CN206352906U - 一种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统，这种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统的高压吸收器、低压吸收器、蒸发器被集中设置在一个外壳内，高压吸收器与相通；低压吸收器设置有溴化锂溶液入口和汽轮机乏汽入口，低压吸收器的液体出口管依次经过稀溶液管路上的溶液泵、低温溶液热交换器、高温溶液热交换器与发生器连通；发生器的上部蒸汽腔与冷凝器的上部蒸汽腔相通，热网管路依次经高压吸收器、冷凝器进入供热管网；发生器下部的浓溶液管线经高温溶液热交换器连接高压吸收器，高压吸收器的中间浓度溶液管线经低温溶液热交换器连接低压吸收器；封闭的循环水管路设置在低压吸收器与蒸发器之间。本实用新型换热效率大大提高，凝结水温升大。

Description

一种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统

技术领域

本实用新型涉及乏汽余热回收领域，具体涉及一种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统。

背景技术

能源问题是当代世界各国面临的重大社会问题之一，人口和经济的迅速增长，加剧了矿物能源的消耗和枯竭，导致环境受到了严重的污染和破坏。因此，人们在开发新能源的同时，需要节约能源消耗。

低温乏汽是能源、动力、冶金及石化等行业常见的余热资源，如何高效回收利用这些余热对提高能源利用效率、减少环境污染具有重要的现实意义。溴化锂吸收式热泵通过消耗高品位热能回收低品位余热以满足用户需求，从而实现节能减排。

热电联产是将煤炭产生的较高品位热能转化为高品位电能，同时对于发电后剩余的低品位热能加以利用的过程。在这个过程中，热电厂供热效率远远高于采用其它方式的集中供热。热电联产能将不同品位的热能分级利用，即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于集中供热，是解决城市集中供热和提高电厂能源综合利用率的有效途径。热电联产尽管热循环效率较纯凝式汽轮发电机组高出许多，但仍有一部分蒸汽（俗称乏汽）虽然有较大热量，但品位太低无法再加以利用，特别是运行于缺水地区的空冷机组，向环境排放的热量更大。乏汽在凝汽器中凝结为水，放出的汽化潜热，通过换热管传给冷却水或直接传给空气带走，最终排放到环境中。

在余热利用工程中，吸收式热泵具有很好的节能、环保效益而得到应用和重视。然而，现有的溴化锂吸收式热泵系统在回收低温乏汽余热时存在以下几个问题：

1．现有的溴化锂吸收式热泵系统在回收低温乏汽余热时采用间接利用的方案，乏汽热量先通过换热器传给循环水，热泵再以循环水作为低温热源，或者直接以乏汽作为低温热源。该方案增加了系统投资及成本运行，并使低温热源品质降低，影响系统运行。

2．现有的溴化锂吸收式热泵系统在回收低温乏汽余热时，热泵的蒸发器从低温乏汽中吸取热量，30℃左右的乏汽被冷凝成30℃左右的液态凝结水返回电厂，电厂把30℃左右的液态凝结水加热成高温高压的气态不仅需要耗费巨大的能源，而且会产生巨大的不可逆损失。

3．现有的吸收式热泵供热系统，在实际工程中，经常遇到余热资源温度较低而用户需求温度较高的情况，如余热温度为20~10℃，而要求的供热温度为70 ℃~90℃，这时采用普通的大温升或单效吸收式热泵机组往往无法将余热温度提升到用户需求的程度，采用两级或多级吸收式热泵串联的方式虽然可以达到较大幅度提升余热温度的目的，但将给系统带来体积庞大、投资大、能源利用效率降低以及运行调节复杂等问题，使吸收式热泵在这种场合的应用收到了严重限制，甚至失去了经济价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统，这种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统用于解决现有的溴化锂吸收式热泵系统在回收热电厂低温乏汽余热时热量损失大，运行成本高的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统包括发生器、冷凝器、高压吸收器、低压吸收器、蒸发器、高温溶液热交换器、低温溶液热交换器、节流装置、溶液泵、循环水泵、冷剂泵，高压吸收器、低压吸收器、蒸发器被集中设置在一个外壳内，高压吸收器的上部蒸汽腔与蒸发器的上部蒸汽腔相通；低压吸收器设置有真空装置，低压吸收器的气体出口与真空装置的不凝性气体管路相连通，低压吸收器设置有溴化锂溶液入口和汽轮机乏汽入口，低压吸收器的液体出口管依次经过稀溶液管路上的溶液泵、低温溶液热交换器、高温溶液热交换器与发生器连通；发生器连接有驱动蒸汽加热管路，发生器的上部蒸汽腔与冷凝器的上部蒸汽腔相通，热网管路经过高压吸收器后，又经冷凝器进入供热管网，冷凝液出口管线分成两路，一路通过除盐器返回电厂，另一路通过节流装置进入蒸发器吸热蒸发变成水蒸汽；发生器的下部浓溴化锂溶液出口与高温溶液热交换器的另一入口相连，且经高温溶液热交换器连接高压吸收器，高压吸收器的中间浓度溴化锂溶液出口管路经低温溶液热交换器连接至低压吸收器的溴化锂溶液入口；封闭的循环水管路设置在低压吸收器与蒸发器之间，封闭的循环水管路从低压吸收器在外壳内直接进入蒸发器，再从蒸发器经设置在外壳外的一段循环水管路进入低压吸收器。

