CN109028269B - 一种吸收式热泵机组及回收低温水源余热的供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸收式热泵机组及回收低温水源余热的供热系统。吸收式热泵机组(10)包括蒸发器(E)、吸收器(A)、发生器(G)、冷凝器(C)和一次网水管路;蒸发器(E)、吸收器(A)、发生器(G)和冷凝器(C)依次通过流体管路连通,形成流体闭合循环管路;一次网水管路连通至吸收器(A)内部的换热管,形成一次网水循环管路。本发明提供的吸收式热泵机组,设置有流体闭合循环管路和一次网水循环管路,通过流体闭合循环管路为一次网水循环管路加热,上述吸收式热泵机组可以充分利用海洋水中存在的低品位热能,在节约资源的同时,减小了供热成本,还能获得淡水。

Description

一种吸收式热泵机组及回收低温水源余热的供热系统
技术领域
本发明涉及供热领域,尤其是涉及一种吸收式热泵机组及回收低温水源余热的供热系统。
背景技术
能源问题已成为举世关注的焦点,海洋水中存在的低品位热能是容量巨大的可再生能源,在目前尚未得到充分的开发。我国海岸线长达3万多公里,绝大水域海水均适宜做热泵机组的冷热源,这就为海水源热泵机组提供了广阔的市场,近几年也得到了一定程度的发展应用。海水对金属具有强烈的腐蚀性,为减小海水对热泵机组的腐蚀性,现有的海水源热泵系统在机组与海水抽水井之间设置有可拆卸钛板式换热器,海水经过可拆卸钛板式换热器为机组提供低温热源,换热后流回大海。现有的热泵机组存在如下的技术问题:
(1)钛板换热器价格昂贵,使得热泵机组的成本较高。且钛板式换热器内表面容易粘有海洋生物幼虫或者胞子,会在钛板式换热器内成长为大型海生物,导致钛板式换热器内管道的截面积减小,降低换热器的传热系数,导致海水源热泵系统故障或损坏。
(2)冬季北方海水表面温度为4-6℃,为防止海水在钛板式换热器内结冰,需控制钛板式换热器内海水温度不低于海水的结冰温度-2℃,则海水可利用温差≤6℃,海水的低温能量不能充分被利用。为保证供热量,采水量和采水设施会很大,供热成本很高。如海水在钛板式换热器内结冰,会胀裂换热器的传热管,造成余热回收系统损毁。
(3)现有的供热系统中,一次网供水和一次网回水的温差小,导致输送单位热量的水流量大,导致远距离供热成本高,因此不能远距离供热。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸收式热泵机组及回收低温水源余热的供热系统,该吸收式热泵机组,设置有流体闭合循环管路和一次网水循环管路,通过流体闭合循环管路为一次网水循环管路加热,可以充分利用海洋水中存在的低品位热能,在节约资源的同时,减小了供热成本,还能获得淡水。
为解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种吸收式热泵机组,包括蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器和一次网水管路;一次网水管路包括一次网供水管路和一次网回水管路;蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器依次通过流体管路连通,形成流体闭合循环管路;一次网水管路连通至吸收器内部的换热管,形成一次网水循环管路;或者,一次网水管路连通至冷凝器内部的换热管,形成一次网水循环管路;或者,吸收器和冷凝器连通,一次网回水管路连通至吸收器内部换热管的输入端,且冷凝器内部换热管的输出端连通至一次网供水管路,形成一次网水循环管路;或者,吸收器和冷凝器连通,一次网回水管路连通至冷凝器内部换热管的输入端,且吸收器内部换热管的输出端连通至一次网供水管路,形成一次网水循环管路。
进一步地,发生器的输出端与冷凝器的输入端连通。
进一步地,发生器内部设置有加热装置,加热装置包括:加热管或燃烧室,加热装置连通至外部的驱动热源。
进一步地,冷凝器内部设置有一组制冷剂循环管;发生器内部设置有一组制冷剂循环管;冷凝器内部的制冷剂循环管与发生器内部的制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路。
