冷时，稀溶液旁通阀26、冷凝器冷剂水旁通阀28和冷凝器冷剂水切换球阀29处于关闭状态，根据冷凝温度需要调节三通阀20的开度，以达到旁通部分冷却水量提高进入冷凝器冷却水流量的精准度，提高发生器出来的浓溶液自流的流动动力。
需要说明的是：多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组在供热工况和制冷工况进行转换时，还需要切换外部系统阀门。供热时，外部系统上的冷水进口阀14、冷水出口阀15、冷却水进口阀13和冷却水出口阀18和冷却水旁通阀17一直处于关闭状态，余热水进口阀9、余热水出口阀10、热水进口阀8和热水出口阀12一直处于开启状态；制冷时，外部系统上的冷水进口阀14、冷水出口阀15、冷却水进口阀13和冷却水出口阀18和冷却水旁通阀17一直处于开启状态，余热水进口阀9、余热水出口阀10、热水进口阀8和热水出口阀12一直处于关闭状态。在供热时流经蒸发器4传热管内的是余热水，当发生余热水断水时蒸发器4传热管内无余热水流过；制冷时流经蒸发器4传热管内的是冷水；在供热时流经吸收器5和冷凝器1传热管内的是热水，制冷时流经吸收器5和冷凝器1传热管内的是冷却水。
以上方案适用于所述热泵机组可以是带蒸汽凝水热回收器的机组、也可以是二段或二段以上机组。除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵，以及相关连接管路和阀，在溶液泵出口管（22）与冷剂水液囊（23）之间的稀溶液旁通管（25）上设置有稀溶液旁通阀（26），在冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管（24）上设置有冷凝器冷剂水切换球阀（29），在该冷凝器冷剂水切换球阀（29）前的冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管（24）与吸收器（5）筒体底部之间的冷凝器冷剂水旁通管（27）上设有冷凝器冷剂水旁通阀（28），其特征在于：
在余热水进、出口管路上并列增设冷水进、出口管路及相应的余热水进口阀（9）、余热水出口阀（10）、冷水进口阀（14）、冷水出口阀（15）；在热水进、出口管路上并列增设冷却水进、出口管路及相应的热水进口阀（8）、热水出口阀（12）、冷却水进口阀（13）、冷却水出口阀（18），并且在出吸收器进冷凝器管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路（16），冷却水旁通管路上设置一冷却水旁通阀（17）；
在有低温余热提取的供热状态下，稀溶液旁通阀（26）、冷凝器冷剂水旁通阀（28）处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀（29）处于开启状态；余热水进口阀和余热水出口阀打开，冷水进口阀和冷水出口阀关闭，流经蒸发器传热管内的是余热水；冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水；
在余热水断水无低温余热提取的直接供热状态下，稀溶液旁通阀（26）、冷凝器冷剂水旁通阀（28）处于开启状态；冷凝器冷剂水切换球阀（29）处于关闭状态，余热水进口阀、余热水出口阀、冷水进口阀和冷水出口阀关闭；冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水；
在制冷状态下，稀溶液旁通阀（26）、冷凝器冷剂水旁通阀（28）和冷凝器冷剂水切换球阀（29）处于关闭状态；余热水进口阀和余热水出口阀关闭，冷水进口阀和冷水出口阀打开，流经蒸发器的传热管内的是冷水；冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀打开，热水进口阀和热水出口阀关闭，流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水，并且自吸收器出来的冷却水被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入冷却水旁通管路，出来汇合后流出机组。
2.根据权利要求1所述的多功能蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：在冷却水旁通管上设置冷却水旁通阀（17）的同时，在进冷凝器支管上再增设一进冷凝器冷却水调节阀（19）；或者在冷却水旁通管路分支处设置三通阀（20）。
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