WO2009094897A1

WO2009094897A1 - Système de pompe à chaleur à absorption, et procédé de chauffage

Info

Publication number: WO2009094897A1
Application number: PCT/CN2009/000077
Authority: WO
Inventors: Qingquan Su
Original assignee: Qingquan Su
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2009-08-06
Also published as: CN101493270B; JP2011510251A; CN101493270A; US20100282436A1; US8341969B2

Description

吸收式热泵系统及制热方法技术领域

本发明涉及一种热能工程领域的吸收式热泵循环技术，特别涉及一种仅在一份外部驱动热源的条件下进行吸收式制热，实现向外输出高品位的热量的吸收式热泵循环系统以及制热方法，可广泛应用于化工、食品工业、污水处理和海水淡化等领域的蒸德分离、蒸发浓缩、物料干燥与吸附剂再生等工艺的低温余热利用与节能减排。背景技术

请参阅图 1 所示，现有的吸收式热泵循环系统，利用吸收溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成热泵循环。目前吸收式热循环中多采用二组分吸收溶液，习惯上称低沸点组分为工质，高沸点组分为吸收剂，二者组成工质对，一般采用水-溴化锂工质对。现有的吸收式热泵循环系统主要包括：内设换热器 110的发生器 11、内设换热器 120的冷凝器 12、内设换热器 130的蒸发器 13和内设换热器 140的吸收器 14，另外还有作为辅助设备的吸收溶液自换热器 150、吸收溶液泵以及节流器（图中未示）等。发生器 11和冷凝器 12通过蒸气通路 19相连，蒸发器 13和吸收器 14通过蒸气通路 18相连。吸收溶液通过吸收溶液管道 16和 15在发生器 11和吸收器 14之间进行循环。

现有的吸收式热泵循环的工作过程包括: ( 1 ) 利用驱动热源（如水蒸气、热水及燃烧气体等）在发生器 11 中加热从吸收器 14输送来的具有一定浓度的溴化锂溶液，并使溴化锂溶液中的水蒸发出来，形成的浓溴化锂溶液循环到吸收器 14中。（ 2 )水蒸气通过蒸气通路 19进入冷凝器 12中，又被换热器 120 中的冷却工质冷凝成冷凝水。（3 )该冷凝水经冷凝水管道 17进入蒸发器 13中，在换热器 130中通入同一或另一驱动热源，使来自冷凝器的冷凝水变为水蒸气。（ 4 )上述的水蒸气通过蒸气通路 18进入发生器 14 , 被来自发生器 11中的吸收溶液吸收并产生吸收热，同时吸收溶液的浓度降低，低浓度的吸收溶液循环至发生器 11中，所述的吸收热被用于加热换热器 140内的工质（一般为水），使该工盾温度提高，作为比上述驱动热源更高品位的热能向外输出（当工质为水时，可以水蒸气的形式输出），达到本吸收式热泵循环系统向外输出高品位热能的目的。上述的吸收溶液在循环过程中来自吸收器 14的吸收溶液与来自发生器 11的吸收溶液在在吸收溶液自换热器 150中进行热交换。

以上所述的现有的吸收式热泵循环系统，除了需要在蒸发器的换热器 130中投入外部驱动热源用于蒸发冷凝水之外，为实现在发生器 11中对吸收溶液进行浓缩，还必须在换热器 110投入同一或另一外部驱动热源对吸收溶液进行加热，以得到高浓度的吸收溶液。也就是说，现有的热泵循环系统必须同时在发生器和蒸发器投入来自外部的两份驱动热源。这不仅限制了该热泵循环制热系数的提高，还在高品位的热源以及水资源缺乏的地区，限制了该热泵循环系统的应用。发明内容