上述方案中发生器与冷凝器之间设置有除液器，除液器为挡板式的，相邻两个挡板之间有间隔，蒸汽可以从间隙通过，发生器的冷剂蒸汽从间隙通过去冷凝器冷凝放热，除液器可以减少溴化锂溶液的损失、提高发生器产生的蒸汽的疏水的品质，以分离并回收蒸汽中的液滴。

本实用新型具有以下有益效果：

1、现有的乏汽余热回收系统中，都是通过换热器从乏汽中吸收热量，而本实用新型首次取消了换热器的换热环节，将浓溴化锂溶液直接与乏汽进行混合，几乎没有换热损失，使换热效率大大提高，而且本实用新型对电厂的运行效率和吸收式热泵的工作效率都有提高。

本实用新型采用溴化锂浓溶液直接吸收低温乏汽的余热的方案，以低温乏汽作为溴化锂吸收式热泵的工质，被浓溴化锂溶液吸收，而通过冷凝器冷却的凝结水直接返回电厂，这样就使凝结水的温度大为提高。常规的溴化锂吸收式热泵系统，把30℃的乏汽冷凝成30℃的液态凝结水，而本实用新型再使电厂乏汽由气态变为液态的同时，还能使凝结水的温度提高到80~90℃左右，温升大，电厂再把此凝结水由液态加热成高温高压的气态就可以减少电厂的运行能耗和不可逆损失，仅此一项就可以使电厂节约煤耗2.5%。

2、本实用新型与常规溴化锂吸收式热泵相比，取消了乏汽与循环水换热及循环水在热泵中的蒸发器放热两个环节，使热泵系统大为简化、降低了系统投资，同时节约了循环水的泵功、减少了运行成本；而且，由于省略了两个中间换热过程，系统不可逆损失减少，系统性能大为提高。

3、本实用新型将低压吸收器产生的热量用作蒸发器热源，蒸发器从热源吸收低温余热，高压吸收器和冷凝器产生的热量用于供热，其显著的优点就是能够吸收较低温度热源的余热，而能够得到较高温度的供热热水。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1低压吸收器；2发生器；3冷凝器；4高压吸收器；5蒸发器；6溶液泵；7低温溶液热交换器；8高温溶液热交换器；9除液器；10除盐器；11节流装置；12冷剂泵；13真空装置；14循环水泵；15汽轮机乏汽入口；16循环水管路；17溴化锂溶液入口；18驱动蒸汽加热管路；19热网管路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如图1所示，这种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统包括发生器2、冷凝器3、蒸发器5、高压吸收器4、低压吸收器1、高温溶液热交换器8、低温溶液热交换器7，高压吸收器4、低压吸收器1、蒸发器5被集中设置在一个外壳内，高压吸收器4的上部蒸汽腔与蒸发器5的上部蒸汽腔相通，蒸发器5设置有冷剂泵12；由于汽轮机乏汽内一般含有不凝性气体，低压吸收器1设置有真空装置13，低压吸收器1的气体出口与真空装置13的不凝性气体管路相连通，低压吸收器1设置有溴化锂溶液入口17和汽轮机乏汽入口15，低压吸收器1的液体出口管依次经过稀溶液管路上的溶液泵、低温溶液热交换器7、高温溶液热交换器8与发生器2连通。

