CN110736301B - 高压气体冷热水机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压气体冷热水机组，将大量工业场合未被利用的高压气体用作驱动能量同时制热和制冷将显著的降低制热和制冷的能耗并减少污染物排放。该机组可同时满足两种制热温度不同的制热需求，并采用变功装置、多级压气机和蒸发冷凝合一流程，相比现有制热或者制冷技术显著提升了性能系数。
Description
技术领域
本发明涉及能源利用技术领域，特别是涉及利用高压气体制取冷热水的换热机组。
背景技术
在工业和民用领域里常用的制热或制冷的办法为采用锅炉或者电动制冷机，由于采用煤、石油和天然气等一次能耗或者需要消耗高品位的电能导致能源利用效率较低，同时导致较为严重的污染问题。在工业领域，有大量的高压气体未被利用直接排放，将高压气体用作驱动能量同时制热和制冷将显著的降低制热和制冷的能耗并减少污染物排放。
为了利用工业场合未被使用的高压气体同时制热和制冷，该发明提出一种利用高压气体的冷热机组，以解决目前该领域的技术难题。
发明内容
本发明公开了一种采用高压气体同时制热和制冷的机组，所述机组包括：变功装置1、压气机2、压气机3、压气机4、压气机5、再生装置6、冷凝装置7、吸收装置8、蒸发冷凝装置9、增压泵10、蒸发装置11、节流装置12、节流装置13、工质换热器14、高压气体入口15、高压气体出口16、热流体A出口17、热流体A入口18、热流体B出口19、热流体B入口20、冷流体出口21和冷流体入口22组成。
如前所述的高压气体冷热水机组，再生装置6与变功装置1、压气机4和工质换热器14相连；工质换热器14与再生装置6、吸收装置8和增压泵10相连；吸收装置8与工质换热器14、压气机5和增压泵10相连；压气机4与再生装置6和冷凝装置7相连；压气机5与吸收装置8和蒸发冷凝装置9相连；冷凝装置7与压气机4和节流装置12相连；蒸发冷凝装置9与节流阀12、压气机5、压气机3和节流装置13相连；变功装置1与压气机2和再生装置6相连；压气机3与蒸发冷凝装置9和压气机2相连；压气机2与压气机3和蒸发装置11相连；蒸发装置11与压气机2和节流装置13相连。
如前所述的高压气体冷热水机组，高压气体由高压气体入口15首先经过变功装置1后再经过再生装置6从高压气体出口16离开；热流体A从热流体A入口18经过吸收装置8从热流体A出口17离开；热流体B从热流体B入口20经过冷凝装置7从热流体B出口19离开；冷流体从冷流体入口22经过蒸发装置11从冷流体出口21离开。
如前所述的高压气体冷热水机组，变功装置1实现将高压气体的压力能转化为机械能之目的，转换后的机械能用于驱动压气机2。
如前所述的高压气体冷热水机组，压气机2、压气机3、压气机4和压气机5实现对所经过气体介质压缩实现压力提升之目的。
如前所述的高压气体冷热水机组，再生装置6实现利用高压气体的热量加热内部循环溶液沸腾之目的，沸腾产生的蒸汽进入压气机4，浓缩后的溶液进入工质换热器14。
如前所述的高压气体冷热水机组，吸收装置8实现内部循环溶液吸收来自压气机5的蒸汽释放吸收热以加热热流体A之目的，吸收完成后的溶液离开吸收装置8后进入增压泵10。
如前所述的高压气体冷热水机组，冷凝装置7实现将来自压气机4的蒸汽冷凝释放热量以加热热流体B之目的。
如前所述的高压气体冷热水机组，蒸发冷凝装置9实现将来自压气机3的循环介质冷凝以释放热量加热来自节流装置12的循环介质蒸发。
如前所述的高压气体冷热水机组，蒸发装置11实现利用冷流体的热量加热循环介质蒸发以对冷流体降温之目的。
