CN1804510A

CN1804510A - 单－双效吸收式热泵系统

Info

Publication number: CN1804510A
Application number: CN 200610042305
Authority: CN
Inventors: 李华玉; 李彦明; 李凤名; 孟光范; 姜秀华
Original assignee: 李华玉
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-07-19

Abstract

本发明提供了一种利用余热的单－双效吸收式热泵，属于低温余热利用节能技术领域。高压发生器通过管线分别连接到低压发生器和冷凝器，低压发生器也与冷凝器相连，冷凝器通过节流阀与蒸发器相连接，蒸发器通过管线经吸收器再连到高压发生器和/或连接低压发生器。高压发生器连接蒸汽锅炉(或燃气)和凝水热交换器。根据稀溶液进入高、低压发生器的方式不同，可以组成串联流程、并联流程、串并联流程、倒串联流程。用于供热需求温度变化较大的场合，具有比单效热泵系统更好的节能效益。也可以采用单效热泵机组和双效热泵机组组成并联、切换运行的系统，是单－双效吸收式热泵的特殊形式。当用热温度低时，按双效模式运行；用热温度高时，按单效模式运行。

Description

单-双效吸收式热泵系统

技术领域：

本发明属于供热工程中低温余热利用节能技术领域。

背景技术：

余热利用工程中，热泵具有很好的节能、环保效益而得到应用和重视。但现行的吸收式热泵供热系统，在用户需求较高的温度时，热泵机组设计成单效模式。很多时候，用户的用热是变化的，如冬季采暖——供暖初期和末期，用户需求的负荷小，供热温度低；在供暖中期，用户需求的负荷大，供热温度高，需要进行负荷调整以适应需求。

对于单效热泵，由于其高品位的驱动热只有得到一次应用，相对于双效模式，其节能效益低。如果将设备设计成单-双效热泵机组，当用户需求温度高时以单效模式运行，当用户需求温度低时以双效模式运行，则将会得到更好的节能、环保和经济效益。

发明内容：

本发明的目的是要提供一种单-双效吸收式热泵，以进一步利用余热资源，提高吸收式热泵的节能潜力。

本发明的目的是这样实现的，由高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀、高温溶液热交换器、凝水热交换器、低温溶液热交换器、冷剂泵、溶液泵、燃烧室等组成，高压发生器通过管线分别连接到低压发生器和冷凝器，低压发生器也与冷凝器相连，冷凝器通过节流阀与蒸发器相连接，蒸发器通过管线经吸收器再连到高压发生器和/或连接低压发生器。高压发生器连接蒸汽锅炉(或燃气)和凝水热交换器。

第一类吸收式热泵按照单效模式运行时供热温度高，但热力系数相对较低；在用户用热需求温度有变化时，热泵供热参数只能以用户需求的最高温度为设计温度，在用户用热需求温度低时，也只能以单效模式运行；按照双效模式运行时供热温度低，但热力系数相对较高。此时若双效热泵能够满足温度需求，热泵按双效模式运行，其节能率会更高。本发明充分考虑了上述因素，开发了单-双效吸收式热泵机组，应用于用户供热需求参数(温度)变化较大的场合，具有比单效热泵系统更好的节能效益。在用户用热温度低时，装置按照双效模式运行；在用户用热温度高时，装置按照单效模式运行。这可使机组(系统)始终运行在高节能率下，提高了设备和资源的利用率。

本发明特别适合于冬季采暖——在采暖初期和末期以双效模式运行，采暖中期则以单效模式运行，克服了供暖过程中机组模式单一化、运行效率低的缺点。

附图说明：

图1是本发明提供的并联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图2是本发明提供的串并联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图3是本发明提供的串联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图4是本发明提供的倒串联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图5是本发明提供的并联直燃型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图6是本发明提供的串并联直燃型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图7是本发明提供的串联直燃型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图8是本发明提供的倒串联直燃型单-双效吸收式热泵流程示意图。

图9是本发明提供的单效和双效吸收式热泵组成的并联流程示意图。

图中，1-高压发生器，2-低压发生器，3-冷凝器，4-蒸发器，5-吸收器，6-节流阀，7-高温溶液热交换器，8-凝水热交换器，9-低温溶液热交换器，10-冷剂泵，11-溶液泵，12-溶液泵，13-燃烧室，I为单效热泵机组，II为双效热泵机组，F1～F12为控制阀。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例来详细描述本发明。

