CN206695433U - 带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括N段发生器、N段冷凝器、N段蒸发器、N段吸收器和N段溶液热交换器、N段冷剂凝水热回收器和N段工作蒸汽凝水热回收器，N段冷剂凝水热回收器与N段吸收器并联设置，N段工作蒸汽凝水热回收器与N段溶液热交换器并联设置；各段蒸发器和吸收器组合在一个压力腔体内，各段发生器和冷凝器组合在一个压力腔体内，与各段的溶液热交换器、冷剂凝水热回收器、工作蒸汽凝水热回收器构成独立内循环过程。使热泵达到最优组合，最大化的回收余热热量、减少工作蒸汽的消耗量、制出较高温度热水。

Description

带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组

技术领域

本实用新型涉及一种蒸汽型多段式第一类溴化锂吸收式热泵。属于制冷设备技术领域。

背景技术

我国冬季采暖、城市集中供热、生产工艺集中供热等热水管网在很多情况下采用热电厂热电联供集中供热模式。近年来，为了节能减排，在有低温余热源，又需要中温热源的场合，采用第一类溴化锂吸收式热泵机组提取低温余热水（40℃左右）的热量，制取出比低温热源高40℃以上的中温热源，可节省大量40%以上的中压蒸汽消耗，实现能源的综合利用，取得了较好的经济效益。普通的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组（如图1）由发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵6、冷剂泵7、抽真空系统和控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀门等构成。还有一种多段式蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组（如图2是二段式）由N段发生器、N段冷凝器、N段蒸发器、N段吸收器和N段溶液热交换器等构成，余热水通过管路将N段蒸发器串联起来，从第N段蒸发器进入，经N-1、N-2….直到最后进入第一段蒸发器；热水通过管路将N段吸收器串联起来，从第一段吸收器进入，经1、2….直到最后进入第N段吸收器，出第N段吸收器热水再串联或并联进入冷凝器，N个冷凝器串联时，从第N段冷凝器进入，经N-1、N-2….直到最后进入第一段冷凝器，从而保证在相同余热水温度的前提下，热水温度可以更高；在热水温度保证的前提下，余热水温度降得更低。这种多段式热泵对于工作蒸汽压力较高（0.3MPA.G以上）、低温余热水温度较低、热水温度要求高的情况下使用，可以使余热水热量充分利用，较普通的热泵投资成本降低。但是，在部分工作蒸汽压力较低（0.2MPA.G以下）、余热水温度较低、热水温度较高的场合，采用普通的热泵回收余热的效率就会大大下降，投资大幅增加，采用以往的多段式蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，由于受蒸汽压力低的限制，达不到最优组合，不能最大化的回收余热的热量，综合COP值只有1.70，并且设备初投资及运行成本不能降到最低。针对这种场合，如何才能使热泵达到最优组合，降低投资成本，提高综合COP值，实现节能减排的综合经济和社会效益，成为目前研究的重要课题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种在工作蒸汽压力较低、余热水温度较低、热水温度要求较高情况下，使热泵达到最优组合，最大化的回收余热热量、减少工作蒸汽的消耗量、制出较高温度热水，综合COP值提高的带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括N段发生器、N段冷凝器、N段蒸发器、N段吸收器和N段溶液热交换器，以及连接管路和阀，其特征在于：还包括N段冷剂凝水热回收器和N段工作蒸汽凝水热回收器，在进N段冷剂凝水热回收器的热水支管上设有N个热水调节阀，在进N段工作蒸汽凝水热回收器的稀溶液支管上设有N个稀溶液调节阀，N段冷剂凝水热回收器与N段吸收器并联设置，N段工作蒸汽凝水热回收器与N段溶液热交换器并联设置。所述N为2以上的自然整数。

各段蒸发器和吸收器组合在一个压力腔体内，各段发生器和冷凝器组合在一个压力腔体内，与各段的溶液热交换器、冷剂凝水热回收器、工作蒸汽凝水热回收器构成独立内循环过程。

工作蒸汽通过管路并联连接N段发生器中，工作蒸汽凝水分别进入N段工作蒸汽凝水热回收器对应加热N段自N个稀溶液调节阀分出的少部分稀溶液后排出机外；余热水通过管路将N段蒸发器串联起来，依次进入第1、2、….N-1直到最后第N段蒸发器；热水管路将N段吸收器并联起来，并且在热水进口经N个热水调节阀分出N路热水进入N段冷剂凝水热回收器回收N段冷凝器出来的高温冷剂凝水的热量，自N段吸收器与N段冷剂凝水热回收器出来的热水汇合在一起，然后再串联依次连接进入冷凝器第N、N-1、….2直到最后连接第1段冷凝器。