本发明的主要目的在于克服现有吸收式热泵循环系统和制热方法存在的问题，而提供一种驱动热源自供式的吸收式热泵循环系统以及制热方法，所要解决的技术问题是使其仅在一份外部驱动热源的条件下进行吸收式制热，实现向外输出高品位的热量，从而显著提高制热系数即能量效率，更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种吸收式热泵循环系统，其包括：发生器，其内设有换热器，用于浓缩吸收溶液，并对外输出蒸气；蒸发器，其内设有换热器，该换热器内通入驱动热源；吸收器，其内设有换热器；吸收剂结晶器，接收来自吸收器和 /或发生器的吸收溶液并进行冷却，形成吸收剂结晶和结晶后吸收溶液，所述的结晶后溶液输送至发生器，所述的吸收剂结晶输送至吸收器；所述的发生器的换热器与吸收器的换热器相连接，形成热循环回路，用于将吸收器中产生的吸收热输送至发生器中。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的吸收式热泵循环系统，还包括：吸收溶液自换热器，用于所述的来自发生器的吸收溶液和 /或来自吸收器的吸收溶液，与结晶后吸收溶液和 /或吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。优选的，前述的吸收式热泵循环系统，还包括：吸收溶液自换热器，用于将来自吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式热泵循环系统，还包括：吸收溶液自换热器，用于将来自吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式热泵循环系统，还包括：吸收溶液自换热器，用于将来自吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式热泵循环系统，来自发生器的吸收溶液和来自吸收器的吸收溶液混合后进入吸收溶液自换热器，与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式热泵循环系统，其中所述的热循环回路上设有外部热源加热装置，用于补偿由于散热损失等引起的发生器热量的不足部分。

优选的，前述的吸收式热泵循环系统，其还包括水源，用于向蒸发器提供水。

优选的，前述的吸收式热泵循环系统，还包括由吸收剂结晶 -蒸发器、压缩机、吸收溶液换热 -冷凝器、节流阀以及压缩式制冷工质管道构成的压缩式制冷子系统，用于向上述吸收剂结晶器提供冷量。本发明提出的一种吸收式制热方法，其包括以下步骤：

( 1 )在发生器中浓缩吸收溶液同时产生蒸气，并将所述蒸气对外输出，所述的浓缩吸收溶液输送至吸收器中；

( 2 )釆用驱动热源在蒸发器中加热吸收溶液，并将所产生的蒸气引入到吸收器中；

( 3 )在吸收器中吸收溶液吸收来自蒸发器的蒸气并产生吸收热，同时吸收溶液浓度降低并被输送至吸收剂结晶器中；

( 4 )在吸收剂结晶器中进行吸收溶液冷却结晶和固液分离，形成吸收剂结晶和结晶后吸收溶液，所述结晶后吸收溶液输送至发生器中，而吸收剂结晶或含吸收剂结晶的吸收溶液输送至吸收器中；

( 5 )在吸收器和发生器之间进行热循环，将吸收溶液在吸收器中吸收蒸气时产生的吸收热输送至发生器中。

优选的，前述的吸收式制热方法，还包括：在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述的吸收器输出的吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式制热方法，还包括：在所述的吸收剂结晶输送到吸收器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述的吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液与所述的吸收器输出的吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式制热方法，还包括：在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，吸收剂结晶输送到吸收器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述吸收器输出的吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式制热方法，还包括: 在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，吸收剂结晶输送到吸收器之前，吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，且所述发生器输出的吸收溶液输送到吸收器之前，该发生器输出的吸收溶液与所述吸收器输出的吸收溶液混合形成混合吸收溶液，该混合吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

优选的，前述的吸收式制热方法，还包括在所述的步骤（5 )的热循环过程中，通过外部热源补偿发生器热量的不足部分。

优选的，前述的吸收式制热方法, 其中所述驱动热源的利用后温度不低于 2 °C。

优选的，前述的吸收式制热方法，通过压缩式制冷循环向上述的步驟 ( 4 )提供吸收溶液冷却结晶所需的冷量。

优选的，前述的吸收式制热方法，其中所述的压缩式制冷循环包括：压缩制冷工质，使制冷工质的压力和温度升高；

温度升高后的制冷工质与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液和 /或吸收剂结晶或含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热；换热后的制冷工质经节流阀膨胀后，从吸收剂结晶器吸热。

