CN111964301B - 一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器 - Google Patents

一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于节能领域的一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器；其中发生器热水管路正向与各级发生器相连，蒸发器热水管路反向与各级蒸发器相连；发生器热水管路出口与水水板换热水管路总进口相连，水水板换热水管路总出口与蒸发器热水管路进口相连；水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连；各级的分区冷水管路进口分两路，其中一路与冷凝器和吸收器相连，另一路与水水板换冷侧的相连，两路汇合至各级的分区冷水管路出口。本发明通过多级独立的吸收式换热流程和多级独立的冷水管路，实现了对多个独立二次水路加热的目的，并且多个二次水路均具备独立调节流量、温度、压力条件相互不影响，避免了各个不同压力水路之间出现的串压情况。

Description

一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器
技术领域
本发明属于节能技术领域，具体为一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器。
背景技术
溴化锂吸收式换热器是一种全新的换热设备，目前被广泛应用于北方地区的集中供热系统当中，完成末端热力站一次网高温热水向二次网入户热水的换热过程，相比采用各类常规换热器的传统系统，采用吸收式换热器可将一次网回水温度大幅降低，提高管网供回水温差和供热能力，实现清洁供暖。由于二次网是连接热力站与各个换热区域或楼栋的管网，需要分别满足不同建筑高度区别以及建筑功能差异带来的不同供热需求，通常二次网需要根据水压分为高、中、低区分区供热，同时也根据建筑功能进行分区供热，这使得采用常规各类换热器以及已有的吸收式换热器供热时，每个热力站需要安装多套换热设备，每套换热设备仅对一个分区进行供热，由于吸收式换热器的初投资较高、机组占地较大，很多热力站并不具备安装多套换热设备的经济条件和场地条件，这大大限制了吸收式换热器的推广，延缓了清洁供暖改造的进程。
因此需要采用一台设备实现多区域独立供热需要满足两方面的要求：1.该设备应支持多股不同温度、不同压力二次水同时输入、输出，多股水之间应没有温度、压力或流量上的相互影响，实现绝对的独立可控。这里针对压力独立的要求非常严格，为了保证各个不同压力水路之间永不出现串压情况，多股二次水回路之间不能存在管路物理连接，因为即使质量很好的阀门或减压装置也不可能完全保证压力的独立。2. 该设备应支持吸收式换热器的开机条件，即在供暖初期启动溶液循环之前可通过简单的常规换热将每股二次水的温度提高，以防止溶液循环后出现瞬间结晶故障。目前，已有的各种吸收式换热器专利（如专利CN 201710641952.5、专利CN201910360578.0、专利CN201610425770.X）均无法同时满足上述两个要求。
为此，本申请提出一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器，设计了多级独立的吸收式换热流程，包含多个独立的外部冷水管路输入输出，并通过外部热水管路将多个独立循环连接为一个整体，在实现热水水温梯级降低以提高机组性能的同时，实现多股冷水水路温度、流量、压力的相互独立，在供热初期可通过每级独立吸收式换热循环内部的水水换热器在不开启溶液循环之前对冷水进行初步加热以防止结晶。以满足采用一台吸收式换热器设备实现多区域独立供热的两个要求。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器，其特征在于，所述吸收式换热器包括：p级内部独立的吸收式换热流程、发生器热水管路、蒸发器热水管路、水水板换热水管路和p级独立的冷水管路，其中2≤p≤10，各级吸收式循环中的蒸发压力依次逐级升高；发生器热水管路正向与各级发生器相连，蒸发器热水管路反向与各级蒸发器相连；发生器热水管路出口与水水板换热水管路总进口相连，水水板换热水管路总出口与蒸发器热水管路进口相连；水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连；各级的分区冷水管路进口分两路，其中一路与冷凝器和吸收器相连，另一路与水水板换冷侧的相连，两路汇合至各级的分区冷水管路出口。