优选地，每段组合的发生器和冷凝器在一个筒体内分左右布置中间隔开并设置在机组上部；每段组合的蒸发器和吸收器在一个筒体内分左右布置中间隔开并设置在机组下部。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过优化余热水和热水流程，并在多段式第一类溴化锂吸收式热泵上，增设N段冷剂凝水热回收器、N段工作蒸汽凝水热回收器及热水调节阀N和稀溶液调节阀N，使工作蒸汽并联进入各段发生器浓缩溶液，工作蒸汽凝水加热各段自溶液泵出口分出的少部分稀溶液，使余热水在串联的各段蒸发器内逐渐降温，提取出余热水的热量；使热水在并联的各段吸收器和冷剂凝水热回收器内大幅升温并汇合在一起后，再串联依次进入各段冷凝器内进一步升温，制出较高温度的中温热水。该热泵在运行过程中，各段吸收器热水进口温度相同，出各段吸收器稀溶液温度基本相同、浓度随蒸发压力变化；余热水先进入的第一段蒸发器由于温度高，蒸发压力高，该段吸收器出口稀溶液浓度最低；在余热水出口的最后一段蒸发器由于温度低，蒸发压力低，该最后一段吸收器出口的稀溶液浓度相对第一段就高；由于工作蒸汽压力低，浓溶液出口的温度就低，各段发生器浓溶液出口温度基本相同、浓度随发生压力变化，发生压力与冷凝器热水出口温度直接相关，并且在发生器内开始沸腾的稀溶液浓度越低就越易发生；第一段冷凝器热水出口温度最高，发生压力最高，该段发生器浓溶液出口浓度最低；最后一段冷凝器热水出口温度在各段冷凝器中是最低的，发生压力最低，该段发生器浓溶液出口浓度相对第一段就高；所以，将第一段蒸发器和吸收器与热水出口温度最高的第一段冷凝器和发生器构成独立的内循环，各段构成以此类推，各段分别建立起合适的浓度差和换热温差，使各段独立循环成为最优组合，浓度差和换热温差加大，减少总传热面积，降低设备成本。

同时N段冷剂凝水热回收器使热水与N段冷凝器出来的高温冷剂凝水换热，使进入N段蒸发器的冷剂水温度降低，增加了回收低温余热水的热量；N段工作蒸汽凝水热回收器使N段少部分稀溶液与工作蒸汽凝水换热，这部分稀溶液与溶液热交换器出来大部分稀溶液汇合后进入发生器，提高了进入发生器稀溶液的温度，在余热热量一定的情况下，可减少工作蒸汽的消耗量，在工作蒸汽消耗量一定的情况下，回收低温余热水的热量可增加。可见，在工作蒸汽压力较低（0.2MPA.G以下）、余热水温度较低、热水温度较高外部条件恶劣的情况下，带凝水热回收的多段式蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组投资成本减少，能最大化的回收余热热量、减少工作蒸汽的消耗量、制出较高温度的中温热水，综合COP在1.75以上，同时由于各段吸收器为并联，热水阻力大幅减小，降低了热泵系统运行成本，实现节能减排的综合经济和社会效益。

附图说明

图1为现有第一类溴化锂吸收式热泵机组结构示意图；

图2为现有二段式第一类溴化锂吸收式热泵机组结构示意图；

图3为本实用新型带凝水热回收器的多段式第一类溴化锂吸收式热泵结构示意图。

发生器1、冷凝器2、溶液热交换器3、吸收器4、蒸发器5、溶液泵6、冷剂泵7、二段冷凝器8、二段发生器9、一段发生器10、一段冷凝器11、一段溶液热交换器12、一段吸收器13、一段蒸发器14、第一冷剂泵15、第一溶液泵16、第二溶液泵17、第二冷剂泵18、二段蒸发器19、二段吸收器20、二段溶液热交换器21、一段工作蒸汽凝水热回收器22、热水调节阀23、稀溶液调节阀24、热水调节阀25、一段冷剂凝水热回收器26、二段冷剂凝水热回收器27、热水调节阀28、稀溶液调节阀29、二段工作蒸汽凝水热回收器30。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图3所示带凝水热回收器的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组（图中为二段流程示意图），该机组是由一段发生器10、二段发生器9、一段冷凝器11、二段冷凝器8、一段蒸发器14、二段蒸发器19、一段吸收器13、二段吸收器20、一段溶液热交换器12、二段溶液热交换器21、一段冷剂凝水热回收器26、二段冷剂凝水热回收器27、一段工作蒸汽凝水热回收器22、二段工作蒸汽凝水热回收器30、第一溶液泵16、第二溶液泵17、第一冷剂泵18、第二冷剂泵18、热水调节阀25、热水调节阀28、稀溶液调节阀24、稀溶液调节阀29、控制系统（图中未示出）及管路、阀门等组成。一段发生器10、一段冷凝器11设置在一个压力腔内，二段发生器9、二段冷凝器8设置在一个压力腔内，在一个筒体内分左右布置并放在机组上部；一段蒸发器14、一段吸收器13设置在一个腔体内，二段蒸发器19、二段吸收器20设置在一个腔体内，在一个筒体内分左右布置并放在机组下部；第一组合由一段发生器10、一段冷凝器11、一段蒸发器14、一段吸收器13、一段溶液热交换器12、一段冷剂凝水热回收器26、一段工作蒸汽凝水热回收器23构成独立的内循环，第二组合由二段发生器9、二段冷凝器8、二段蒸发器19、二段吸收器20、二段溶液热交换器21、二段冷剂凝水热回收器27、二段工作蒸汽凝水热回收器30构成另一独立的内循环。