进一步地,还包括:辅助冷凝器,辅助冷凝器的壳体内部设置有制冷剂;吸收器内部设置有两组制冷剂循环管;发生器内部设置有一组制冷剂循环管;吸收器内部的一组制冷剂循环管分别与辅助冷凝器的输入端和输出端连通形成制冷剂循环闭合管路;发生器内部的制冷剂循环管和吸收器内部的另一组制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路。
进一步地,冷凝器内部设置有换热管;辅助冷凝器内部还设置有换热管;冷凝器内部的换热管、辅助冷凝器内部的换热管和一次网水管路连通形成一次网水循环管路。
进一步地,还包括:溶液热交换器,设置在吸收器和发生器之间,其内部的换热管与流体管路连通,且发生器的输出端通过溶液热交换器连通至吸收器的换热室。
进一步地,制冷剂循环闭合管路上设置有压缩机和膨胀阀。
本发明的又一个方面,提供了一种供热系统,包括上述吸收式热泵机组、热力站和/或热用户;一次网供水管路连通热力站和/或热用户的输入端,热力站和/或热用户的输出端连通一次网回水管路。
进一步地,热力站包括水-水换热器,设置在一次网水管路上,且与二次网水连通,用于对二次网水加热并输出。
进一步地,热力站包括热泵和驱动能源,热泵内部设置有两组换热管道,其中一组换热管道与一次网水管路连通,另外一组换热管道与二次网水管路连通。
进一步地,热力站包括相互连通的水-水换热器和热泵;水-水换热器设置在一次网水管路上,且与二次网水连通,用于对二次网水加热并输出;热泵设置有驱动能源以及两组换热管道,其中一组换热管道与一次网水管路连通,另外一组换热管道与二次网水管路连通,用于对二次网水加热并输出。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
(1)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器对水源闪蒸放热,提高了海水可利用的温差,甚至可以使海水部分凝固成冰,进一步利用海水的凝固热,大幅度减小采水量,减少采水设施的投资和泵耗。
(2)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器处理海水获得低温水蒸气,吸收式热泵机组利用低温水蒸气换热,解决了现有的换热器存在海水腐蚀和微生物附着等问题。
(3)本发明提供的吸收式热泵机组,在对用户或者热力站供热的同时,还能获得淡水。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图;
图2是根据本发明第二实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图;
图3是根据本发明第三实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图;
图4是根据本发明第四实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图;
图5是根据本发明第一实施方式提供的回收低温水源余热的供热系统的结构示意图。
附图标记:
1:供热系统;10:吸收式热泵机组;11:驱动热源;12:水源入口;13:余水出口;14:一次网供水管路;15:一次网回水管路;16:淡水出口;20:热力站;21:水-水换热器;22:热泵;23:驱动能源;30:热用户。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是根据本发明第一实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图。
如图1所示,该吸收式热泵机组10包括:包括蒸发器E、吸收器A、发生器G、冷凝器C和一次网水管路;蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通,形成流体闭合循环管路。一次网水管路包括一次网供水管路14和一次网回水管路15。
具体地,蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通。其中,发生器G还通过流体管路与吸收器A连通。
进一步具体地,还包括溶液热交换器H,溶液热交换器H设置在吸收器A和发生器G之间,其内部的换热管与流体管路连通,发生器G的输出端通过溶液热换器H连通至吸收器A的换热室,以形成流体闭合循环管路。
可选的,溶液热交换器H可以是板式交换器或者管壳式换热器。
下面将详细介绍流体闭合循环管路内流体的循环流向,流体的流向包括流向1-流向4:
流向1,水源经过水源入口12进入蒸发器E内,蒸发器E对水源闪蒸降温,产生低温的水蒸气,其余的水或者冰水混合物经过余水出口13流出蒸发器E。蒸发器E内的低温水蒸气流向吸收器A,并被吸收器A内的溶液吸收,且会产生吸收热。
流向2,吸收器A内的溶液吸收水蒸气后,溶液变为稀溶液,稀溶液通过溶液泵P经过溶液热交换器H内部的换热管进入发生器G的换热室。
流向3,发生器G内部设置有加热装置,该加热装置连通至外部的驱动热源11,发生器G对其换热室内的稀溶液高温加热产生高温水蒸气流入冷凝器C,发生器G内的稀溶液变为浓溶液,该浓溶液经过溶液热交换器H流回吸收器A,完成流体闭合循环管路。其中,加热装置可以是加热管,加热管内可以是蒸汽、热水、烟气等流体,通过加热管为稀溶液加热。或者,加热装置是燃烧室,燃烧室内包括燃气,通过燃气燃烧的方式产生热能,为稀溶液加热。
具体地,从发生器G中出来的液体可以经过溶液热交换器H某换热管流向吸收器A,或者从发生器G中出来的液体经过溶液热交换器H的壳体流向吸收器A。
流向4,冷凝器C对高温水蒸气冷凝,形成淡水并通过淡水出口16流出,高温水蒸气在冷凝过程中会产生热量。
需要说明的是,水源可以是海水、工业循环水、污水、地下水以及江、河、湖泊等的地表水。
优选的,吸收器A和冷凝器C连通,一次网回水管路15连通至吸收器A内部换热管的输入端,且冷凝器C内部换热管的输出端连通至一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
一次网水循环管路内液体的流向为:
一次网水经过热网循环泵PC流入吸收器A内部换热管的输入端,吸收器A内的液体吸收低温水蒸气产生的吸收热对一次网水加热,加热后的一次网水从吸收器A内部换热管的输出端流出,并流入冷凝器C内部换热管的输入端。
冷凝器C内高温水蒸气冷凝产生的热量对一次网水再次加热,该一次网水经过冷凝器C内部换热管的输出端流向一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
本发明实施例提供的上述技术方案具有如下的有益效果:
(1)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器对水源闪蒸,一部分水源汽化成水蒸气带走热量,大部分水源被冷却成冰,水蒸气可以将水源的全部热量带走,相比于先有技术控制水源不能结冰,可以进一步利用水源的可利用温差,可大幅度减小采水量,减少采水设施的投资和泵耗。
(2)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器处理海水获得低温水蒸气,吸收式热泵机组利用低温水蒸气换热,其余海水直接流出机组,解决了现有的钛板式换热器存在海水腐蚀和微生物附着等问题,进一步节省了热泵机组的成本。
(3)本发明提供的吸收式热泵机组,在对用户或者热力站供热的同时,还能获得宝贵的副产品—淡水。
图2是根据本发明第二实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图。
如图2所示,吸收式热泵机组10,包括蒸发器E、吸收器A、发生器G、冷凝器C和一次网水管路;蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通,形成流体闭合循环管路。
具体地,蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通。其中,发生器G还通过流体管路与吸收器A连通。
进一步具体地,还包括溶液热交换器H,溶液热交换器H设置在吸收器A和发生器G之间,其内部的换热管与流体管路连通,且发生器G的输出端通过溶液热换器H连通至吸收器A的换热室,以形成流体闭合循环管路。
优选的,冷凝器C内部设置有一组制冷剂循环管;发生器G内部设置有一组制冷剂循环管;冷凝器C内部的制冷剂循环管与发生器G内部的制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路。
具体地,制冷剂循环闭合管路上设置有压缩机Com和膨胀阀Ex。
下面将详细介绍流体闭合循环管路内流体的循环流向。
步骤S101,水源经过水源入口12进入蒸发器E内,蒸发器E对水源闪蒸降温,产生低温的水蒸气,其余的水或者冰水混合物通过水源出口13流出蒸发器E。蒸发器E内的低温水蒸气流向吸收器A,并被吸收器A内的溶液吸收,且会产生吸收热。
