CN111156732A - 一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种升温型双效吸收‑压缩耦合热泵余热回收系统，由双效吸收热泵单元和压缩热泵单元通过管线连接组成。双效吸收热泵单元具有高温蒸发器、低温蒸发器、高温吸收器和低温吸收器；压缩热泵单元的压缩蒸发器设置在双效吸收热泵单元的吸收冷凝器内部，与吸收冷凝器进行耦合，构成升温型双效吸收‑压缩耦合模块；供热水通过与双效吸收热泵单元的吸收器和压缩热泵单元的压缩冷凝器进行换热获取高温热水；吸收热泵单元的余热换热器与低温热源水进行换热，回收低温余热的热量。本发明的效果和益处是该系统可利用40℃以上余热，将余热温度降至20℃以下，供热水由45℃升至70℃以上，实现余热深度回收利用和节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及余热利用热泵技术领域，特别是涉及一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统。
背景技术
随着全球能源形势的日趋严峻，能源需求紧张的问题日益突出，节约能源、降低能耗愈显重要，做好节能减排工作已经成为全社会的共识。工业生产过程需要消耗大量的一次能源，其中伴随着各种余热的产生，回收余热是一项重要的节能途径。目前高温余热的利用已经逐渐成熟，但针对低温余热回收利用的技术仍进展不快，低温余热回收技术同样需要引起足够高的重视。当前低温余热回收利用率较低，开发低温余热回收技术，拓展低温余热的领域是当前节能减排工作中亟待解决的问题。
在众多的余热利用技术中，吸收式热泵技术其独特的优势得到了较大的重视和较快的发展，取得了明显的社会经济效益。吸收式热泵能够有效利用工业生产过程中的低温余热废热资源，将无法利用的低品位的热能变为能够有效利用的高品位的热能，这样不仅可以减少了企业的排热污染，又利用了低温余热节省了能源，提高企业能源综合利用的效率。
第二类吸收式热泵也称升温型热泵，是利用大量的中温热源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，制取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品位。
中国实用新型专利申请号201420870682.7，公开一种高效大温差溴化锂吸收式二类热泵，该发明在基于溴化锂吸收式二类热泵的原理，增设了辅助换热循环，用经过热交换器的浓溶液加热热水，以加大热水温差同时提高机组效率。但该机组无法充分吸收余热中的热量，尚不能将余热温度降至20℃以下，供热水由45℃升至70℃以上，未能实现余热深度回收利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，以解决上述现有技术存在的问题，系统的双效吸收热泵单元与压缩热泵单元进行耦合，仅利用传统蒸气压缩热泵50％的电能，将低品位热源实现高温度的热能输出，实现余热深度回收。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，包括通过管线连接的双效吸收热泵单元和压缩热泵单元；
所述双效吸收热泵单元包括低温吸收器、低温蒸发器、高温吸收器、高温蒸发器、发生器、吸收冷凝器和余热换热器，所述压缩热泵单元包括压缩蒸发器、压缩冷凝器、压缩机和节流阀；
所述低温吸收器、高温吸收器和压缩冷凝器的供热水连接管构成供热水循环回路A；所述发生器、高温蒸发器、低温蒸发器和余热换热器内部的低温水连接管构成低温热源水循环回路B；所述压缩蒸发器、压缩冷凝器、压缩机和节流阀的制冷剂连接管构成压缩热泵单元冷剂循环回路C；所述低温吸收器、高温吸收器、发生器、低温蒸发器、高温蒸发器和吸收冷凝器的溶液连接管路构成溶液循环回路D。
