CN107940807A - 一种余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热利用系统，包括吸收式热泵、引射装置及连接于二者之间的蒸汽发生装置，所述吸收式热泵为第一类吸收式热泵，所述蒸汽发生装置用于将所述吸收式热泵中产生的高温热水转变为中间蒸汽，中间蒸汽通入所述引射装置；所述引射装置还通入高压驱动蒸汽，以便在所述引射装置的作用下产生目标压力蒸汽。因此，本发明中的余热利用系统可以产生第二类吸收式热泵才能产生的高品位目标压力蒸汽，同时，还具有第一类吸收式热泵余热利用率高、生产效率高的优点，即该余热利用系统兼具两类吸收式热泵的优点，并能够克服二者的缺点。

Description

一种余热利用系统

技术领域

本发明涉及制热设备技术领域，特别涉及一种余热利用系统。

背景技术

吸收式热泵是一种以热能为动力，利用溶液的吸收特性来实现将热量从低温热源向高温热源传递的大型水/水热泵机组，其能够有效利用低品位热源，适用于有废热或通过煤、气、油或其它燃料获得低成本热能的场合，具有节约能源和保护环境的双重作用。

目前，常用的吸收式热泵主要包括以下两类：第一类吸收式热泵，也称增热型热泵，是利用少量的高温热源(如蒸汽、高温热水、可燃性气体燃烧热等)为驱动热源，产生大量的中温有用热能，即利用高温热能驱动，把低温热源的热能提高到中温，从而提高热能的利用效率；第二类吸收式热泵，利用大量中温热源的热能产生少量的高温有用热能，即利用中低温热能驱动，用大量中温热源和低温热源的热势差制取热量少于、温度高于中温热源的热量，将部分中低热能的热量转移至更高温的品位，从而提高热能的利用品位。

上述两种吸收式热泵中，第一类吸收式热泵通过高温驱动热源和低温余热，能够产生高温热水，产生的高温热水虽然温度较高，但是其能量品位较低，且运送成本高。而第二类吸收式热泵能够通过中温废热产生部分高温蒸汽和冷却水，高温蒸汽虽然能量品位较高，但是，该类型的吸收式热泵生产效率较低。

有鉴于此，如何提供一种余热利用系统，其利用余热制取的热能品位较高，同时生产效率较高，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种余热利用系统，包括吸收式热泵、引射及连接于二者之间的蒸汽发生装置，所述吸收式热泵为第一类吸收式热泵，所述蒸汽发生装置用于将所述吸收式热泵中产生的高温热水转变为中间蒸汽，中间蒸汽通入所述引射装置；

所述引射装置还通入高压驱动蒸汽，以便在所述引射装置的作用下产生目标压力蒸汽。

本发明中余热利用系统的产物为具有预定压力的目标压力蒸汽，该目标压力蒸汽为用户可以直接使用的低压蒸汽，使用范围广，且方便运输，运输成本较低。更重要的是，该余热利用系统的吸收式热泵为第一类吸收式热泵，具有余热利用率高、生产效率高的优点，同时，相较于现有的第一类吸收式热泵只能产生高温热水，本发明中的余热利用系统能够产生能量品位较高、应用范围广的目标压力蒸汽，从而进一步提高余热的利用率。

因此，本发明中的余热利用系统能够产生第二类吸收式热泵才能产生的高品位目标压力蒸汽，同时，还具有第一类吸收式热泵余热利用率高、生产效率高的优点，即本发明中的余热利用系统兼具两类吸收式热泵的优点，并能够克服二者的缺点。