所述水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连的方式分为：全并联方式、正向串联方式和反向串联方式三种，其中：
全并联方式为：水水板换热水管路总进口分为p路，每路分别连接每一级水水板换热侧进口，每一级水水板换热侧出口再汇合，之后连接水水板换热水管路总出口；
正向串联方式为：水水板换热水管路总进口按照蒸发压力由低至高的顺序将各级水水板换顺序联通，之后连接水水板换热水管路总出口；
反向串联方式为：水水板换热水管路总进口按照蒸发压力由高至低的顺序将各级水水板换顺序联通，之后连接水水板换热水管路总出口。
当所述水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连的方式分为全并联方式时，所述吸收式换热器还包括：q级小分区热水板换以及q级独立的小分区热水管路及小分区冷水管路，其中1≤q≤5，各级小分区热水板换冷侧的进口通过各小分区冷水进口与冷却水相连。
冷水管路中与冷凝器和吸收器相连的一路的连接方式分为：并联方式、吸收器为入口的串联方式和冷凝器为入口的串联方式三种，其中：
并联方式为：分为并联的两支路，一支路连接该级冷凝器、另一支路连接该级吸收器，两路的出口汇合；
吸收器为入口的串联方式为：依次连接吸收器和冷凝器；
冷凝器为入口的串联方式为：依次连接冷凝器和吸收器。
本发明的有益效果在于：
1. 通过多级独立的吸收式换热流程和多级独立的冷水管路（用于供热系统时也就是独立的二次水管路），实现了对多个独立二次水路加热的目的，并且多个二次水路均具备独立调节流量、温度、压力条件，不存在相互影响，避免了各个不同压力水路之间出现的串压情况。
2. 通过独立的吸收式换热流程，每级存在独立的水水板换，可在机器启动初期在不开启溶液循环和冷剂水循环的条件下，仅通过每级的水水板换实现对冷水的加热过程，将二次水温度提升至30℃以上，以防止溶液循环后出现溶液结晶问题。
3. 通过多级独立的吸收式换热流程，使热水在多级发生器、多级蒸发器实现水温多级梯级降低，可有效提高吸收式换热器性能。
4. 实现了仅通过一台设备即可为多分区独立供热，减少设备数量，降低初投资及采用吸收式换热器供热所需的占地面积。
5. 在供暖期间如果机组真空侧溶液及冷剂水循环需要故障检修，可采用每级独立的水水板换对各级冷水加热，保证机组连续供暖的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明中独立吸收式换热流程（溶液循环、冷剂水循环）及独立冷水管路（采用吸收器为入口的串联方式）的示意图；
图3为水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连的全并联方式示意图；
图4为水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连的正向串联方式示意图；
图5为水水板换热水管路与各级水水板换热侧相连的反向串联方式示意图；
图6为本发明实施例4的结构示意图；
图7为本发明实施例5的结构示意图；
图8为本发明实施例6的结构示意图。
其中：