优选的，第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板、第五隔板、第六隔板、第一挡水隔板和第二挡水隔板将所述双效吸收热泵单元分为六个腔室，第三隔板上侧与第一挡水隔板左侧的腔室为低温吸收器，第三隔板下侧与第六隔板左侧的腔室为高温吸收器，第三隔板上侧、第一挡水隔板右侧和第一隔板左侧的腔室为低温蒸发器，第五隔板下侧、第六隔板右侧和第二挡水隔板左侧的腔室为发生器，第四隔板上侧与第二隔板右侧的腔室为高温蒸发器，第四隔板下侧与第二挡水隔板右侧的腔室为吸收冷凝器。
优选的，所述供热水循环回路A包含两条并联通路，
第一通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与低温吸收器的左上部端口管路连接，低温吸收器的左下部端口管路与高温吸收器的左上部端口管路连接，高温吸收器的左下部端口管路经b点与供热水出口管路连接；
第二通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与压缩冷凝器的右上部端口管路连接，压缩冷凝器的右下部端口管路经b点与供热水出口管路连接。
优选的，所述低温热源水循环回路B中各设备的连接方式为：余热换热器的右下部端口管路与发生器的左下部端口管路连接，发生器的右上部端口管路与高温蒸发器的左下部端口管路连接，高温蒸发器的左上部端口管路与低温蒸发器的右下部端口管路连接，低温蒸发器的左上部端口管路与余热换热器的右上部端口管路连接。
优选的，所述压缩热泵单元冷剂循环回路C中各设备的连接方式为：压缩机的右端管路与压缩冷凝器的左上部端口管路连接，压缩冷凝器的左下部端口管路与节流阀的右端管路连接，节流阀的左端管路与压缩蒸发器的右下部端口管路连接，压缩蒸发器的右上部端口管路与压缩机的左端管路连接。
优选的，所述溶液循环回路D中各设备的连接方式为：吸收冷凝器的下端冷剂出口与第二冷剂泵的上端管路连接，第二冷剂泵的右端管路与第三喷淋盘的右端管路连接，高温蒸发器的下端冷剂出口与第一冷剂泵的下端管路连接，第一冷剂泵的上端管路与第二喷淋盘的右端管路连接，吸收器的左下端管路溶液出口与第一溶液换热器的下端管路连接，第一溶液换热器的右端管路与第二溶液换热器的下端管路连接，第二溶液换热器的右端管路与第五喷淋盘的右端管路连接，发生器的下端溶液出口与第二溶液换热器的上端管路连接，第二溶液换热器的左端管路与第二溶液泵的右端管路连接，第二溶液泵的左端管路与第四喷淋盘的右端管路连接，高温吸收器的下端溶液出口与第一溶液换热器的上端管路连接，第一溶液换热器的左端管路与第一溶液泵的下端管路连接，第一溶液泵的上端管路与第一喷淋盘的左端管路连接。
优选的，双效吸收热泵单元具有高温蒸发器、低温蒸发器、高温吸收器和低温吸收器，溶液在双效吸收热泵单元进行两次蒸发与吸收，可以提高供热水的温升；所述压缩蒸发器设置在双效吸收热泵单元的吸收冷凝器内部，构成升温型双效吸收-压缩耦合模块。
优选的，所述余热换热器为水-水间壁式换热器、气-液间壁式换热器；所述压缩冷凝器为水-水间壁式换热器。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，通过低温热源水在余热换热器内与低温余热换热，可回收40℃以上的低温余热，将余热温度降低至20℃以下；余热换热器可以为不同类型的换热器，如水-水间壁式换热器、气液间壁式换热器，以回收不同类型的余热废热；供热水通过与低温吸收器、高温吸收器和压缩冷凝器换热，可将供热水换热至70℃以上。系统中双效吸收热泵单元与压缩热泵单元耦合，压缩热泵单元回收了双效吸收热泵单元冷凝器侧的放出的热量，使系统回收等量的余热时，输入能量更低，实现能量充分利用。本系统提高了余热的利用率，降低了能耗实现了节能减排，低温余热深度回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统的工作流程图；