优选的，前述的吸收式制热方法，其中所述的步骤（4 ) 中吸收溶液冷却结晶的温度为- 15 ~ 60°C。

上述技术方案中所述的驱动热源可利用钢铁、建材以及化工等高能耗产业中的量大面广而利用难度高的低温余热。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的吸收式热泵循环系统以及制热方法，由于具有了吸收剂结晶器，并且吸收器所产生的热量通过热循环回路直接供给发生器，因而可以基本省去现有吸收式制热循环系统中的发生器所需的外部驱动热源，实现吸收式制热，使制热系数（COP )得到显著提高，还可使所需驱动热源的温度即可利用低温余热的温度显著降低，从而更加适于实用。

另外的，由于本发明的吸收式热泵系统无需设置冷凝器，因而与现有的吸收式热泵循环不同，本发明无需使用冷却水对冷凝器进行冷却，因而可以大幅度减轻冷却塔的运行负荷，同时节约水资源。

上述说明仅是本发明技术方案的概述 , 为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图伴细说明如后。附图说明

图 1是现有的吸收式热泵循环系统的流程图。

图 2是本发明实施例 1的吸收式热泵循环系统的流程图。

图 3是本发明实施例 1的吸收式热泵循环系统的流程图。

图 4是本发明实施例 3的吸收式热泵循环系统的流程图。

图 5是本发明实施例 4的吸收式热泵循环系统的流程图。

图 6是本发明实施例 5的吸收式热泵循环系统的流程图。

11：发生器 12: 冷凝器

13：蒸发器 14: 吸收器

17：冷凝水管道 18、 19: 蒸气通路

15、 16、 20、 30: 吸收溶液管道 40: 结晶后吸收溶液管道

50：含结晶溶液管道 60: 热循环工质管道 110、 120、 130、 140:换热器

141：吸收剂结晶器 142 : 混合器

150：吸收溶液自换热器 160: 外部热源加热装置

200：吸收剂结晶-蒸发器 210: 压缩机

220: 吸收溶液换热-冷凝器 230: 节流阀

240：压缩式制冷工质管道实现发明的最佳方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的吸收式热泵系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图 2所示，是本发明实施例 1的吸收式热泵循环系统的流程图，该吸收式热泵循环系统，主要包括：发生器 11、蒸发器 1 3、吸收器 14以及水源 200, 采用水-溴化锂工质对作为吸收溶液。发生器 11用于浓缩吸收溶液，其内设有换热器 110 , 在该换热器 110通入来自吸收器 14中的换热器 140 的热循环工质，对作为吸收溶液的溴化锂溶液进行加热使水蒸发，从而使吸收溶液的吸收剂浓度提高，其所产生的高温蒸气通过蒸气通路 19 输出，进而被用户所利用。发生器 11 出口吸收溶液通过吸收溶液管道 20 进入到吸收器 14内，而吸收器 14出口吸收溶液通过吸收溶液管道 30进入到发生器 11内。通过吸收溶液管道 20、 30使吸收溶液在发生器 11和吸收器 14之间循环。所述的蒸发器 13内设有换热器 130，在换热器 130中通入驱动热源，用于将来自水源 200 的水转化为蒸气，所产生的蒸气通过蒸气通路 18引入到吸收器 14内。所述的吸收器 14内设有换热器 140,在吸收器 14中，来自发生器 11的高浓度的吸收溶液吸收来自蒸发器 13中的蒸气并产生吸收热，从而提高换热器 140中的热循环工质的温度。该换热器 140与发生器 11中的换热器 110由热循环工质管道 60相连形成热循环回路，以便例中，热循环回路为热管循环回路，此时，发生器 11的安装位置高于吸收器 14的安装位置。所述的热管循环，热管中工质无需外界驱动力即可通过冷凝-蒸发过程形成对流，从而在发生器和吸收器之间循环并传递热量。在热循环回路上设置有外部热源加热装置 160 ,用于补偿由于散热损失等引起的发生器热量的不足部分。