步骤S102,吸收器A内的溶液吸收水蒸气后,溶液变为稀溶液,稀溶液通过溶液泵P经过交换器内部的换热管进入发生器G的换热室。
步骤S103,发生器G对其换热室内的稀溶液高温加热产生高温水蒸气流入冷凝器C,发生器G内的稀溶液变为浓溶液,该浓溶液经过溶液热交换器H流回吸收器A,完成流体闭合循环管路。
进一步地,发生器G内部制冷剂循环闭合管路中设置有高温气态的制冷剂,该高温的气态制冷剂可以使发生器G换热室的稀溶液蒸发为高温水蒸气,为发生器G提供驱动热源。
制冷剂循环闭合管路中的高温气态制冷剂冷凝放热,由气态变为液态,该液态制冷剂通过膨胀阀Ex节流降压为低压的液态制冷剂,流入冷凝器C内部的制冷剂循环闭合管路。
通过上述制冷剂的压缩式循环,可以利用吸收式热泵冷凝器C产生的热量作为发生器G的加热热源。
步骤S104,冷凝器C对高温水蒸气冷凝,形成淡水,经淡水出口16流出,高温水蒸气在冷凝过程中会产生热量。
进一步地,冷凝器C内部制冷剂循环闭合管路中的低压液态的制冷剂蒸发为气态的制冷剂,吸收冷凝器内的热量,可以使冷凝器C内的高温水蒸气冷凝,为冷凝器C提供驱动能源。
制冷剂循环闭合管路的液态制冷剂在冷凝器C内蒸发为气态的制冷剂,该气态的制冷剂在通过压缩机Com升温后变为高温的气态制冷剂流入发生器G内部制冷剂循环闭合管路中完成制冷剂的循环。
综上所述,上述热泵机组10中蒸发器和吸收器都可通过电力驱动,压缩机和膨胀阀也是通过电力驱动,进一步通过电力驱动冷凝器和发生器,也就是说上述热泵机组10可以通过电力驱动,无需额外热能输入,电能使用方便,且容易获得,上述热泵机组由于采用电力驱动可以大规模使用,可以扩大供热的范围。
还需要说明的是,水源可以是海水、工业循环水、污水、地下水以及江、河、湖泊等的地表水。
优选的,吸收器A和冷凝器C连通,一次网回水管路15连通至吸收器A内部换热管的输入端,且冷凝器C内部换热管的输出端连通至一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
一次网水循环管路内液体的流向为:
一次网水经过热网循环泵PC流入吸收器A内部换热管的输入端,从吸收器A内部换热管的输出端流出,并流入冷凝器C内部换热管的输入端,从冷凝器C内部换热管的输出端流向一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
本发明实施例提供的上述技术方案具有如下的有益效果:
(1)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器对水源闪蒸,一部分水源汽化成水蒸气带走热量,大部分水源被冷却成冰,水蒸气可以将水源的全部热量带走,相比于先有技术控制水源不能结冰,可以进一步利用水源的可利用温差,可大幅度减小采水量,减少采水设施的投资和泵耗。
(2)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器处理海水获得低温水蒸气,吸收式热泵机组利用低温水蒸气换热,其余海水流出蒸发器,一方面,可以有效解决现有技术海水腐蚀钛板式换热器的问题,另一方面可以有效解决微生物附着在换热器表面内,进一步提高了换热效率。
(3)本发明提供的吸收式热泵机组,不需要使用钛板式换热器间接换热,一方面不会产生传热温差,可以提高传热效率,另一方面机组不使用钛板式换热器,可以节省成本。
(4)本发明提供的吸收式热泵机组,在对用户或者热力站供热的同时,还能获得宝贵的副产品—淡水。
图3是根据本发明第三实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图。
如图3所示,吸收式热泵机组10,包括蒸发器E、吸收器A、发生器G、冷凝器C和一次网水管路;蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通,形成流体闭合循环管路。
具体地,蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通。其中,发生器G还通过流体管路与吸收器A连通。
进一步具体地,还包括溶液热交换器H,溶液热交换器H设置在吸收器A和发生器G之间,其内部的换热管与流体管路连通,且发生器G的输出端通过溶液热换器H连通至吸收器A的换热室,以形成流体闭合循环管路。