发生器2连接有驱动蒸汽加热管路18，驱动蒸汽加热管路18对高压发生器内的溶液加热后输出端接驱动蒸汽疏水管路。汽轮机抽出的高温高压蒸汽作为整个系统的驱动热源，通过驱动蒸汽加热管路18进入到发生器2中，发生器2底部的加热管路出口连接驱动蒸汽疏水管路。

发生器2的高温水蒸汽通过上部除液器9进入冷凝器3中冷凝。

发生器2的下部浓溴化锂溶液出口与高温溶液热交换器8的另一入口相连，且经高温溶液热交换器8通入高压吸收器4中，高压吸收器4中的浓溴化锂溶液吸收来自蒸发器5中的水蒸汽变为中间浓度溴化锂溶液；高压吸收器4的中间浓度溴化锂溶液出口管路经低温溶液热交换器7后，连接至低压吸收器1的溴化锂溶液入口17，中间浓度溴化锂溶液经低温溶液热交换器7与来自高压吸收器4的稀溶液换热后，再进入低压吸收器1。

本实用新型工质回路的具体连接方式：低压吸收器1的工质出口与通过溶液泵6首先连接到低温溶液热交换器7的冷侧入口上，然后低温溶液热交换器7的冷侧出口连接到高温溶液热交换器8的冷侧入口，高温溶液热交换器8的冷侧出口连接到发生器2的工质入口上，发生器2的工质出口通过管道连接到高温溶液热交换器8的热侧入口处，高温溶液热交换器8的热侧出口通过管道连接到高压吸收器4的工质入口上，高压吸收器4的工质出口通过管道连接到低温溶液热交换器7的热侧入口处，低温溶液热交换器7的热侧出口通过管道连接到低压吸收器1的工质入口上。

热网管路19经过高压吸收器4后，又经冷凝器3进入供热管网，即热网管路19经过高压吸收器4后，又进入冷凝器3中最后从冷凝器3出来进入供热管网，这样，供热管网回水通过热网管路19进入高压吸收器4后，通过高压吸收器4内的工质进行一次加热，之后再通过管道进入冷凝器3中，经冷凝器3蒸汽的二次加热后，作为热网供水输出。

由于发生器2内产生的蒸汽可能会携带一些溴化锂溶液液滴，为减少溴化锂溶液损失、保证系统正常运行，本实用新型在发生器内设置除液器9来分离并回收蒸汽中的液滴。

冷凝器3的冷凝液出口管线分成两路，一路通过除盐器10返回电厂，通过除盐器10将疏水送入汽轮机组凝汽器或者除氧器，使冷凝器形成的蒸汽凝结疏水满足电厂发电循环的要求，开始新的循环；另一路通过节流装置11进入蒸发器5吸热蒸发变成水蒸汽。

本实用新型的运行过程如下：

本实用新型将汽轮机乏汽通入吸收器，汽轮机乏汽在吸收器中被中间浓度溴化锂溶液直接吸收，吸收过程产生的热量被穿过吸收器的循环水管吸收，循环水被加热，低温乏汽内的不凝结性气体通过吸收器的气体出口进入不凝结气体管路；中间浓度的溴化锂溶液吸收低温乏汽后变为稀溴化锂溶液，然后从吸收器的液体出口经过稀溶液管路上的溶液泵6加压，然后再低温溶液热交换7和高温溶液热交换器8换热，稀的溴化锂溶液被预热，并沿着稀溶液管路进入发生器2，这些被预热的稀溴化锂溶液由驱动蒸汽管路的驱动蒸汽再次加热，稀溴化锂溶液释放出高温水蒸气，蒸汽中的液滴被安装在发生器2中的除液器9收集；循环水吸热被循环水泵14加压送入蒸发器5中，将热量传递给水蒸汽后返回低压吸收器1中；发生器2中产生的浓溴化锂溶液经过高温溶液热交换器8进入高压吸收器4，吸收蒸发器5过来的水蒸汽变为中间浓度溶液，同时将吸收放出的热量传递给高压吸收器4中热网管路19；发生器2产生的高温水蒸汽通入到冷凝器3中，被从高压吸收器4中出来的热网管路19中的热网水进行冷却，同时已经被高压吸收器4加热的热网水进一步被冷凝器3中蒸汽加热，然后沿热网管路19进入热网向外供热，而进入冷凝器3的蒸汽被热网水冷凝，通过冷凝器3的液体出口进入设有除盐器10的蒸汽凝结水管路返回电厂；中间浓度溴化锂溶液经低温溶液热交换器7与稀溶液交换热量后，进入低压吸收器1形成循环。