工作原理都和图1所示装置基本相同，区别在于自热水进口分出的少部分热水经热水调节阀25进入一段冷剂凝水热回收器26与一段冷凝器11出来的高温冷剂凝水换热，一段冷凝器11的高温冷剂凝水温度降低后才进入一段蒸发器14；自热水进口分出的少部分热水经热水调节阀28进入二段冷剂凝水热回收器27与二段冷凝器8出来的高温冷剂凝水换热，二段冷凝器8的高温冷剂凝水温度降低后才进入二段蒸发器19；第一溶液泵15出口分出的少部分稀溶液经稀溶液调节阀24进入一段工作蒸汽凝水换热器23与一段工作蒸汽凝水换热，温度升高后与一段溶液热交换器12出来的高温稀溶液汇合后进入一段发生器10；第二溶液泵16出口分出的少部分稀溶液经稀溶液调节阀29进入二段工作蒸汽凝水换热器30与二段工作蒸汽凝水换热，温度升高后与二段溶液热交换器21出来的高温稀溶液汇合后进入二段发生器9。工作蒸汽通过管路并联进入一段发生器10和二段发生器9中；余热水通过管路串联依次进入一段蒸发器14和二段蒸发器19中，经二段降温完成在热泵中的全部降温过程；热水通过管路并联进入一段吸收器13和二段吸收器20大幅升温，且与一段冷剂凝水热回收器26和二段冷剂凝水热回收器27出来的热水汇合后，再串联依次进入二段冷凝器8和一段冷凝器11进一步升温，完成在热泵中的全部升温过程。

段数N可分为二、三或更多段，原理和二段相同，工作蒸汽通过管路并联进入N段发生器中，工作蒸汽凝水经各自的N段工作蒸汽凝水热回收器加热N段自溶液泵被分出的少部分稀溶液后排出机外；余热水通过管路将N段蒸发器串联起来，依次进入第1、2、….N-1直到最后第N段蒸发器，一段一段的降温，回收余热水的热量；热水通过管路将N段吸收器并联起来，并且在N段吸收器进口分出N路热水支管进入N段冷剂凝水热回收器回收N段冷凝器出来的高温冷剂凝水的热量，自N段吸收器与N段冷剂凝水热回收器出来大幅升温的热水汇合在一起，然后再串联依次进入冷凝器第N、N-1、….2直到最后进入第一段冷凝器，一段一段的升温，制出较高温度的热水。将段数相同的部件组合为各段独立的内循环，使之成为最优组合。

上述方案中各段冷剂泵可以是各种独立的（如图中所示）。也可以是多个蒸发器共用一台冷剂泵的方式。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：包括N段发生器、N段冷凝器、N段蒸发器、N段吸收器和N段溶液热交换器，以及连接管路和阀，其特征在于：还包括N段冷剂凝水热回收器和N段工作蒸汽凝水热回收器，在进N段冷剂凝水热回收器的热水支管上设有N个热水调节阀，在进N段工作蒸汽凝水热回收器的稀溶液支管上设有N个稀溶液调节阀，N段冷剂凝水热回收器与N段吸收器并联设置，N段工作蒸汽凝水热回收器与N段溶液热交换器并联设置；

各段蒸发器和吸收器组合在一个压力腔体内，各段发生器和冷凝器组合在一个压力腔体内，与各段的溶液热交换器、冷剂凝水热回收器、工作蒸汽凝水热回收器构成独立内循环过程；

工作蒸汽通过管路并联连接N段发生器中，工作蒸汽凝水分别进入N段工作蒸汽凝水热回收器对应加热N段自N个稀溶液调节阀分出的少部分稀溶液后排出机外；余热水通过管路将N段蒸发器串联起来，依次进入第1、2、….N-1直到最后第N段蒸发器；热水管路将N段吸收器并联起来，并且在热水进口经N个热水调节阀分出N路热水进入N段冷剂凝水热回收器回收N段冷凝器出来的高温冷剂凝水的热量，自N段吸收器与N段冷剂凝水热回收器出来的热水汇合在一起，然后再串联依次连接进入冷凝器第N、N-1、….2直到最后连接第1段冷凝器。

2.根据权利要求1所述的一种带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：每段组合的发生器和冷凝器在一个筒体内分左右布置中间隔开并设置在机组上部；每段组合的蒸发器和吸收器在一个筒体内分左右布置中间隔开并设置在机组下部。

3.根据权利要求1所述的一种带凝水热回收的多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述N为2以上的自然整数。