本实施例 1的吸收式热泵系统还在吸收器 14和发生器 11之间设置吸收溶液自换热器 150、吸收剂结晶器 141和混合器 142。该吸收剂结晶器 141 具有吸收溶液入口、结晶后吸收溶液出口和吸收剂结晶输出口。该吸收剂结晶器的吸收溶液入口经吸收溶液自换热器 150连接于吸收器 14的吸收溶液出口，该吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液出口经吸收溶液自换热器 150 连接于发生器 11的吸收溶液入口，该吸收剂结晶器的结晶输出口连接于吸收器 11的吸收溶液入口。在有混合器 142的情况下，上述的吸收剂结晶输出口经混合器 142后连接于吸收器 11的吸收溶液入口。发生器 11 出口吸收溶液通过吸收溶液管道 20经混合器 142进入到吸收器 14, 而吸收器 14 出口吸收溶液通过吸收溶液管道 30 , 经吸收溶液自换热器 150进入到吸收剂结晶器 141。在吸收剂结晶器 141中采用低温冷量对吸收溶液进行冷却结晶，由于溴化锂水溶液达到结晶温度时会出现结晶，结晶温度温度越低液相的溴化锂平衡浓度就越低，因此，通过冷却结晶，无论冷却结晶前的吸收溶液溴化锂浓度有多高，结晶后液相的溴化锂浓度可达到或接近冷却温度下的溴化锂平衡浓度。结晶并进行固液分离后，吸收剂结晶器 141中的结晶后吸收溶液即溴化锂稀溶液经吸收溶液自换热器 150由吸收溶液管道 30输送到发生器 11中。上述的吸收剂结晶器 141所采用的冷源可以为 0- 32 °C的冷却水。所述的水源 200可以为普通生活用水或者工业用水，也可以是发生器 11 输出的高温蒸气被利用后形成的冷凝水;如果采用其他工质作为吸收溶液的工质，所述的水源 200也可以提供相应的液态工质。本实施例的吸收式制热装置仅需要在蒸发器 13 —处提供驱动热源，即可在发生器 11 的蒸气通路 19处得到高温蒸气。

吸收溶液在吸收剂结晶器 141 中可以形成吸收剂结晶和结晶后吸收溶液。本实施例以及下述实施例中所述的吸收剂结晶不用于限定其仅仅为吸收剂结晶颗粒，其还可以是含有吸收剂结晶颗粒的吸收溶液。吸收器 14、发生器 11、吸收溶液自换热器 150和吸收剂结晶器 141之间的关系还有如下方式。

请参阅图 3所示，是本发明实施例 1的流程图。所述的吸收溶液自换热器 150, 用于使来自吸收器 14的吸收溶液与从吸收剂结晶器 141输出的吸收剂结晶（或者含吸收剂结晶的吸收溶液）进行换热。发生器 11的吸收溶液输出管道 20与吸收器的吸收溶液输入管道相连，从而将发生器 11输出的吸收溶液与经过换热后的吸收剂结晶混合后共同输入到吸收器中。从吸收剂结晶器 141输出的结晶后吸收溶液经吸收溶液输入管道 30输送到发生器 11 内。经过换热后的来自吸收器 14的吸收溶液输入到吸收剂结晶器 141中进行冷却结晶和固液分离；经过换热后的从吸收剂结晶器 141输出的吸收剂结晶经吸收溶液输入管道被输送至吸收器 14中。由于来自吸收器 14 的吸收溶液的温度远高于从吸收剂结晶器 141输出的吸收剂结晶的温度，所以经过换热后，进入吸收剂结晶器 141 的吸收溶液温度大大降低，从而可以减少用于冷却吸收溶液的冷量。同时，经过换热后的来自吸收剂结晶器的吸收剂结晶的温度大大提高，其被输送到吸收器中，吸收同样量的工质蒸汽，可以在更高的工作温度下释放吸收热，从而可以提高吸收器向外供热的温度，提高供热品位，从而提高能源利用效率。