1-发生器，2-冷凝器，3-吸收器，4-蒸发器，5-溶液换热器，6-水水板换，7-发生器热水管路出口，8-水水板换热水管路进口，9-水水板换热水管路出口，10-蒸发器热水管路进口，11-小分区热水板换，101-第一级发生器，102-第二级发生器，110-第十级发生器，401-第一级蒸发器，402-第二级蒸发器，410-第十级蒸发器，601-第一级水水板换，602-第二级水水板换，610-第十级水水板换，1101-第一级小分区热水板换，1102-第二级小分区热水板换，1105-第五级小分区热水板换 ，1201-第一分区冷水出口，1202-第二分区冷水出口，1210-第十分区冷水出口，1211-第一小分区冷水出口，1212-第二小分区冷水出口，1215-第五小分区冷水出口，1301-第一分区冷水进口，1302-第二分区冷水进口，1310-第十分区冷水进口，1311-第一小分区冷水进口，1312-第二小分区冷水进口，1315-第五小分区冷水进口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1~图3所示的本发明一种可实现多区域独立供热的多级高效大温差吸收式换热器（热泵）的实施例1，包括：p级内部独立的吸收式换热流程、发生器热水管路、蒸发器热水管路、水水板换热水管路和p级独立的冷水管路，其中2≤p≤10，各级吸收式循环中的蒸发压力依次逐级升高；即各级蒸发器4的蒸发温度（即腔体内的饱和水温度）依次增加；发生器热水管路正向与各级发生器1相连，蒸发器热水管路反向与各级蒸发器4相连，其中按蒸发压力逐级提高的方向进行的连接为正向，反之为反向；发生器热水管路出口7与水水板换热水管路总进口8相连，水水板换热水管路总出口9与蒸发器热水管路进口10相连；水水板换热水管路与各级水水板换6热侧相连；各级的分区冷水管路进口分两路，其中一路与冷凝器2和吸收器3相连，另一路与水水板换6冷侧的相连，两路汇合至各级的分区冷水管路出口。
由于每级的分区冷水管路与其它级的分区冷水管路间相对独立，因此可实现温度、流量、压力独立可调。同时，由于每级独立的吸收式换热流程包含独立的水水板换6，在启机过程中允许在不启动溶液和冷剂水循环的条件下，仅通过每级的水水板换6为该级的冷水加热并使其温度升高，以防止溶液循环后出现结晶问题。且在供暖期间机组真空侧溶液及冷剂水循环需要检修时，可采用各级的水水板换6独立对各级冷水进行加热，满足机组检修时各级的供热需求。
水水板换热水管路与各级水水板换6热侧相连的方式分为：全并联方式、正向串联方式和反向串联方式三种，其中：
全并联方式为：水水板换热水管路总进口8分为p路（2≤p≤10），每路分别连接每一级水水板换6热侧进口，每一级水水板换6热侧出口再汇合，之后连接水水板换热水管路总出口9；
正向串联方式为：水水板换热水管路总进口8按照蒸发压力由低至高的顺序将各级水水板换6顺序联通，之后连接水水板换热水管路总出口9；
反向串联方式为：水水板换热水管路总进口8按照蒸发压力由高至低的顺序将各级水水板换6顺序联通，之后连接水水板换热水管路总出口9。
冷水管路中与冷凝器2和吸收器3相连的一路的连接方式分为：并联方式、吸收器为入口的串联方式和冷凝器为入口的串联方式三种，其中：
并联方式为：分为并联的两支路，一支路连接该级冷凝器2、另一支路连接该级吸收器3，两路的出口汇合后再与水水板换6冷侧的出口汇合至各级的分区冷水管路出口；
吸收器为入口的串联方式为：依次连接吸收器3和冷凝器2，出口与水水板换6冷侧的出口汇合至各级的分区冷水管路出口；
冷凝器为入口的串联方式为：依次连接冷凝器2和吸收器3，出口与水水板换6冷侧的出口汇合至各级的分区冷水管路出口。
在实施例1中p＝10，即包括10级的发生器1，10级的冷凝器2，10级的吸收器3，10级蒸发器4，10级的溶液换热器5和10级水水板换6；
发生器热水管路内流动的高温热水依次经过第1级的第一级发生器101、第2级的第二级发生器102…第9级(第p-1级)的第九级发生器（图中未示出）和第10级(第p级)的第十级发生器120放热后由发生器热水管路出口7流至水水板换热水管路总进口8；随后经水水板换热水管路通过各级水水板换6热侧吸热，吸热后的热由水水板换热水管路总出口9流至蒸发器热水管路进口10；蒸发器热水管路进口10内流动的低温热水依次经过第10级(第p级)的第十级蒸发器410、第9级(第p-1级)的第九级蒸发器…第2级的第二级蒸发器402和第1级的第一级蒸发器401放热后排出；冷却水管路内流动的冷却水先为p路进入每一级吸收式换热流程中分两路吸热，其中一路经水水板换6冷侧吸热后与另一路汇合并排出，另一路进入吸收器3和冷凝器2吸热。