图中：1低温吸收器、2低温蒸发器、3高温吸收器、4高温蒸发器、5发生器、6吸收冷凝器、7第一冷剂泵、8第二冷剂泵、9第一溶液换热器、10第二溶液换热器、11第一溶液泵、12第二溶液泵、13第一喷淋盘、14第二喷淋盘、15第三喷淋盘、16第四喷淋盘、17第五喷淋盘、18余热换热器、19第一隔板、20第二隔板、21第三隔板、22第四隔板、23第五隔板、24第六隔板、25第一挡水隔板、26第二挡水隔板、27压缩蒸发器、28压缩冷凝器、29压缩机、30节流阀。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的目的是提供一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，以解决上述现有技术存在的问题，系统的双效吸收热泵单元与压缩热泵单元进行耦合，仅利用传统蒸气压缩热泵50％的电能，将低品位热源实现高温度的热能输出，实现余热深度回收。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，系统由双效吸收热泵单元和压缩热泵单元通过管线连接组成；
双效吸收热泵单元包括低温吸收器1、低温蒸发器2、高温吸收器3、高温蒸发器4、发生器5、吸收冷凝器6、第一冷剂泵7、第二冷剂泵8、第一溶液换热器9、第二溶液换热器10、第一溶液泵11、第二溶液泵12、第一喷淋盘13、第二喷淋盘14、第三喷淋盘15、第四喷淋盘16、第五喷淋盘17、余热换热器18、第一隔板19、第二隔板20、第三隔板21、第四隔板22、第五隔板23、第六隔板24、第一挡水隔板25、第二挡水隔板26；压缩热泵单元包括压缩蒸发器27、压缩冷凝器28、压缩机29、节流阀30。
系统由第一隔板19、第二隔板20、第三隔板21和第四隔板22、第五隔板23、第六隔板24、第一挡水隔板25和第二挡水隔板26将双效吸收热泵单元分为六个腔室，第三隔板21上侧与第一挡水隔板25左侧的腔室为低温吸收器1，第三隔板21下侧与第六隔板24左侧的腔室为高温吸收器3，第三隔板21上侧与第一挡水隔板25右侧和第一隔板19左侧的腔室为低温蒸发器2，第五隔板23下侧与第六隔板24右侧和第二挡水隔板26左侧的腔室为发生器5，第四隔板22上侧与第二隔板20右侧的腔室为高温蒸发器4，第四隔板22下侧与第二挡水隔板26右侧的腔室为吸收冷凝器6。
系统包含由低温吸收器1、高温吸收器3和压缩冷凝器28的供热水连接管构成供热水循环回路A，和由发生器5、高温蒸发器4、低温蒸发器2、余热换热器18内部的低温水连接管构成低温热源水循环回路B，和由压缩蒸发器27、压缩冷凝器28、压缩机29、节流阀30的制冷剂连接管构成压缩热泵单元冷剂循环回路C，和由低温吸收器1、高温吸收器3、发生器5、低温蒸发器2、高温蒸发器4、吸收冷凝器6、第一冷剂泵7、第二冷剂泵8、第一溶液换热器9、第二溶液换热器10、第一喷淋盘13、第二喷淋盘14、第三喷淋盘15、第四喷淋盘16、第五喷淋盘17、第一溶液泵11、第二溶液泵12的溶液连接管路构成溶液循环回路D。
供热水循环回路A包含两条并联通路，第一通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与低温吸收器1的左上部端口管路连接，低温吸收器1的左下部端口管路与高温吸收器3的左上部端口管路连接，高温吸收器3的左下部端口管路经b点与供热水出口管路连接；第二通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与压缩冷凝器28的右上部端口管路连接，压缩冷凝器28的右下部端口管路经b点与供热水出口管路连接。
低温热源水循环回路B中各设备的连接方式为：余热换热器18的右下部端口管路与发生器5的左下部端口管路连接，发生器5的右上部端口管路与高温蒸发器4的左下部端口管路连接，高温蒸发器4的左上部端口管路与低温蒸发器2的右下部端口管路连接，低温蒸发器2的左上部端口管路与余热换热器18的右上部端口管路连接。
压缩热泵单元冷剂循环回路C中各设备的连接方式为：压缩机29的右端管路与压缩冷凝器28的左上部端口管路连接，压缩冷凝器28的左下部端口管路与节流阀30的右端管路连接，节流阀30的左端管路与压缩蒸发器27的右下部端口管路连接，压缩蒸发器27的右上部端口管路与压缩机29的左端管路连接。