优选的,冷凝器C内部设置有一组制冷剂循环管;发生器G内部设置有一组制冷剂循环管;冷凝器C内部的制冷剂循环管与发生器G内部的制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路。
具体地,制冷剂循环闭合管路上设置有压缩机Com和膨胀阀Ex。
下面将详细介绍流体闭合循环管路内流体的循环流向,流体的流向包括流向1-流向4:
流向1,水源经过水源入口12流入蒸发器E蒸发室内,蒸发器E对水源闪蒸降温,产生低温的水蒸气,其余的水或者冰水混合物经过水源出口13流出蒸发器E。蒸发器E内的低温水蒸气流向吸收器A,并被吸收器A内的溶液吸收,且会产生吸收热。
流向2,吸收器A内的溶液吸收水蒸气后,溶液变为稀溶液,稀溶液通过溶液泵P经过交换器H的换热室进入发生器G的换热室。
流向3,发生器G对其换热室内的稀溶液高温加热产生高温水蒸气流入冷凝器C,发生器G内的稀溶液变为浓溶液,该浓溶液经过溶液热交换器H流回吸收器A,完成流体闭合循环管路。
进一步地,发生器G内部制冷剂循环闭合管路中设置有高温的气态制冷剂,该高温的气态制冷剂可以使发生器G换热室的稀溶液蒸发为高温水蒸气,为发生器G提供驱动热源。
制冷剂循环闭合管路中的高温气态制冷剂冷凝放热,由气态变为液态,该液态制冷剂通过膨胀阀Ex节流降压为低压的液态制冷剂,流入冷凝器C内部的制冷剂循环闭合管路。
流向4,冷凝器C对高温水蒸气冷凝,形成淡水经淡水出口16流出,高温水蒸气在冷凝过程中会产生热量。
进一步地,冷凝器C内部制冷剂循环闭合管路中的低压液态的制冷剂蒸发为气态的制冷剂,吸收冷凝器内的热量,可以使冷凝器C内的高温水蒸气冷凝,为冷凝器C提供驱动能源。
制冷剂循环闭合管路的低压液态制冷剂在冷凝器C内蒸发为气态的制冷剂,该气态的制冷剂在通过压缩机Com升温后变为高温的气态制冷剂流入发生器G内部制冷剂循环闭合管路中完成制冷剂的循环。
综上所述,上述热泵机组10可以通过电力驱动,无需额外热能输入,使用方便,可以扩大供热的范围。
还需要说明的是,水源可以是海水、工业循环水、污水、地下水以及江、河、湖泊等的地表水。
优选的,吸收器A和冷凝器C连通,一次网回水管路15连通至冷凝器C内部换热管的输入端,且吸收器A内部换热管的输出端连通至一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
一次网水循环管路内液体的流向为:
一次网水经过热网循环泵PC流入冷凝器C内部换热管的输入端,从冷凝器C内部换热管的输出端流出,并流入吸收器A内部换热管的输入端,从吸收器A内部换热管的输出端流向一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
本发明实施例提供的上述技术方案具有如下的有益效果:
(1)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器对水源闪蒸,一部分水源汽化成水蒸气带走热量,大部分水源被冷却成冰,水蒸气可以将水源的全部热量带走,相比于先有技术控制水源不能结冰,可以进一步利用水源的可利用温差,可大幅度减小采水量,减少采水设施的投资和泵耗。且本发明提供的吸收式热泵机组,结构简单,易于维护。
(2)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器处理海水获得低温水蒸气,吸收式热泵机组利用低温水蒸气换热,解决了现有的钛板式换热器存在海水腐蚀和微生物附着等问题。
(3)本发明提供的吸收式热泵机组,在对用户或者热力站供热的同时,还能获得宝贵的副产品—淡水。
图4是根据本发明第四实施方式提供的吸收式热泵机组的结构示意图。
如图4所示,该吸收式热泵机组10包括蒸发器E、吸收器A、发生器G、冷凝器C和一次网水管路;蒸发器E、吸收器A、发生器G和冷凝器C依次通过流体管路连通,形成流体闭合循环管路。
其中,吸收式热泵机组10还包括:辅助冷凝器Co,辅助冷凝器Co的冷凝室内部设置有制冷剂;吸收器A内部设置有两组制冷剂循环管;发生器G内部设置有一组制冷剂循环管;吸收器A内部的一组制冷剂循环管分别与辅助冷凝器Co的输入端和输出端连通形成制冷剂循环闭合管路;发生器G内部的制冷剂循环管和吸收器A内部的另一组制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路。