可选地，所述蒸汽发生装置的入口和出口均与所述吸收式热泵相连，以便高温热水能够在所述蒸汽发生装置内一部分转变为中间蒸汽，另一部分转变为饱和水返回至所述吸收式热泵。

可选地，还包括用于将补水通入所述吸收式热泵的补水装置。

可选地，进一步包括换热器，所述吸收式热泵与所述换热器相连，以使所述吸收式热泵的驱动热源从所述吸收式热泵排出后进入所述换热器与补水换热，以提高补水的温度。

可选地，驱动蒸汽还通入所述吸收式热泵作为所述吸收式热泵的驱动热源，所述吸收式热泵的低温热源为余热。

可选地，所述吸收式热泵的驱动热源为驱动热水，低温热源为余热。

可选地，所述引射装置与所述蒸汽发生装置之间设置有蒸汽压缩机。

可选地，所述蒸汽发生装置为闪蒸罐。

可选地，所述补水装置为补水泵或补水阀。

附图说明

图1为本发明所提供余热利用系统在第一种具体实施例中的结构示意图；

图2为本发明所提供余热利用系统在第二种具体实施例中的结构示意图；

图3为本发明所提供余热利用系统在第三种具体实施例中的结构示意图；

图4为本发明所提供余热利用系统在第四种具体实施例中的结构示意图。

图1-4中：

1吸收式热泵、2蒸汽发生装置、3引射装置、4换热器、5补水装置、6蒸汽压缩机；

AI驱动蒸汽、AO蒸汽凝水、BI余热、CO目标压力蒸汽、CL中间蒸汽、CI补水、LI高温热水、LO饱和水、DI驱动热水、DL驱动冷水。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考附图1-4，其中，图1为本发明所提供余热利用系统在第一种具体实施例中的结构示意图；图2为本发明所提供余热利用系统在第二种具体实施例中的结构示意图；图3为本发明所提供余热利用系统在第三种具体实施例中的结构示意图；图4为本发明所提供余热利用系统在第四种具体实施例中的结构示意图。

在一种具体实施例中，本发明提供一种余热利用系统，如图1-4所示，该余热利用系统包括吸收式热泵1该吸收式热泵1为第一类吸收式热泵，即该吸收式热泵1能够通过驱动热源和低温余热BI产生高温热水LI，其具有生产效率高的优点，例如，100％的驱动热源和80％的低温余热BI在该吸收式热泵1内能够产生180％的高温热水。

同时，如图1-4所示，该余热利用系统还包括引射装置3及连接于吸收式热泵1与引射装置3之间的蒸汽发生装置2，其中，蒸汽发生装置2用于将吸收式热泵1产生的高温热水LI转变为中间蒸汽CL，可以理解，在蒸汽发生装置2中产生的中间蒸汽CL压力较低。

引射装置3是利用射流的紊动扩散作用，使不同压力的两股流体相互混合，并引发能量交换的流体机械混合反应设备。进入该引射装置3的压力较高的流体为工作流体，压力较低的流体为引射流体，本发明中，工作流体为驱动蒸汽AI，引射流体为中间蒸汽CL。

工作时，驱动蒸汽AI以较高的速度从引射装置3的喷嘴流出，进入接受室，此时，驱动蒸汽AI在接受室内处于紊动状态，在驱动蒸汽AI的紊动扩散作用下卷吸中间蒸汽CL，二者在混合室内混合，进行动量和质量的交换，混合蒸汽流动过程中流速逐渐降低，从混合室进入扩散室后，混合蒸汽压力因流速减小而升高，即在扩散室出口处，混合蒸汽的压力高于进入引射装置3时中间蒸汽CL的压力。

本发明中，引射装置3扩散室出口处的混合蒸汽即为目标压力蒸汽CO，且目标压力蒸汽CO的压力高于中间蒸汽CL的压力，因此，引射装置3不需借助机械压缩作用来提高中间蒸汽CL的压力，具有结构简单、易于加工、成本较低、工作可靠性高和安装维护方便的优点。

综上所述，本发明中的余热利用系统的产物为具有预定压力的目标压力蒸汽CO，该目标压力蒸汽CO为用户可以直接使用的低压蒸汽，使用范围广，且方便运输，运输成本较低。更重要的是，该余热利用系统的吸收式热泵1为第一类吸收式热泵，具有余热BI利用率高、生产效率高的优点，同时，相较于第一类吸收式热泵只能产生高温热水LI，本发明中的余热利用系统能够产生能量品位较高的低压目标压力蒸汽CO，从而进一步提高余热BI的利用率。