由于低温乏汽内一般含有不凝结性气体，低压吸收器1设置有真空装置13，低压吸收器1的气体出口与真空装置13的不凝性气体管路相连通，真空装置13可以保证系统的真空度；为了减少溴化锂溶液的损失、提高发生器2产生的蒸汽的疏水的品质，在发生器2内均设置有除液器9，以分离并回收蒸汽中的液滴；为使发生器产生的蒸汽的疏水品质满足工业生产的要求，在该疏水管路设置了除盐器10。

本实用新型对进入发生器2的稀溴化锂溶液进行提前预热，即在低温溶液热交换器7和高温溶液热交换器8内分别与返回的中间浓度溴化锂溶液和浓溴化锂溶液进行热量交换，这样做的目的有两个：一是使稀溴化锂溶液在进入发生器2时能够更容易的被驱动蒸汽加热，释放出蒸汽，二是充分利用了系统中的余热，合理利用余热减少了运行成本。此外，本实用新型的热网水除了在冷凝器3中吸收蒸汽的热量外，还从高压吸收器4中得到中间浓度溴化锂溶液吸收水蒸汽时所释放的热量，合理的利用了中间浓度溴化锂溶液吸收水蒸汽时所释放的热量，便于热网水在冷凝器3中与蒸汽进入热交换。

所以与常规的溴化锂吸收式热泵相比，本实用新型的热泵循环中低温乏汽直接被吸收器内的中间浓度溴化锂溶液吸收，取消乏汽与循环水换热，省去了凝汽器环节，使本实用新型的系统大为简化、降低了系统投资，同时节约了循环水的泵功、减少了运行成本；而且由于省略了中间换热过程，系统不可逆损失减少，系统性能大为提高。同时在整个热泵循环中增加了一套由低压吸收器1到蒸发器5的循环水系统，将会得到更高温度的供热热水。该技术除应用在电力行业外还可应用于能源、冶金及石化行业。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统，其特征在于：这种乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统包括发生器（2）、冷凝器（3）、高压吸收器（4）、低压吸收器（1）、蒸发器（5）、高温溶液热交换器（8）、低温溶液热交换器（7）、节流装置（11）、溶液泵（6）、循环水泵（14）、冷剂泵（12），高压吸收器（4）、低压吸收器（1）、蒸发器（5）被集中设置在一个外壳内，高压吸收器（4）的上部蒸汽腔与蒸发器（5）的上部蒸汽腔相通；低压吸收器（1）设置有真空装置（13），低压吸收器（1）的气体出口与真空装置（13）的不凝性气体管路相连通，低压吸收器（1）设置有溴化锂溶液入口（17）和汽轮机乏汽入口（15），低压吸收器（1）的液体出口管依次经过稀溶液管路上的溶液泵（6）、低温溶液热交换器（7）、高温溶液热交换器（8）与发生器（2）连通；发生器（2）连接有驱动蒸汽加热管路（18），发生器（2）的上部蒸汽腔与冷凝器（3）的上部蒸汽腔相通，热网管路（19）经过高压吸收器（4）后，又经冷凝器（3）进入供热管网，冷凝液出口管线分成两路，一路通过除盐器（10）返回电厂，另一路通过节流装置（11）进入蒸发器（5）吸热蒸发变成水蒸汽；发生器（2）的下部浓溴化锂溶液出口与高温溶液热交换器（8）的另一入口相连，且经高温溶液热交换器（8）连接高压吸收器（4），高压吸收器（4）的中间浓度溴化锂溶液出口管路经低温溶液热交换器（7）连接至低压吸收器（1）的溴化锂溶液入口（17）；封闭的循环水管路设置在低压吸收器（1）与蒸发器（5）之间，封闭的循环水管路从低压吸收器（1）在外壳内直接进入蒸发器（5），再从蒸发器（5）经设置在外壳外的一段循环水管路进入低压吸收器（1）。

2.根据权利要求1所述的乏汽直接吸收式溴化锂热泵系统，其特征在于：所述的发生器（2）与冷凝器（3）之间设置有除液器（9），除液器（9）为挡板式的，相邻两个挡板之间有间隔。