具体地,制冷剂循环闭合管路上设置有压缩机Com和膨胀阀Ex。
下面将详细介绍流体闭合循环管路内流体的循环流向。
步骤S101,水源经水源入口12放入蒸发器E内,蒸发器E对水源闪蒸降温,产生低温的水蒸气,其余的水或者冰水混合物从水源出口13流出蒸发器E。蒸发器E内的低温水蒸气流向吸收器A,并被吸收器A内的溶液吸收。
步骤S102,吸收器A内的溶液吸收水蒸气后,溶液变为稀溶液,稀溶液通过溶液泵P经过交换器内部的换热管进入发生器G的换热室。
步骤S103,发生器G对其换热室内的稀溶液高温加热产生高温水蒸气流入冷凝器C,发生器G内的稀溶液变为浓溶液,该浓溶液经过溶液热交换器H流回吸收器A,完成流体闭合循环管路。
步骤S104,冷凝器C对高温水蒸气冷凝,形成淡水经淡水出口16流出,高温水蒸气在冷凝过程中会产生热量。
进一步地,发生器G和吸收器A连通形成的制冷剂循环为主制冷剂的循环。下面将详细说明主制冷剂的循环过程。
发生器G内部制冷剂循环闭合管路中设置有高温气态制冷剂,高温的气态制冷剂在发生器G内冷凝放热可以使发生器G换热室的稀溶液蒸发为高温水蒸气,为发生器G提供驱动热源。
制冷剂循环闭合管路中高温的气态制冷剂冷凝,由气态变为液态,该液态制冷剂通过膨胀阀Ex节流降压为低压的液态制冷剂,流入吸收器A内部的制冷剂循环闭合管路。
该液态制冷剂在吸收器A内蒸发为气态的制冷剂,该气态的制冷剂在通过压缩机Com生压升温变为高温的气态制冷剂,流入发生器G内部制冷剂循环闭合管路中完成制冷剂的循环。
进一步地,辅助冷凝器Co和吸收器A连通形成的制冷剂循环为辅制冷剂循环。下面详细论述辅制冷剂的循环过程。
辅助冷凝器Co内部制冷剂循环闭合管路中设置有高温气态制冷剂,高温气态制冷剂在辅助冷凝器Co中冷凝放热,为一次网水加热。
辅助冷凝器Co内部制冷剂循环闭合管路中的高温气态制冷剂冷凝由气态变为液态,液态制冷剂通过膨胀阀Ex节流降压为低压的液态制冷剂流向吸收器A。
吸收器A内还设置有辅制冷剂循环闭合管路,辅制冷剂循环闭合管路内的低压的液态制冷剂在吸收器A内蒸发吸热,变为气态制冷剂,气态制冷剂再通过压缩机Com升压升温后变为高温气态制冷剂,进入辅助冷凝器Co,完成制冷剂的循环。
优选的,冷凝器C内部设置有换热管;辅助冷凝器Co内部还设置有换热管;冷凝器C内部的换热管、辅助冷凝器Co内部的换热管和一次网水管路连通形成一次网水循环管路。
一次网水循环管路内液体的流向为:
一次网水经过热网循环泵PC流入冷凝器C内部换热管的输入端,从冷凝器C内部换热管的输出端流出,并流入辅助冷凝器Co内部换热管的输入端,从辅助冷凝器Co内部换热管的输出端流向一次网供水管路14,形成一次网水循环管路。
需要说明的是,上述一次网水先进入冷凝器C再进入辅助冷凝器Co逐级吸热升温后离开机组,还可以设置一次网水先进入辅助冷凝器Co再进入冷凝器C逐级升温后离开机组。
需要说明的是:图1-图4所示的吸收式热泵机组可以采用多台机组串联加热一次网水的方式,一次网水在多级热泵中梯级加热升温,从而提高加热系统的能效比。
其中,上述吸收式热泵机组中,还可以设置尖峰热源,尖峰热源可以是直接燃烧燃气、燃油、燃煤或其它燃料的锅炉,经过上述吸收式热泵机组加热后的一次网水,再进入尖峰热源加热,然后作为一次网供水通过管网供水管输送到各小区热力站20或者直接输送到使用用户。尖峰热源在严寒期投入运行,从而减小上述吸收式热泵机组的设计容量,并提高设备利用率。
本发明实施例提供的上述技术方案具有如下的有益效果:
(1)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器对水源闪蒸放热,提高了海水可利用的温差,甚至可以使海水部分凝固成冰,进一步利用海水的凝固热,大幅度减小采水量,减少采水设施的投资和泵耗。
(2)本发明提供的吸收式热泵机组,通过蒸发器处理海水获得低温水蒸气,吸收式热泵机组利用低温水蒸气换热,解决了现有的钛板式换热器存在海水腐蚀和微生物附着等问题。
(3)本发明提供的吸收式热泵机组,在对用户或者热力站供热的同时,还能获得宝贵的副产品—淡水。
图5是根据本发明第一实施方式提供的回收低温水源余热的供热系统的结构示意图。
如图5所示,该供热系统包括吸收式热泵机组10、热力站20和/或用户30。
在一个优选的实施例中,供热系统包括吸收式热泵机组10和热用户,吸收式热泵机组的流体闭合循环管路对一次网水进行加热,一次网水供水进入用户,为用户供热后变为一次网回水再次流入吸收式热泵机组,形成一次网水循环管路。