因此，本发明中的余热利用系统采用第一类吸收式热泵产生第二类吸收式热泵才能产生的高品位目标压力蒸汽CO，同时，还具有第一类吸收式热泵余热利用率高、生产效率高的优点，即本发明中的余热利用系统兼具两类吸收式热泵的优点，并能够克服二者的缺点。

如图1-4所示，在一种具体实施例中，上述引射装置3具体可为引射器，蒸汽发生装置2具体可为闪蒸罐，高温热水LI进入低压的闪蒸罐时，由于压力突然降低，饱和的高温热水LI转变为在闪蒸罐压力下的饱和水蒸汽和饱和水，本发明中，饱和水蒸汽即为中间蒸汽CL，饱和水即为饱和水LO。

同时，该闪蒸罐的入口和出口均与吸收式热泵1相连，即吸收式热泵1与蒸汽发生装置2形成循环系统，因此，吸收式热泵1的高温热水LI进入闪蒸罐后，产生的中间蒸汽CL进入引射装置3，产生的饱和水LO返回至吸收式热泵1中，该部分饱和水LO能够循环利用，从而提高该余热利用系统工质水的利用率。

进一步地，如图1-4所示，该余热利用系统还包括补水装置5，该补水装置5用于为该余热利用系统补充工质水。具体地，该补水装置5可为补水泵或补水阀，补水CI泵入后与饱和水LO混合，并进入吸收式热泵1中，以产生高温热水LI。

更进一步地，如图1-4所示，该余热利用系统进一步包括换热器4，补水CI与饱和水LO混合前，进入换热器4内与中间温度热源换热，以提高补水CI的温度。

本实施例中，通过设置换热器4和中间温度热源，能够提高补水CI的温度，从而避免进入吸收式热泵1的饱和水LO温度过低而导致所需的吸收式热泵1的驱动热量过高。

另外，上述换热器4并非必须设于补水CI与饱和水LO混合前，也可设置为补水CI与饱和水LO混合后进入换热器4与中间温度热源换热，补水CI和饱和水LO也可不进行混合，二者分两路进入吸收式热泵1。

具体地，如图1-4所示，吸收式热泵1与换热器4相连，吸收式热泵1的驱动热源从吸收式热泵1排出后进入换热器4内与补水CI换热，因此，从吸收式热泵1排出的驱动热源为以上所述的中间温度热源。

因此，本实施例中，换热器4的中间温度热源由吸收式热泵1的驱动热源提供，使得该驱动热源与余热BI作用产生高温热水LI后，剩余的能量能够用于提高补水CI的温度，即该余热利用系统不需要另外设置中间温度热源，从而进一步提高吸收式热泵1的驱动热源和余热BI的利用率。

在一种具体实施例中，如图1和图2所示，驱动蒸汽AI分成两路，一路通入引射装置3作为工作流体，另一路通入所述吸收式热泵1作为该吸收式热泵1的驱动热源，从而使得在该吸收式热泵1内，在少量的高温驱动蒸汽AI的驱动下，将低温余热BI的热能提高到中温，形成高温热水LI。

因此，图1和图2所示的实施例适用于没有高温热水或高温蒸汽作为吸收式热泵1的高温驱动热源，而需要为吸收式热泵1从外界引入驱动热源的用户。此时，外界引入的驱动蒸汽AI不仅能够作为吸收式热泵1的驱动热源，还可作为引射装置3的工作流体。

具体地，如图1和图2所示，驱动蒸汽AI在吸收式热泵1内转变为蒸汽凝水AO从出口排出，并进入换热器4，该蒸汽凝水AO作为换热器4的中间温度热源。

如图3和图4所示的实施例中，吸收式热泵1的高温驱动热源为驱动热水DI，低温热源为余热BI，从而使得在该吸收式热泵1内，在少量的高温驱动热水DI的驱动下，将低温的余热BI的热能提高到中温，从而形成高温热水LI。