请参阅图 4所示，是本发明实施例 3的流程图。从吸收剂结晶器 141 输出的结晶后溶液也经由吸收溶液自换热器 150，使来自吸收器 14的吸收溶液与从吸收剂结晶器 141输出的吸收剂结晶（或者含吸收剂结晶的吸收溶液）和结晶后吸收溶液同时进行换热。经过换热后的结晶后吸收溶液通过吸收溶液输入管道 30输送至发生器 11中。发生器 11的吸收溶液输出管道 20与吸收器的吸收溶液输入管道相连，从而将发生器 11输出的吸收溶液与经过换热后的吸收剂结晶混合后共同输入到吸收器中。从吸收剂结晶器 141输出的结晶后吸收溶液经吸收溶液输入管道 30输送到发生器 11内。经过换热后的来自吸收器 14的吸收溶液输入到吸收剂结晶器 141中进行冷却结晶和固液分离；经过换热后的从吸收剂结晶器 141 输出的吸收剂结晶经吸收溶液输入管道被输送至吸收器 14 中。由于来自吸收器 14的吸收溶液的温度远高于从吸收剂结晶器 141输出的吸收剂结晶和结晶后吸收溶液的温度，所以经过换热后，进入吸收剂结晶器 141 的吸收溶液温度大大降低，从而可以减少用于冷却吸收溶液的冷量。同时, 经过换热后的来自吸收剂结晶器的吸收剂结晶的温度大大提高，其被输送到吸收器中，吸收同样量的工质蒸汽，可以在更高的工作温度下释放吸收热，从而可以提高吸收器向外供热的温度，提高供热品位。经过换热后的来自吸收剂结晶器的结晶后溶液的温度大大提高，其被输送到发生器中，蒸发出同样的工质蒸汽，本实施例可以减少发生器的消耗的热量，从而提高能源利用效率。

请参阅图 5所示，是本发明实施例 4的流程图。所述的发生器 11的吸收溶液输出管道 20与吸收器 14的吸收溶液输出管道 30相连，相连的节点位于进入吸收溶液自换热器 150之前。来自发生器 11的吸收溶液与来自吸收器 14的吸收溶液混合后进入吸收溶液自换热器 150 , 与从吸收剂结晶器 141输出的吸收剂结晶和结晶后吸收溶液同时进行换热。经过换热后的结晶后吸收溶液通过吸收溶液输入管道输送至发生器 11中。经过换热后的吸收剂结晶通过吸收溶液输入管道输送至吸收器 14 中。将来自发生器 11的吸收溶液与来自吸收器 14的吸收溶液混合后进行冷却结晶，与前述方式相比，增加了被冷却结晶的吸收溶液的量，从而可以得到更多的结晶后吸收溶液，从而可以提高吸收剂结晶器的使用效率。

请参阅图 6所示，是本发明实施例 5的流程图。本实施例提出的吸收式热泵循环系统与前述实施例基本相同，不同之处在于，其还包括压缩式制冷循环子系统，用于向吸收剂结晶器 141提供低温冷量。该压缩式制冷循环子系统包括：吸收剂结晶-蒸发器 200、压缩机 210、吸收溶液换热 -冷凝器 220、节流阀 230以及压缩式制冷工质管道 240。压缩式制冷工质在吸收溶液换热-冷凝器 220进行冷凝后，经节流阀 230, 在吸收剂结晶-蒸发器 200中进行蒸发，从而实现为吸收剂结晶器 141提供低温冷量。吸收剂结晶 -蒸发器 200出口压缩式制冷工质的蒸气经压缩机 210压缩后进入吸收溶液换热-冷凝器 220,从而完成压缩式制冷循环。吸收剂结晶-蒸发器 200可以是吸收剂结晶器 141的一个組成部件。

