CN207585143U - 一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，该热泵包括蒸发器、冷凝器、换热器、太阳能集热器、吸收器、热交换器、再生器和锅炉；污水将从冷凝器进入蒸发器的冷凝水加热蒸发，蒸发器与吸收器连接；吸收器、热交换器和再生器通过溴化锂溶液管路连接后形成换热回路；锅炉与再生器通过管路连接保证换热器中溴化锂溶液的再生，再生器与冷凝器连接；热媒水分别进入吸收器和冷凝器，吸收器和冷凝器分别将热媒水的温度提升后统一汇入太阳能集热器，太阳能集热器将热媒水的温度升至设定值后再引入换热器的壳程入口，升温后的热媒水在换热器内将外部供暖水加热到设定值后持续在管路中循环，供暖水通过换热器壳程出口输出供用户使用。

Description

一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵

技术领域

本实用新型涉及石油行业的采油污水余热利用技术领域，具体涉及一种利用太阳能辅助加热的第一类吸收式混合热泵。

背景技术

目前，国内油田开采出来的原油含水量已经非常高(一般在90％以上)，原油从地下开采出后经过沿途中转站汇总到区域的联合站对原油进行脱水处理。国内不同地理位置的原油由于物性不尽相同，所以处理工艺也不完全一样。但是主要过程是通过沉降等方法实现油水分离，将原油的含水率降低到0.03％以下。

在油水分离过程中，分离后的污水仍有一定的热量(38～40℃)，经过简单处理后汇总到污水处理厂处理后排放或者回注到油井中，如果不对污水中的热能进行有效利用是对热能的一种浪费。

目前，利用低品位热能方法一种是直接采用压缩式热泵直接提温，该方法确实可以利用该部分余热，但是电力消耗极大，由于电是二次能源，品位较高，直接用来提升温位经济性非常不合适。另一种方法是提取回注水中的热量，通过吸收式热泵升温后用于工业生产和民用取暖，吸收式热泵虽然基本不耗电能，但是由于其技术原理限制温升有限，不能大范围推广该技术。

吸收式热泵又分为第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵。第一类吸收式热泵又称为增热型热泵，它是以高温热量为驱动热源回收低温余热热量，再以中温位形式输出可用热；第二类吸收式热泵又称为增温型热泵，它是以中温余热作为驱动热源，其中部分热量以高温形式输出可用热，其余以更低温位形式排放到环境中。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，在保证投资成本提高幅度很小的情况下，将运行成本减小50％以上，大幅缩短回收期，具有巨大经济效益。克服了现有技术能耗大，费用高的缺点，利用较少的能源加上太阳能即可获得较多可利用的热能。

一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，该热泵包括蒸发器、冷凝器、换热器、太阳能集热器、吸收器、热交换器、再生器和锅炉；

外部的污水进入蒸发器的管程换热后排出，蒸发器的壳程入口与冷凝器相连，污水将从冷凝器进入蒸发器壳程中的冷凝水加热蒸发，蒸发器的壳程出口与吸收器连接；所述吸收器、热交换器和再生器通过溴化锂溶液管路连接后形成换热回路；锅炉与再生器通过管路连接保证换热器中溴化锂溶液的再生，再生器通过水蒸汽管路与冷凝器连接；

热媒水分别进入吸收器和冷凝器，吸收器和冷凝器分别将热媒水的温度提升5～8℃后统一汇入太阳能集热器，太阳能集热器将热媒水的温度升至设定值后再引入换热器的壳程入口，升温后的热媒水在换热器内将外部供暖水加热到设定值后持续在管路中循环，供暖水通过换热器壳程出口输出供用户使用。

进一步地，所述再生器和热交换器之间并联的管路上分别设有泵和节流阀，目的是使再生器和热交换器之间的溴化锂溶液形成循环。

进一步地，所述蒸发器与冷凝器之间的管路上依次连接泵和节流阀，目的是将冷凝器中的冷凝水泵入蒸发器中。

进一步地，所述外部污水的温度为38～45℃，污水经蒸发器换热后的温度降至28～35℃。

有益效果：

1、本实用新型将吸收式热泵与太阳能集热两种技术相结合，以吸收式热泵技术为基础，配合太阳能集热器辅助增热，增温到所需温位。在保证投资成本提高幅度很小的情况下，将运行成本减小50％以上，大幅缩短回收期，具有巨大经济效益。

2、本实用新型具有良好的操作性能，很强的跟随性和自衡能力，当外部工艺参数(如废热源的温度、压力、热水入口温度及流量、循环冷却水温等)维持不变时，热泵可很快进入稳定状态，且运行十分平稳。一旦外部工艺参数发生变化，热泵内部参数(如溴化锂溶液的浓度、蒸发压力、冷凝压力等)将迅速自动调整到新的平衡点而进入稳定状态，无需操作人员作任何调节。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，热泵包括蒸发器、冷凝器、换热器、太阳能集热器、吸收器、热交换器、再生器和锅炉；