在一个优选的实施例中,供热系统包括吸收式热泵机组10和热力站。其中,热力站20包括换热器21,设置在一次网水管路上,且与二次网水的供水端连通,用于对二次网水加热并输出,可以由二次网水对用户加热。
在一个优选的实施例中,供热系统包括吸收式热泵机组10和热力站20。其中,热力站20包括热泵22和驱动能源23,热泵22内部设置有两组换热管道,其中一组换热管道与一次网水管路连通,另外一组换热管道与二次网水管路连通,可以由二次网水对用户加热。
在一个优选的实施例中,供热系统1包括吸收式热泵机组10和热力站20。其中,热力站20包括相互连通的水-水换热器21和热泵22;水-水换热器21设置在一次网水管路上,且与二次网供水连通,用于对二次网供水加热并输出;热泵22设置有驱动能源23以及两组换热管道,其中一组换热管道与一次网水管路连通,另外一组换热管道与二次网水管路连通,用于对二次网水加热并输出。
可选的,热泵22是吸收式热泵,驱动能源23包括蒸汽、燃气、烟气、高温热水中的一种或多种。
可选的,热泵22是压缩式热泵,驱动能源23为电。
在一个优选的实施方式中,可以通过热泵22对一次网水进行降温,使得一次网回水的温度降低,提高一次网供水和一次网回水的温差,上述技术方案由于一次网供水和一次网回水的温差较大,可以使吸收式热泵机组10需要克服的逆向传热温差较小,使得吸收式热泵机组回收低温余热更容易,传热更容易,能够大幅度提升吸收式热泵机组10的能效比,进一步提高了系统的供热范围,与现有技术相比,可以进行远距离供热。
在一个优选的实施方式中,供热系统1包括热力站20、和如图2、图3或图4任一种所示的吸收式热泵机组。该热力站20内的热泵采用电动压缩式热泵。如果采用这种形式,则可以在热力站20内增设蓄热装置,吸收式热泵机组10及电动压缩式热泵按照峰谷平分时运转的运行方式,可以有效的进行“热电协同”,当电网用电高峰或者停电时,采用蓄热装置内的热水为热力站供热。当电网用电人少时,采用电力驱动热泵机组,为热力站供热。可以帮助电网消纳剩余电量,实现电网的“削峰填谷”,提高供热系统的经济效益和社会效益。
由于供热系统采用海水为低温热源,那么上述供热系统需要建立在海的附近,一般海附近除了海水资源丰富,其余资源较为匮乏。上述热力站20内的热泵采用电动式压缩热泵、并且上述图2、图3和图4中包括制冷剂的循环,制冷剂的循环过程中也采用电驱动,供热系统均采用电力驱动,由于电力能源容易获得,因此能够提高本发明供热系统的适用范围,进一步扩大了供热距离。
本发明实施例提供的上述技术方案具有如下的有益效果:
本发明提供的供热系统,热力站中可采用热泵使得一次网回水的温度降低,进一步使得一次网供水和一次网回水的温差大,因此大幅增加了管网的热量传输能力,同时由于一次网回水的温度低,无保温和热应力补偿等问题,进而可以降低回水管网和整个管网的投资,从而使得海水源这一地域性限制较强的余热资源可以惠及更广泛的区域。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (11)

1.一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,包括蒸发器(E)、吸收器(A)、发生器(G)、冷凝器(C)和一次网水管路;
所述一次网水管路包括一次网供水管路(14)和一次网回水管路(15);
所述蒸发器(E)、吸收器(A)、发生器(G)和冷凝器(C)依次通过流体管路连通,其中,所述蒸发器(E)、吸收器(A)、发生器(G)依次连通形成流体闭合循环管路;
所述蒸发器(E)对流入其内的水源闪蒸,得到低温水蒸气;所述水源为是海水、工业循环水、污水、地下水以及江、河或湖泊中的一种;
所述低温水蒸气流入所述吸收器(A)内,被所述吸收器(A)内的溶液吸收后得到稀溶液;所述稀溶液流入所述发生器(G)内,被所述发生器(G)高温加热后,得到浓溶液和高温水蒸气;
高温水蒸气流入所述冷凝器(C)被所述冷凝器(C)冷凝得到淡水,冷凝得到的淡水流出吸收式热泵机组(10);
所述冷凝器(C)内部设置有一组制冷剂循环管;所述发生器(G)内部设置有一组制冷剂循环管;所述冷凝器(C)内部的制冷剂循环管与所述发生器(G)内部的制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路;