由于部分吸收剂（溴化锂）的结晶析出，在吸收剂结晶器 141 固液分离后的结晶后吸收溶液的浓度得到了降低。上述结晶后吸收溶液即溴化锂稀溶液通过结晶后吸收溶液管道 50,经吸收溶液换热-冷凝器 220和吸收溶液自换热器 150被引入到发生器 11中。另一方面，在吸收剂结晶器 141固液分离后的吸收剂结晶或含吸收剂结晶的吸收溶液通过含结晶溶液管道 40, 经吸收溶液换热-冷凝器 220、吸收溶液自换热器 150被引入到混合器 142。吸收溶液自换热器 150的作用在于使来自吸收器 14的温度较高的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的温度较低的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或含吸收剂结晶的吸收溶液进行热交换，从而提高供给发生器 11和混合器 142 的溶液温度，同时降低供给吸收剂结晶器的吸收溶液的温度。而吸收溶液换热-冷凝器 220的作用在于使压缩式制冷循环子系统压缩机 210出口的温度较高的压缩式制冷工质蒸气与吸收剂结晶器 141 出口的温度较低的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或含吸收剂结晶的吸收溶液进行热交换，从而使上述制冷工质蒸气冷凝，同时部分或全部融解吸收剂结晶并提高吸收溶液温度。通过发生器 11的浓缩，吸收剂浓度得到了提升的发生器 11 出口吸收溶液通过吸收溶液管道 20被引入到混合器 142中与吸收剂结晶（或含吸收剂结晶的吸收溶液）混合，然后一起被引入到吸收器 14中。本发明可分别设定和优化吸收器 14和发生器 11的吸收溶液的吸收剂工作浓度。也就是说，本发明可实现一种对于吸收式制冷循环十分有益的工艺条件，即，使吸收器在高吸收剂浓度条件下工作的同时，发生器在比吸收器低的吸收剂浓度条件下工作,而这是传统的吸收式热泵循环所难以做到的。由于具有了吸收剂结晶器 141 , 并且吸收器 14所产生的热量通过热循环回路直接供给发生器 11,从而可以基本省去现有吸收式热泵循环中向发生器 11供热的外部驱动热源 ,实现驱动热源基本自供的吸收式制热过程。

本发明的实施例 6提供了吸收式制热方法，其采用上述实施例所述的吸收式热泵循环系统，该制冷方法包括以下步骤:

( 1 )发生器中浓缩吸收溶液同时产生蒸气，然后将上述蒸气输出给用户，所述的浓缩吸收溶液被输出；

( 2 ) 采用驱动热源在蒸发器中加热吸收溶液，并将所产生的蒸气引入到吸收器中；

( 3 )在吸收器中来自发生器的吸收溶液吸收来自蒸发器的蒸气并产生吸收热，同时吸收溶液浓度降低并被输送至吸收剂结晶器中；

( 5 )在吸收器和发生器之间进行热循环，即将吸收溶液在吸收器中吸收蒸气时产生的吸收热输送至发生器中。具体的，将吸收器中的换热器和发生器中的换热器相连形成热循环回路，该热循环回路中的工质（一般的为水）在吸收器吸收上述吸收热并将其输送到发生器中，在发生器中放出热量后再返回到吸收器中。

蒸发器中的水可以来自于独立的水源，也可以是发生器输出的蒸气被利用后形成的冷凝水。

较佳的，在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述的吸收器输出的吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液进行换热。

较佳的，在所述的吸收剂结晶输送到吸收器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述的吸收剂结晶与所述的吸收器输出的吸收溶液进行换热。

较佳的，在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，吸收剂结晶输送到吸收器之前，且所述吸收器输出的收溶液进行冷却之前，所述吸收器输出的吸收溶液与所述的吸收剂结晶和结晶后吸收溶液进行换热。

较佳的，在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，吸收剂结晶输送到吸收器之前，吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，且所述发生器输出的吸收溶液输送到吸收器之前，该发生器输出的吸收溶液与所述吸收器输出的吸收溶液混合形成混合吸收溶液 , 该混合吸收溶液与所述的吸收剂结晶和结晶后吸收溶液进行换热。