在实施例1中，各级的分区冷水管路中与冷凝器2和吸收器3相连的方式为：吸收器为入口的串联方式；水水板换热水管路与各级水水板换6热侧相连的方式分为：全并联方式。
在实施例1中，经水水板换热水管路通过各级水水板换6热侧吸热的流程为：由水水板换热水管路总进口8进入的热水分为10路，分别与第一级水水板换601、第二级水水板换602、…、第九级水水板换和第十级水水板换610的热侧进口相连，随后各水水板换热侧出口流出再汇合至水水板换热水管路总出口9并排出；
在实施例1中，在冷水管路中进入吸收器3、冷凝器2和水水板换6放热的流程为：由第一分区冷水进口1301、第二分区冷水进口1302、…、第九分区冷水进口、第十分区冷水进口1310进入后，在各级的吸收器3的入口之前分一路进入水水板换6的冷侧进水口，另一路顺序经过吸收器3和冷凝器2吸热，随后在冷凝器2的出口与水水板换6的冷侧出水口汇合至各级的分区冷水出口（第一分区冷水出口1201、第二分区冷水出口1202、…、第九分区冷水出口、第十分区冷水出口1210）并排出。
如图4所示的本发明实施例2，未描述部分与实施例1相同，
在实施例2中，水水板换热水管路与各级水水板换6热侧相连的方式分为：正向串联方式；
在实施例2中，经水水板换热水管路通过各级水水板换6热侧吸热的流程为：由水水板换热水管路总进口8进入的热水按照蒸发压力由低至高的顺序，依次进入第一级水水板换601、第二级水水板换602、…、第九级水水板换和第十级水水板换610的热侧进口并换热，随后由水水板换热水管路总出口9排出。
如图5所示的本发明实施例3，未描述部分与实施例1相同，
在实施例3中，水水板换热水管路与各级水水板换6热侧相连的方式分为：反向串联方式；
在实施例3中，经水水板换热水管路通过各级水水板换6热侧吸热的流程为：由水水板换热水管路总进口8进入的热水按照蒸发压力由高至低的顺序，依次进入第十级水水板换610、第九级水水板换、…、第二级水水板换602和第一级水水板换601的热侧进口并换热，随后由水水板换热水管路总出口9排出。
如图6所示的本发明实施例4，未描述部分与实施例1相同，
在实施例4中，冷水管路中与冷凝器2和吸收器3相连的一路的连接方式分为：并联方式；
在实施例4中，在冷水管路中进入吸收器3、冷凝器2和水水板换6放热的流程为：由第一分区冷水进口1301、第二分区冷水进口1302、…、第九分区冷水进口、第十分区冷水进口1310进入后，在各级的吸收器3的入口之前分三路，一路进入该级的水水板换6的冷侧进水口吸热、一路进入该级的吸收器3吸热，最后一路进入该级的冷凝器2吸热；冷凝器2的出口、吸收器3的出口和水水板换6的冷侧出水口汇合至各级的分区冷水出口（第一分区冷水出口1201、第二分区冷水出口1202、…、第九分区冷水出口、第十分区冷水出口1210）并排出。
如图7所示的本发明实施例5，未描述部分与实施例1相同，
在实施例5中，冷水管路中与冷凝器2和吸收器3相连的一路的连接方式分为：冷凝器为入口的串联方式；
在实施例5中，在冷水管路中进入吸收器3、冷凝器2和水水板换6放热的流程为：由第一分区冷水进口1301、第二分区冷水进口1302、…、第九分区冷水进口、第十分区冷水进口1310进入后，在各级的吸收器3的入口之前分一路进入水水板换6的冷侧进水口，另一路顺序经过冷凝器2和吸收器3吸热，随后在吸收器3的出口与水水板换6的冷侧出水口汇合至各级的分区冷水出口（第一分区冷水出口1201、第二分区冷水出口1202、…、第九分区冷水出口、第十分区冷水出口1210）并排出。
如图8所示的本发明实施例6，未描述部分与实施例1相同，
多级高效大温差吸收式换热器还包括：q级小分区热水板换11以及q级独立的小分区热水管路及冷水管路，其中1≤q≤5；各级小分区热水板换冷侧的进口和出口分别与小分区冷水进口和与小分区冷水出口相连，由小分区冷水进口进入的自然水经各级小分区热水板换的冷侧吸热后，由小分区冷水出口排出；各级小分区热水板换的热侧与各级水水板换6热侧相连的方式也为全并联方式，即水水板换热水管路总进口8后分为p+q路，分别连接每一级水水板换6热侧进口，以及小分区热水板换11热侧进口，各级水水板换6热侧出口和各级小分区热水板换11热侧出口一并汇合至水水板换热水管路总出口9；