双效模式的工作原理为：在高压发生器中，稀溶液被驱动热源加热，在较高的发生压力下产生冷剂蒸汽，因该蒸汽具有较高的饱和温度，又被通入低压发生器作为热源，使低压发生器产生冷剂蒸汽。在制冷剂回路中，高压发生器中产生的冷剂蒸汽，在低压发生器中加热溶液后，凝结成冷剂水，经节流减压后进入冷凝器，与低压发生器中产生的冷剂蒸汽一起被冷凝器管内的冷却水冷却凝结成冷剂水。冷凝器中的冷剂水节流后进入蒸发器，经冷剂泵输送，喷淋在蒸发器管簇上，吸取余热水热量而蒸发，产生的冷剂蒸汽流入吸收器。自高压发生器和低压发生器流出的浓溶液，分别进入高温热交换器和低温热交换器，在其中加热进入高压发生器和低压发生器的稀溶液，温度降低后与吸收器中的稀溶液混合成中间质量分数的溶液，喷淋在吸收器管簇上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽成为稀溶液。流出吸收器的稀溶液按并联流程分别送往高、低压发生器。

单效模式的工作原理为：高压发生器中产生的冷剂蒸汽直接进入冷凝器凝结为冷剂水，经节流后进入蒸发器，吸取余热水热量蒸发，产生的冷剂蒸汽流入吸收器。高压发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器，吸收由蒸发器产生的冷剂蒸气，形成稀溶液，用泵将稀溶液输送至发生器，重新加热，形成浓溶液。

根据稀溶液进入高、低压发生器的方式不同，机组又可分为串联流程、并联流程，串并联流程、倒串联流程。

图1所示是本发明提供的并联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1通过管线分别连接到低压发生器2和冷凝器3，低压发生器2也连接到冷凝器3，冷凝器3通过节流阀6连接蒸发器4，蒸发器4通过管线连接到吸收器5，吸收器5出口管线分成两路，一路连接到高温溶液热交换器7再到高压发生器1，另一路连接到低温溶液热交换器9再经过凝水热交换器8连到低压发生器2。高、低压发生器的回路分别通过高、低温溶液热交换器再回到吸收器，高压发生器连接蒸汽锅炉和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温蒸汽的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F3、F4，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F3，关闭阀门F2、F4，机组按照单效模式运行。

图2所示是本发明提供的串并联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，吸收器5出口管线连接低温溶液热交换器9后分成两路，一路连接到高温溶液热交换器7再到高压发生器1，另一路连接到低压发生器2。低压发生器2的回路通过低温溶液热交换器9再回到吸收器5，高压发生器1的回路经过高温溶液热交换器7后分两路，一路连到低温溶液热交换器9再连到吸收器5，另一路再与低压发生器2连接。高压发生器连接蒸汽锅炉和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温蒸汽的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F5、F6，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F6，关闭阀门F2、F5，机组按照单效模式运行。

图3所示是本发明提供的串联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，吸收器5出口管线连接低温溶液热交换器9后再串联连接高温溶液热交换器7连到高压发生器1，高压发生器1的回路经过高温溶液热交换器7后分两路，一路连到低温溶液热交换器9再连到吸收器5，另一路再与低压发生器2连接。高压发生器连接蒸汽锅炉和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温蒸汽的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F7、F8，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F8，关闭阀门F2、F7，机组按照单效模式运行。

图4所示是本发明提供的倒串联蒸汽型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，吸收器5出口管线连接低温溶液热交换器9后分两路，一路连接高压发生器1，另一路连接低压发生器2。高压发生器1的回路分两路，一路连接高温溶液热交换器7后再低温溶液热交换器9后回到吸收器5，另一路直接连接低温溶液热交换器9后回到吸收器5。低压发生器2的回路连接高温溶液热交换器7后再连到高压发生器1。高压发生器连接蒸汽锅炉和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温蒸汽的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F9、F10，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F10，关闭阀门F2、F9，机组按照单效模式运行。

图5所示是本发明提供的并联直燃型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，高压发生器1为燃气型。吸收器5的出口管线分成两路，一路连接到高温溶液热交换器7再到高压发生器1，另一路连接到低温溶液热交换器9再连到低压发生器2。高、低压发生器的回路分别通过高、低温溶液热交换器再回到吸收器，高压发生器连接燃气和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温燃气的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F3、F4，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F3，关闭阀门F2、F4，机组按照单效模式运行。

图6所示是本发明提供的串并联直燃型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，高压发生器1为燃气型。吸收器5出口管线连接低温溶液热交换器9后分成两路，一路连接到凝水热交换器8再到高压发生器1，另一路连接到低压发生器2。低压发生器2的回路通过低温溶液热交换器9再回到吸收器5，高压发生器1的回路经过凝水热交换器8后分两路，一路连到低温溶液热交换器9再回到吸收器5，另一路再与低压发生器2连接。高压发生器连接燃气和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温燃气的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F5、F6，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F6，关闭阀门F2、F5，机组按照单效模式运行。

图7所示是本发明提供的串联直燃型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，高压发生器1为燃气型。吸收器5出口管线连接低温溶液热交换器9后再串联连接凝水热交换器8后与高压发生器1相连，高压发生器1的回路经过凝水热交换器8后分两路，一路连到低温溶液热交换器9再回到吸收器5，另一路再与低压发生器2连接，低压发生器2的回路连到低温溶液热交换器9再回到吸收器5。高压发生器连接燃气和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温燃气的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F7、F8，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F8，关闭阀门F2、F7，机组按照单效模式运行。