通过进行吸收剂冷却结晶，并将来自发生器和 /或吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器输出的结晶后吸收溶液和 /或吸收剂结晶进行热交换，其效果之一在于，只用少量的外部冷量和热量，可在保持较低的发生器吸收溶液吸收剂工作浓度的同时，显著提高吸收器吸收溶液的吸收剂工作浓度，从而可在吸收器中得到温度更高的吸收热，使得该吸收热能够用作发生器的驱动热能。

由于在上述的方法中具有吸收剂结晶过程，从而在保持较低的发生器吸收溶液吸收剂工作浓度的前提下，可显著提高吸收器吸收溶液的吸收剂工作浓度，从而可在吸收器中得到温度更高的吸收热，使得该吸收热能够用作发生器的驱动热能并使发生器的工作温度更高，即能够产生温度更高的工质蒸气。

较佳的，在上述的热循环过程中进行热补偿，即设置有外部热源加热装置以补偿由于散热损失等引起的发生器热量的少量不足，从而可以保证整个制热过程的持续进行。

本实施例的各个步骤在运行中是同时进行的没有先后顺序，各个步驟共同构成吸收式制热过程。

本发明的实施例 7提供了另一种吸收式制热方法，本实施例提出的吸收式制热方法与前述实施例基本相同，不同之处在于，吸收剂结晶器中进行的吸收溶液冷却结晶所需的氏温冷量来自压缩式制冷循环过程。吸收剂结晶-蒸发器 200出口压缩式制冷工质的蒸气经压缩机 210压缩后进入吸收溶液换热-冷凝器 220进行冷凝，冷凝后的压缩式制冷工质经节流阀 230, 在吸收剂结晶-蒸发器 200中进行蒸发，从而完成压缩式制冷循环。由于本发明的压缩式制冷工质在吸收溶液换热-冷凝器 220冷凝时的冷量来自溴化锂结晶器 141 出口溶液所具有的冷量，因此本循环的蒸发温度和冷凝温度较为接近，从而可达到较高的制冷性能系数。也就是说，本发明的压缩式制冷循环的能耗较低。

本发明的上述实施例所述的技术方案对所采用吸收溶液的种类并无特别的限制 , 上述实施例皆以水-溴化锂为工质对的吸收溶液为例进行说明 , 在其他的实施方式中，也可以釆用工质为水、甲醇和乙醇其中之一或几种物质的混合物；吸收剂为 LiBr、 LiCl、 LiN0₃、 NaBr、 KBr、 CaCl₂、 MgBr₂ 和 ZnCl₂其中之一或几种物质的混合物。

以下通过具有具体参数的实施例来说明上述实施例的可实施性。

实例 1

本实例采用实施例 6所述的方法，用 100°C的热水作为蒸发器的驱动热源，采用 195 °C饱和蒸气作为外部热源对热循环回路中的工质进行加热，以补偿由于散热损失等引起的发生器驱动热源的热量不足部分，采用二甲基硅油作为热循环工质，而采用 20 °C的冷却水来冷却吸收剂结晶器 141。本实例对外输出温度 182 °C、压力 OkPa 的过热蒸气，性能系数（COP ) 为 10. 0。本实例 COP的计算公式如下：

COP-输出热量 /所投入外部热源的热量

实例 2

本实例采用实施例 6所述的方法，用 100°C的热水作为蒸发器的驱动热源，采用 195 °C饱和蒸气作为外部热源对热循环回路中的工质进行加热，以补偿由于散热损失等引起的发生器驱动热源的热量不足部分，釆用二甲基硅油作为热循环工质，而采用 60 °C的冷却水来冷却吸收剂结晶器 141。本实施对外输出温度 182 C、压力 l OOkPa 的过热蒸气，性能系数（COP ) 为 10. 0。本例 COP的计算公式如下：