其中,发生器(G)内部制冷剂循环闭合管路中设置有高温气态的制冷剂,所述高温的气态制冷剂用于使发生器(G)换热室的稀溶液蒸发为高温水蒸气后形成液态制冷剂,所述液态制冷剂流入到冷凝器(C)内部的制冷剂循环闭合管路;
所述一次网水管路连通至所述吸收器(A)内部的换热管,形成一次网水循环管路;
或者,所述一次网水管路连通至所述冷凝器(C)内部的换热管,形成一次网水循环管路;
或者,所述吸收器(A)和所述冷凝器(C)连通,所述一次网回水管路(15)连通至所述吸收器(A)内部换热管的输入端,且所述冷凝器(C)内部换热管的输出端连通至所述一次网水供水管路(14),形成一次网水循环管路;
或者,所述吸收器(A)和所述冷凝器(C)连通,所述一次网水回水管路(15)连通至所述冷凝器(C)内部换热管的输入端,且所述吸收器(A)内部换热管的输出端连通至所述一次网水供水管路(14),形成一次网水循环管路。
2.根据权利要求1所述的一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,所述发生器(G)的输出端与所述冷凝器(C)的输入端连通。
3.根据权利要求1所述的一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,所述发生器(G)内部设置有加热装置;
所述加热装置包括加热管或燃烧室,所述加热装置连通至外部的驱动热源(11)。
4.根据权利要求1所述的一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,还包括:辅助冷凝器(Co),所述辅助冷凝器(Co)的壳体内部设置有制冷剂;
所述吸收器(A)内部设置有两组制冷剂循环管;
所述发生器(G)内部设置有一组制冷剂循环管;
所述吸收器(A)内部的一组制冷剂循环管分别与所述辅助冷凝器(Co)的输入端和输出端连通形成制冷剂循环闭合管路;
所述发生器(G)内部的制冷剂循环管和所述吸收器(A)内部的另一组制冷剂循环管连通形成制冷剂循环闭合管路。
5.根据权利要求4所述的一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,所述冷凝器(C)内部设置有换热管;
所述辅助冷凝器(Co)内部还设置有换热管;
所述冷凝器(C)内部的换热管、所述辅助冷凝器(Co)内部的换热管和所述一次网水管路连通形成一次网水循环管路。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,还包括:
溶液热交换器(H),设置在所述吸收器(A)和所述发生器(G)之间,其内部的换热管与所述流体管路连通,且所述发生器(G)的输出端通过所述溶液热交换器(H)连通至所述吸收器(A)的换热室。
7.根据权利要求1所述的一种吸收式热泵机组(10),其特征在于,所述制冷剂循环闭合管路上设置有压缩机(Com)和膨胀阀(Ex)。
8.一种回收低温水源余热的供热系统(1),其特征在于,包括如权利要求1-7任一权利要求所述的吸收式热泵机组(10)、热力站(20)和/或热用户(30);
所述一次网供水管路(14)连通热力站(20)和/或用户(30)的输入端,所述热力站(20)和/或用户(30)的输出端连通所述一次网回水管路(15)。
9.根据权利要求8所述的供热系统(1),其特征在于,所述热力站(20)包括水-水换热器(21),设置在所述一次网水管路上,且与二次网水连通,用于对二次网水加热并输出。
10.根据权利要求8所述的供热系统(1),其特征在于,所述热力站(20)包括热泵(22)和驱动能源(23),所述热泵(22)内部设置有两组换热管道,其中一组换热管道与所述一次网水管路连通,另外一组换热管道与二次网水管路连通。
11.根据权利要求8所述的供热系统(1),其特征在于,所述热力站(20)包括相互连通的水-水换热器(21)和热泵(22);
所述水-水换热器(21)设置在所述一次网水管路上,且与二次网水连通,用于对二次网水加热并输出;
所述热泵(22)设置有驱动能源(23)以及两组换热管道,其中一组换热管道与所述一次网水管路连通,另外一组换热管道与二次网水管路连通,用于对二次网水加热并输出。
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