溶液循环回路D中各设备的连接方式为：吸收冷凝器6的下端冷剂出口与第二冷剂泵8的上端管路连接，第二冷剂泵8的右端管路与第三喷淋盘15的右端管路连接，高温蒸发器4的下端冷剂出口与第一冷剂泵7的下端管路连接，第一冷剂泵7的上端管路与第二喷淋盘14的右端管路连接，吸收器1的左下端管路溶液出口与第一溶液换热器9的下端管路连接，第一溶液换热器9的右端管路与第二溶液换热器10的下端管路连接，第二溶液换热器10的右端管路与第五喷淋盘17的右端管路连接，发生器5的下端溶液出口与第二溶液换热器10的上端管路连接，第二溶液换热器10的左端管路与第二溶液泵12的右端管路连接，第二溶液泵12的左端管路与第四喷淋盘16的右端管路连接，高温吸收器3的下端溶液出口与第一溶液换热器9的上端管路连接，第一溶液换热器9的左端管路与第一溶液泵11的下端管路连接，第一溶液泵11的上端管路与第一喷淋盘13的左端管路连接。
供热水分为两条并联的通路，一条通路流经低温吸收器1、高温吸收器3，在吸收器内部进行换热，得到高温热水；另一条通路与压缩冷凝器28进行换热，吸收压缩热泵单元冷凝器放出的热量，然后与吸收器1流出的热水进行合并流出系统。第一通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与低温吸收器1的左上部端口管路连接，低温吸收器1的左下部端口管路与高温吸收器3的左上部端口管路连接，高温吸收器3的左下部端口管路经b点与供热水出口管路连接；第二通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与压缩冷凝器28的右上部端口管路连接，压缩冷凝器28的右下部端口管路经b点与供热水出口管路连接。
低温热源在余热换热器18内与低温余热进行换热升温，回收低温余热的热量，然后流入发生器5和高温蒸发器4、低温蒸发器2进行换热，为吸收热泵单元提供热量。吸收热泵单元的发生器5与高温蒸发器4、低温蒸发器2的低温热源水回路进行串联，低温热源水依次流过发生器5、高温蒸发器4、低温蒸发器2、余热换热器18。具体连接方式为：余热换热器的18右下部端口管路与发生器5的左下部端口管路连接，发生器5的右上部端口管路与高温蒸发器4的左下部端口管路连接，高温蒸发器4的左上部端口管路与低温蒸发器2的右下部端口管路连接，低温蒸发器2的左上部端口管路与余热换热器的18右上部端口管路连接构成低温热源水循环回路。
双效吸收热泵单元的溶液循环流程为：稀溶液在第一溶液换热器9和第二溶液换热器10中换热后进入发生器5进行发生过程，发生后的浓溶液进入第二溶液换热器10进行换热，再进入高温吸收器3内进行吸收，再流入第一溶液换热器9换热，换热后流入低温吸收器1内进行吸收过程。发生器5的气态冷剂进入吸收冷凝器6进行冷凝过程，冷凝之后产生的液态冷剂通过第二冷剂泵8进入高温蒸发器4内部，一部分液态冷剂在高温蒸发器4内部完成蒸发过程后进入低温蒸发器2，另一部分气态态冷剂直接进入高温吸收器3内进行吸收，低温蒸发器2中的液态冷剂完成蒸发过程后进入低温吸收器1进行吸收过程形成冷剂循环。
压缩热泵单元冷剂循环流程为：压缩机29内的气态冷剂进入压缩冷凝器28进行冷凝，冷凝后的液态冷剂进入节流阀30进行节流，节流后的液态冷剂再进入压缩蒸发器27内蒸发，蒸发后产生的气态冷剂进入进入压缩机29内完成压缩过程，形成冷剂循环。
本发明能够实现提高余热的利用率、降低系统能耗，实现节能减排，低温余热深度回收。
本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：包括通过管线连接的双效吸收热泵单元和压缩热泵单元；
所述双效吸收热泵单元包括低温吸收器、低温蒸发器、高温吸收器、高温蒸发器、发生器、吸收冷凝器和余热换热器，所述压缩热泵单元包括压缩蒸发器、压缩冷凝器、压缩机和节流阀；