如前所述的高压气体冷热水机组，内部循环介质包括介质A、介质B和介质C，其中介质A沸点高于介质B沸点，介质A和介质B混合组成工质对，介质C可采用与介质B相同或者不同的介质。介质A和介质B的循环方式为：介质A和介质B组成的溶液在再生装置6中被高压气体加热沸腾产生介质B蒸汽，介质B蒸汽经过压气机4压缩后进入冷凝装置7，介质B蒸汽冷凝释放热量加热热流体B，介质B再经节流装置12后进入蒸发冷凝装置9蒸发，介质B蒸汽经压气机5压缩后进入吸收装置8后被介质A吸收，介质B和介质A混合后的溶液再依次经过增压泵10和工质换热器14后返回再生装置6，如此往复循环；介质C的循环方式为汽态介质C经过压气机2和压气机3的逐级压缩后进入蒸发冷凝装置9，介质C冷凝后进入节流装置13，再进入蒸发装置11被冷流体加热再次变为汽态，如此往复循环。
为了采用工业高压气体同时制热和制冷满足工业或者民用需求，本发明提出了一种新型机组，并可制取0℃以下的冷水，本发明的有益效果包括：
1、充分利用工业高压气体能量，通过做功和传热过程充分利用高压气体的压力能，同时制热和制冷，大幅度的降低了制热和制冷的能耗；
2、同时满足两种制热温度不同的制热需求；
3、采用变功装置、多级压气机和蒸发冷凝合一流程，相比现有制热或者制冷技术显著提升了性能系数。
附图说明
图1是高压气体冷热水机组示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以利用化工废气同时制取热水、蒸汽和冷水为例对本发明进行详细阐述，其中热流体A为热水，热流体B为蒸汽。
该机组使用的介质A为1,3-二甲基咪唑啉酮，介质B和介质C为四氟一氯乙烷。
如图1所示，再生装置6与变功装置1、压气机4和工质换热器14相连；工质换热器14与再生装置6、吸收装置8和增压泵10相连；吸收装置8与工质换热器14、压气机5和增压泵10相连；压气机4与再生装置6和冷凝装置7相连；压气机5与吸收装置8和蒸发冷凝装置9相连；冷凝装置7与压气机4和节流装置12相连；蒸发冷凝装置9与节流阀12、压气机5、压气机3和节流装置13相连；变功装置1与压气机2和再生装置6相连；压气机3与蒸发冷凝装置9和压气机2相连；压气机2与压气机3和蒸发装置11相连；蒸发装置11与压气机2和节流装置13相连。
化工废气由高压气体入口15首先经过变功装置1后再经过再生装置6从高压气体出口16离开；热水从热流体A入口18经过吸收装置8从热流体A出口17离开；蒸汽从热流体B入口20经过冷凝装置7从热流体B出口19离开；冷水从冷流体入口22经过蒸发装置11从冷流体出口21离开。化工废气在变功装置1推动带有翅片的转子实现将化工废气压力能转化为机械能，转换后的机械能用于驱动压气机2，化工废气完成做功后压力下降然后进入再生装置6。
1,3-二甲基咪唑啉酮和四氟一氯乙烷混合的溶液在再生装置6中被化工废气加热后沸腾，沸腾产生的四氟一氯乙烷蒸汽进入压气机4，浓缩后的溶液进入工质换热器14。吸收装置8中1,3-二甲基咪唑啉酮吸收来自压气机5的四氟一氯乙烷蒸汽释放吸收热以加热热水之目的，吸收完成后的1,3-二甲基咪唑啉酮和四氟一氯乙烷溶液离开吸收装置8后进入增压泵10。来自压气机4的四氟一氯乙烷蒸汽在冷凝装置7中冷凝释放热量加热蒸汽以提升蒸汽温度。
来自压气机3的汽态四氟一氯乙烷和来自节流装置12的液态四氟一氯乙烷在蒸发冷凝装置9进行相变传热，来自压气机3的汽态四氟一氯乙烷冷凝变成液态释放热量用于加热该换热器另一侧的来自节流装置12的液态四氟一氯乙烷变成汽态。经过节流装置13的四氟一氯乙烷在蒸发装置11中被冷水加热变成汽态，相变吸收的热量用以给冷水降温。
该机组内部循环介质工作方式为：
如前所述，介质A为1,3-二甲基咪唑啉酮，介质B和介质C均为四氟一氯乙烷，其中介质B和介质C完成各自循环。四氟一氯乙烷的两个循环方式为：
(1)1,3-二甲基咪唑啉酮和四氟一氯乙烷组成的溶液在再生装置6中被高压气体加热沸腾产生四氟一氯乙烷蒸汽，四氟一氯乙烷蒸汽经过压气机4压缩后进入冷凝装置7，四氟一氯乙烷蒸汽冷凝释放热量加热蒸汽，四氟一氯乙烷再经节流装置12后进入蒸发冷凝装置9蒸发，四氟一氯乙烷蒸汽经压气机5压缩后进入吸收装置8后被1,3-二甲基咪唑啉酮吸收，吸收释放的热量用以加热热水，四氟一氯乙烷和1,3-二甲基咪唑啉酮混合后的溶液再依次经过增压泵10和工质换热器14后返回再生装置6，如此往复循环；