具体在实施例6中，q=5，即水水板换热水管路通过各级小分区热水板换11热侧和各级水水板换放热的流程为：由水水板换热水管路总进口8进入的热水分为并联的15路，分别与第一级水水板换601、第二级水水板换602、…、第九级水水板换、第十级水水板换610、第一级小分区热水板换1101、第二级小分区热水板换1102、…、第五级小分区热水板换1105的热侧进口进入并放热，随后各水水板换热侧出口和各小分区热水板换热侧出口流出后，一并再汇合至水水板换热水管路总出口9并排出；由第一小分区冷水出口1211、第二小分区冷水出口1212、…、第五小分区冷水出口1215进入的冷却水，分别进入第一级小分区热水板换1101、第二级小分区热水板换1102、…、第五级小分区热水板换1105的冷侧吸热后，由第一小分区冷水进口1311、第二小分区冷水进口1312、…、第五小分区冷水进口1315排出。
由于各小分区热水板换11的热侧入口设置于水水板换热水管路总进口8的出口之后，与各水水板换6的入口属于并联关系，且各小分区热水板换11的冷侧均单独进水；因此在本实施例中，当任意一个级别的吸收式换热器换热量较小的话，可以用小分区热水板换11替换该级别的吸收式换热器。

Claims (4)

1.一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器，其特征在于，所述吸收式换热器包括：p级内部独立的吸收式换热流程、发生器热水管路、蒸发器热水管路、水水板换热水管路和p级独立的冷水管路，其中2≤p≤10，各级吸收式循环中的蒸发压力依次逐级升高；发生器热水管路正向与各级发生器(1)相连，蒸发器热水管路反向与各级蒸发器(4)相连；发生器热水管路出口(7)与水水板换热水管路总进口(8)相连，水水板换热水管路总出口(9)与蒸发器热水管路进口(10)相连；水水板换热水管路与各级水水板换(6)热侧相连；各级的分区冷水管路进口分两路，其中一路与冷凝器(2)和吸收器(3)相连，另一路与水水板换(6)冷侧的相连，两路汇合至各级的分区冷水管路出口。
2.根据权利要求1所述的一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器，其特征在于，所述水水板换热水管路与各级水水板换(6)热侧相连的方式分为：全并联方式、正向串联方式和反向串联方式三种，其中：
全并联方式为：水水板换热水管路总进口(8)分为p路，每路分别连接每一级水水板换(6)热侧进口，每一级水水板换(6)热侧出口再汇合，之后连接水水板换热水管路总出口(9)；
正向串联方式为：水水板换热水管路总进口(8)按照蒸发压力由低至高的顺序将各级水水板换(6)顺序联通，之后连接水水板换热水管路总出口(9)；
反向串联方式为：水水板换热水管路总进口(8)按照蒸发压力由高至低的顺序将各级水水板换(6)顺序联通，之后连接水水板换热水管路总出口(9)。
3.根据权利要求2所述的一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器，其特征在于，当所述水水板换热水管路与各级水水板换(6)热侧相连的方式分为全并联方式时，所述吸收式换热器还包括：q级小分区热水板换(11)、q级独立的小分区热水管路及小分区冷水管路，其中1≤q≤5，各级小分区热水板换冷侧的进口通过各小分区冷水进口与冷却水相连。
4.根据权利要求1所述的一种可实现多区域独立供热的吸收式换热器，其特征在于，冷水管路中与冷凝器(2)和吸收器(3)相连的一路的连接方式分为：并联方式、吸收器为入口的串联方式和冷凝器为入口的串联方式三种，其中：
并联方式为：分为并联的两支路，一支路连接该级冷凝器(2)、另一支路连接该级吸收器(3)，两路的出口汇合；
吸收器为入口的串联方式为：依次连接吸收器(3)和冷凝器(2)；
冷凝器为入口的串联方式为：依次连接冷凝器(2)和吸收器(3)。
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