所述低温吸收器、高温吸收器和压缩冷凝器的供热水连接管构成供热水循环回路A；所述发生器、高温蒸发器、低温蒸发器和余热换热器内部的低温水连接管构成低温热源水循环回路B；所述压缩蒸发器、压缩冷凝器、压缩机和节流阀的制冷剂连接管构成压缩热泵单元冷剂循环回路C；所述低温吸收器、高温吸收器、发生器、低温蒸发器、高温蒸发器和吸收冷凝器的溶液连接管路构成溶液循环回路D。
2.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板、第五隔板、第六隔板、第一挡水隔板和第二挡水隔板将所述双效吸收热泵单元分为六个腔室，第三隔板上侧与第一挡水隔板左侧的腔室为低温吸收器，第三隔板下侧与第六隔板左侧的腔室为高温吸收器，第三隔板上侧、第一挡水隔板右侧和第一隔板左侧的腔室为低温蒸发器，第五隔板下侧、第六隔板右侧和第二挡水隔板左侧的腔室为发生器，第四隔板上侧与第二隔板右侧的腔室为高温蒸发器，第四隔板下侧与第二挡水隔板右侧的腔室为吸收冷凝器。
3.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：所述供热水循环回路A包含两条并联通路，
第一通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与低温吸收器的左上部端口管路连接，低温吸收器的左下部端口管路与高温吸收器的左上部端口管路连接，高温吸收器的左下部端口管路经b点与供热水出口管路连接；
第二通路中各设备的连接方式为：供热水进水管路经a点与压缩冷凝器的右上部端口管路连接，压缩冷凝器的右下部端口管路经b点与供热水出口管路连接。
4.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：所述低温热源水循环回路B中各设备的连接方式为：余热换热器的右下部端口管路与发生器的左下部端口管路连接，发生器的右上部端口管路与高温蒸发器的左下部端口管路连接，高温蒸发器的左上部端口管路与低温蒸发器的右下部端口管路连接，低温蒸发器的左上部端口管路与余热换热器的右上部端口管路连接。
5.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：所述压缩热泵单元冷剂循环回路C中各设备的连接方式为：压缩机的右端管路与压缩冷凝器的左上部端口管路连接，压缩冷凝器的左下部端口管路与节流阀的右端管路连接，节流阀的左端管路与压缩蒸发器的右下部端口管路连接，压缩蒸发器的右上部端口管路与压缩机的左端管路连接。
6.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：所述溶液循环回路D中各设备的连接方式为：吸收冷凝器的下端冷剂出口与第二冷剂泵的上端管路连接，第二冷剂泵的右端管路与第三喷淋盘的右端管路连接，高温蒸发器的下端冷剂出口与第一冷剂泵的下端管路连接，第一冷剂泵的上端管路与第二喷淋盘的右端管路连接，吸收器的左下端管路溶液出口与第一溶液换热器的下端管路连接，第一溶液换热器的右端管路与第二溶液换热器的下端管路连接，第二溶液换热器的右端管路与第五喷淋盘的右端管路连接，发生器的下端溶液出口与第二溶液换热器的上端管路连接，第二溶液换热器的左端管路与第二溶液泵的右端管路连接，第二溶液泵的左端管路与第四喷淋盘的右端管路连接，高温吸收器的下端溶液出口与第一溶液换热器的上端管路连接，第一溶液换热器的左端管路与第一溶液泵的下端管路连接，第一溶液泵的上端管路与第一喷淋盘的左端管路连接。
7.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：所述压缩蒸发器设置在双效吸收热泵单元的吸收冷凝器内部，构成升温型双效吸收-压缩耦合模块。
8.根据权利要求1所述的升温型双效吸收-压缩耦合热泵余热回收系统，其特征在于：所述余热换热器为水-水间壁式换热器、气-液间壁式换热器；所述压缩冷凝器为水-水间壁式换热器。
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