(2)汽态四氟一氯乙烷经过压气机2和压气机3的逐级压缩后进入蒸发冷凝装置9，四氟一氯乙烷冷凝后进入节流装置13，再进入蒸发装置11被冷流体加热再次变为汽态，如此往复循环。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.高压气体冷热水机组，其特征在于，所述机组包括：变功装置（1）、压气机（2）、压气机（3）、压气机（4）、压气机（5）、再生装置（6）、冷凝装置（7）、吸收装置（8）、蒸发冷凝装置（9）、增压泵（10）、蒸发装置（11）、第一节流装置（12）、第二节流装置（13）、工质换热器（14）、高压气体入口（15）、高压气体出口（16）、热流体A出口（17）、热流体A入口（18）、热流体B出口（19）、热流体B入口（20）、冷流体出口（21）和冷流体入口（22）组成；再生装置（6）与变功装置（1）、压气机（4）和工质换热器（14）相连；工质换热器（14）与再生装置（6）、吸收装置（8）和增压泵（10）相连；吸收装置（8）与工质换热器（14）、压气机（5）和增压泵（10）相连；压气机（4）与再生装置（6）和冷凝装置（7）相连；压气机（5）与吸收装置（8）和蒸发冷凝装置（9）相连；冷凝装置（7）与压气机（4）和第一节流装置（12）相连；蒸发冷凝装置（9）与第一节流装置（12）、压气机（5）、压气机（3）和第二节流装置（13）相连；变功装置（1）与压气机（2）和再生装置（6）相连；压气机（3）与蒸发冷凝装置（9）和压气机（2）相连；压气机（2）与压气机（3）和蒸发装置（11）相连；蒸发装置（11）与压气机（2）和第二节流装置（13）相连；高压气体由高压气体入口（15）依次经过变功装置（1）和再生装置（6）从高压气体出口（16）离开；热流体A从热流体A入口（18）经过吸收装置（8）从热流体A出口（17）离开；热流体B从热流体B入口（20）经过冷凝装置（7）从热流体B出口（19）离开；冷流体从冷流体入口（22）经过蒸发装置（11）从冷流体出口（21）离开；内部循环介质包括介质A、介质B和介质C，介质A和介质B混合溶液在再生装置（6）中被高压气体加热沸腾产生介质B蒸汽，介质B蒸汽经过压气机（4）压缩后进入冷凝装置（7），介质B蒸汽冷凝释放热量加热热流体B，介质B再经第一节流装置（12）后进入蒸发冷凝装置（9）蒸发，介质B蒸汽经压气机（5）压缩后进入吸收装置（8）后被介质A吸收，介质B和介质A混合后的溶液再依次经过增压泵（10）和工质换热器（14）后返回再生装置（6），如此往复循环；介质C的循环方式为汽态介质C经过压气机（2）和压气机（3）的逐级压缩后进入蒸发冷凝装置（9），介质C冷凝后进入第二节流装置（13），再进入蒸发装置（11）被冷流体加热再次变为汽态，如此往复循环；
内部循环采用四级压气机，压气机（2）采用变功装置（1）驱动，压气机（3）、压气机（4）和压气机（5）采用电驱动；
变功装置（1）内部采用叶片或蜗杆结构。
2.根据权利要求1所述的高压气体冷热水机组，其特征在于：分别在吸收装置（8）和冷凝装置（7）满足不同流体不同温度的制热需求，同时在蒸发装置（11）实现制冷。
3.根据权利要求1所述的高压气体冷热水机组，其特征在于：介质A和介质B沸点不同，介质B和介质C为自然工质或有机工质。
4.根据权利要求1所述的高压气体冷热水机组，其特征在于：蒸发冷凝装置（9）实现介质B冷凝过程与介质C蒸发过程的相变换热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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