外部的污水进入蒸发器的管程，蒸发器的壳程入口通过管路与冷凝器相连，管路上安装泵和节流阀，蒸发器的壳程出口通过蒸汽管路与吸收连接，吸收器、热交换器和再生器通过溴化锂溶液管路连接后形成换热回路，再生器和热交换器之间的管路上分别设有泵和节流阀；锅炉与再生器通过管路连接保证换热器中溴化锂溶液的再生，再生器通过水蒸汽管路与冷凝器连接；热媒水分别进入吸收器和冷凝器，吸收器和冷凝器分别将热媒水的温度提升5～8℃后统一汇入太阳能集热器，太阳能集热器将热媒水的温度升至70℃后再引入换热器的壳程入口，70℃的热媒水同时将外部供暖水从50℃提升至65℃，热媒水自身温度降至50℃后通过壳程出口再次进行热循环。

工作原理如附图1所示：首先，38～45℃的油田污水20进入蒸发器管程，其热量用来加热壳程的冷凝水9，换热后的污水21出蒸发器温度为28～35℃；蒸发器壳程为来自冷凝器经过节流阀节流降温后的冷凝水9与蒸发器的自循环水混合液体，通过分布板布液后，均匀的沿管外壁降膜向下流动，通过换热逐步达到饱和状并开始蒸发，产生蒸汽8进入吸收器被吸收，未蒸发的水回流到蒸发器壳程入口处，作为蒸发器的自循环水继续下一个加热循环。

来自溶液换热器的溴化锂浓溶液5，在刚进入吸收器时处于未饱和状态，在到达吸收器的分布板上方及降落的很短时间内，吸收大量水蒸汽8达到饱和，在吸收器的顶部壳程形成一个明显的温升区，成为整个吸收器的最高温度区，随后的溶液气液两相在降膜过程中始终处于动态平衡，通过传质强化传热，溶液温度下降，浓度降低，最后形成溴化锂稀溶液6进入溶液换热器换热后进入再生器进行再生；吸收器管内为来自换热器的～50℃的热媒水12，通过吸收器与管外高温溴化锂溶液逆流换热，获得设计规定温升～55℃的热媒水13，该热媒水被送入太阳能集热器继续被加热。

溴化锂稀溶液6进入热交换器与来自再生器再生后的溴化锂浓溶液4换热后进入再生器进行再生；通过再生器换热后的溴化锂稀溶液7进入再生器，来自锅炉85～90℃的热循环工质1对其进行加热，在加热的过程中溴化锂稀溶液蒸发出水蒸汽3而被浓缩，浓缩后的溴化锂浓溶液4被泵入热交换器与溴化锂稀溶液6进行换热；与溴化锂稀容液7换热后的80～85℃的热循环工质2进入锅炉加热，循环进入再生器。

来自再生器的蒸气3进入冷凝器，将来自换热器的约50℃热媒水11加热到约55℃，加热后的热媒水14与来自吸收器加热后的热媒水13混合进入太阳能加热器，混合后的热媒水15继续被加热到约70℃，约70℃的热媒水16进入换热器，对约50℃的供暖水19进行加热，加热到约65℃的供暖水18被送入供热管网用来供热，约70℃的热媒水16换热后变成约50℃的热媒水11继续参与循环换热。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，其特征在于，该热泵包括蒸发器、冷凝器、换热器、太阳能集热器、吸收器、热交换器、再生器和锅炉；

外部的污水进入蒸发器的管程换热后排出，蒸发器的壳程入口与冷凝器相连，污水将从冷凝器进入蒸发器壳程中的冷凝水加热蒸发，蒸发器的壳程出口与吸收器连接；所述吸收器、热交换器和再生器通过溴化锂溶液管路连接后形成换热回路；锅炉与再生器通过管路连接保证换热器中溴化锂溶液的再生，再生器通过水蒸汽管路与冷凝器连接；

热媒水分别进入吸收器和冷凝器，吸收器和冷凝器分别将热媒水的温度提升5～8℃后统一汇入太阳能集热器，太阳能集热器将热媒水的温度升至设定值后再引入换热器的壳程入口，升温后的热媒水在换热器内将外部供暖水加热到设定值后持续在管路中循环，供暖水通过换热器壳程出口输出供用户使用。

2.如权利要求1所述的一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，其特征在于，所述再生器和热交换器之间并联的管路上分别设有泵和节流阀，目的是使再生器和热交换器之间的溴化锂溶液形成循环。

3.如权利要求1或2所述的一种太阳能辅助加热的第一类吸收式热泵，其特征在于，所述蒸发器与冷凝器之间的管路上依次连接泵和节流阀，目的是将冷凝器中的冷凝水泵入蒸发器中。