因此，图3和图4所示的实施例适用于有高温驱动热水DI的用户，此时，高温驱动热水DI作为吸收式热泵1的驱动热源，不需为该吸收式热泵1从外界引入驱动热源。因此，驱动蒸汽AI仅作为引射装置3的工作流体。

具体地，如图3和图4所示，驱动热水DI在吸收式热泵1内转变为驱动冷水DL从出口排出，并进入换热器4，该驱动冷水DL作为换热器4的中间温度热源。

如上所述，引射装置3通过驱动蒸汽AI的紊动扩散作用卷吸中间蒸汽CL实现二者的混合，从而提高中间蒸汽CL的压力，因此，引射装置3正常工作需保证驱动蒸汽AI与中间蒸汽CL之间具有足够的压差以及中间蒸汽CL具有足够的压力。当驱动蒸汽压力AI压力过低或者蒸汽发生装置2产生的中间蒸汽CL压力过低时，无法引射中间蒸汽CL，导致该余热利用系统工作可靠性和工作效率较低。

其中对于图1和图2所示的实施例，余热BI的温度过低或者进入吸收式热泵1的驱动蒸汽AI的压力过低时，导致中间蒸汽CL的压力过低。对于图3和图4所示的实施例，余热BI的温度过低时导致中间蒸汽CL的压力过低。

以上各实施例中，如图2和图4所示，通过在引射装置3与蒸汽发生装置2之间设置能够提高中间蒸汽CL压力的蒸汽压缩机6，从而能够避免因中间蒸汽压力CL过低而无法实现引射，保证该余热利用系统能够正常运行，并能够制取用户能够直接使用的目标压力蒸汽CO。

以上对本发明所提供的一种余热利用系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种余热利用系统，其特征在于，包括吸收式热泵(1)、引射装置(3)及连接于二者之间的蒸汽发生装置(2)，所述吸收式热泵(1)为第一类吸收式热泵，所述蒸汽发生装置(2)用于将所述吸收式热泵(1)中产生的高温热水(LI)转变为中间蒸汽(CL)，中间蒸汽(CL)通入所述引射装置(3)；

所述引射装置(3)还通入高压驱动蒸汽(AI)，以便在所述引射装置(3)的作用下产生目标压力蒸汽(CO)。

2.根据权利要求1所述的余热利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生装置(2)的入口和出口均与所述吸收式热泵(1)相连，以便高温热水(LI)能够在所述蒸汽发生装置(2)内一部分转变为中间蒸汽(CL)，另一部分转变为饱和水(LO)返回至所述吸收式热泵(1)。

3.根据权利要求1所述的余热利用系统，其特征在于，还包括用于将补水(CI)通入所述吸收式热泵(1)的补水装置(5)。

4.根据权利要求3所述的余热利用系统，其特征在于，进一步包括换热器(4)，所述吸收式热泵(1)与所述换热器(4)相连，以使所述吸收式热泵(1)的驱动热源从所述吸收式热泵(1)排出后进入所述换热器(4)与补水(CI)换热，以提高补水(CI)的温度。

5.根据权利要求4所述的余热利用系统，其特征在于，驱动蒸汽(AI)还通入所述吸收式热泵(1)作为所述吸收式热泵(1)的驱动热源，所述吸收式热泵(1)的低温热源为余热(BI)。

6.根据权利要求4所述的余热利用系统，其特征在于，所述吸收式热泵(1)的驱动热源为驱动热水(DI)，低温热源为余热(BI)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的余热利用系统，其特征在于，所述引射装置(3)与所述蒸汽发生装置(2)之间设置有蒸汽压缩机(6)。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的余热利用系统，其特征在于，所述蒸汽发生装置(2)为闪蒸罐。

9.根据权利要求3-6中任一项所述的余热利用系统，其特征在于，所述补水装置(5)为补水泵或补水阀。