图8所示是本发明提供的倒串联直燃型单-双效吸收式热泵流程，高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4和吸收器5之间的连接与图1所示流程相同，高压发生器1为燃气型。吸收器5出口管线连接低温溶液热交换器9后分两路，一路连接高压发生器1，另一路连接低压发生器2。高压发生器1的回路分两路，一路连接高温溶液热交换器7后再低温溶液热交换器9后回到吸收器5，另一路直接连接低温溶液热交换器9后回到吸收器5。低压发生器2的回路连接高温溶液热交换器7后再连到高压发生器1。高压发生器连接燃气和凝水热交换器。该系统采用换热器将余热资源的热量传到清水侧，利用循环水泵将清水直接引入热泵系统。在高温燃气的驱动下，单-双效吸收式热泵提取清水中的热，连同热泵的驱动热一起对外供热。根据不同的供热要求，在热用户需求温度低时，打开阀门F2、F9、F10，关闭阀门F1，机组按双效模式运行。在热用户需求温度高时，打开阀门F1、F10，关闭阀门F2、F9，机组按照单效模式运行。

图9所示是本发明提供的单效和双效吸收式热泵组成的并联流程，I为单效热泵机组，II为双效热泵机组。

单效热泵机组和双效热泵机组通过管线都分别连接到余热换热器、驱动锅炉和供热管网中，二者可以独立运行，也可共同运行：

打开阀门F1、F2、F5、F6、F11、F12关闭阀门F3、F4、F7、F8、F9、F10，单效热泵机组运行，双效热泵机组停运。

打开阀门F3、F4、F7、F8、F9、F10关闭阀门F1、F2、F5、F6、F11、F12，双效热泵机组运行，单效热泵机组停运。

打开所有的阀门，单效机组和双效机组同时运行。

采用本发明所提供的单-双效吸收式热泵，可以实现以下效果：

①余热利用，节能环保；

②比较单效热泵机组，在尽可能长的时间里、最大限度地利用余热；

③可根据不同的情况，采用不同的循环流程；

④单-双效并存，调节灵活，针对不同时期，合理用热，达到最佳节能效果；

⑤安全系数高，有利于安全生产；

⑥降低职工劳动强度，减少燃料消耗，降低环境污染。

Claims

1.一种利用余热的单—双效吸收式热泵，包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀、控制阀门、高温溶液热交换器、凝水热交换器、低温溶液热交换器、冷剂泵、溶液泵、热源，其特征是高压发生器通过管线分别连接到低压发生器和冷凝器，低压发生器也与冷凝器相连，冷凝器通过节流阀与蒸发器相连接，蒸发器出口管线经吸收器再连接到高压发生器和/或连接低压发生器，高压发生器连接热源和凝水热交换器，根据稀溶液进入高、低压发生器的方式不同，可以组成串联流程、并联流程、串并联流程、倒串联流程；当用户用热温度低时，按双效模式运行；用户用热温度高时，按单效模式运行；也可以采用单效热泵机组和双效热泵机组组成并联、切换运行的系统，是单—双效吸收式热泵的特殊形式。

2.根据权利要求1所述的单—双效吸收式热泵，其特征是所说的串联流程是吸收器出口管线连接低温溶液热交换器后再串联连接高温溶液热交换器连到高压发生器，高压发生器的回路经过高温溶液热交换器后分两路，一路连到低温溶液热交换器再连到吸收器，另一路再与低压发生器连接。

3.根据权利要求1所述的单—双效吸收式热泵，其特征是所说的并联流程是吸收器出口管线分成两路，一路连接到高温溶液热交换器再到高压发生器，另一路连接到低温溶液热交换器再经过凝水热交换器连到低压发生器。高、低压发生器的回路分别通过高、低温溶液热交换器再回到吸收器。

4.根据权利要求1所述的单—双效吸收式热泵，其特征是所说的串并联流程是吸收器出口管线连接低温溶液热交换器后分成两路，一路连接到高温溶液热交换器再到高压发生器，另一路连接到低压发生器。低压发生器的回路通过低温溶液热交换器再回到吸收器，高压发生器的回路经过高温溶液热交换器后分两路，一路连到低温溶液热交换器再连到吸收器，另一路再与低压发生器连接。

5.根据权利要求1所述的单—双效吸收式热泵，其特征是所说的倒串联流程是吸收器出口管线连接低温溶液热交换器后分两路，一路连接高压发生器，另一路连接低压发生器。高压发生器的回路分两路，一路连接高温溶液热交换器后再低温溶液热交换器后回到吸收器，另一路直接连接低温溶液热交换器后回到吸收器。低压发生器的回路连接高温溶液热交换器后再连到高压发生器。