COP-输出热量 /所投入外部热源的热量

实例 3

本实例采用实施例 7所述的方法，用 80 °C的热水作为蒸发器的驱动热源，采用 160 °C饱和蒸气作为外部热源对热循环回路中的工质进行加热，以补偿由于散热损失等引起的发生器驱动热源的热量不足部分，采用二曱基硅油作为热循环工质，而采用压缩式制冷循环提供的- 18 °C的压缩式制冷工质来冷却吸收剂结晶器 141。本实例对外输出温度 148 °C、压力 95kPa的过热蒸气， C0P为 5. 5。本实例 C0P的计算公式如下：

COP-输出热量 / (所投入外部热源的热量 +压缩机的耗电量 X 3.0) 在此，取为所述压缩机供电的电网用户端的一次能源发电效率为 33. 3%。

实例 4

本实例采用实施例 4所述的方法，用 7 °C水作为蒸发器的驱动热源，采用 ⁵0 °C热水作为外部热源对热循环回路中的工质进行加热，以补偿由于散热损失等引起的发生器驱动热源的热量不足部分，采用不冻液作为热循环工质，而采用压缩式制冷循环提供的- 18。C的压缩式制冷工廢来冷却吸收剂结晶器 141。本实例对外输出温度 37 °C、压力 0. 8kPa的过热蒸气， C0P为 5. 0。由本实例可见，本发明在经发生器向外提供高温热量的同时，也在经蒸发器向外提供低温冷量。本实例 C0P的计算公式如下：

下表 1为上述实施例的工作参数和性能。

表 1

出口溴化锂浓度 ( wt°/» ) 63 69 59 58 输出过热蒸气的压力（kPa) 170 100 95 0. 8 输出过热蒸气的温度（°C ) 182 182 148 37 驱动热源利用前温度（。C ) 100 100 80 7 蒸发

驱动热源利用后温度（ °C ) 95 95 75 2 压力 ( kPa ) 81. 5 81. 5 36. 1 0. 6 换热器入口热循环工质温度（。C ) 185. 0 185. 0 151. 0 40. 0 换热器出口热循环工质温度（ °C ) 189. 0 189. 0 155. 0 44. 0 吸收

进口溴化锂浓度 ( wt% ) 75 75 75 66 器

出口溴化锂浓度 ( wt% ) 72 72 72 64 压力（kPa) 81. 4 81. 4 36. 0 0. 5 吸收

剂结吸收剂结晶-蒸发器温度（ °C ) 20 60 -18 -18 a,

曰曰

夕卜部进口热循环工质温度（ ) 189. 0 189. 0 155. 0 44. 0 热源

加热出口热循环工质温度（。C ) 189. 4 189. 4 155. 4 44. 4 衣直菜

COP 10. 0 10. 0 5. 5 5. 0 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何筒单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。工业应用性

本发明的吸收式热泵循环系统以及制热方法，由于具有了吸收剂结晶器，并且吸收器所产生的热量通过热循环回路直接供给发生器，因而可以基本省去现有吸收式制热循环系统中的发生器所需的外部驱动热源，实现吸收式制热，使制热系数（COP )得到显著提高，还可使所需驱动热源的温度即可利用低温余热的温度显著降低，从而更加适于实用。另外的，由于本发明的吸收式热泵系统无需设置冷凝器，因而与现有的吸收式热泵循环不同，本发明无需使用冷却水对冷；疑器进行冷却，因而可以大幅度减轻冷却塔的运行负荷，同时节约水资源。

Claims

权利要求

1、一种吸收式热泵系统，其特征在于其包括：

发生器，其内设有换热器（110 ), 用于浓缩吸收溶液，并输出蒸气；蒸发器，其内设有换热器（130 )，该换热器（130 ) 内通入驱动热源；吸收器，其内设有换热器（140 );

吸收剂结晶器，接收来自吸收器和 /或发生器的吸收溶液并进行冷却，形成吸收剂结晶和结晶后吸收溶液，所述的结晶后吸收溶液输送至发生器，所述的吸收剂结晶输送至吸收器；

所述的换热器（110 ) 与换热器（140 )相连接，形成热循环回路，用于将吸收器中产生的吸收热输送至发生器中。

2、根据权利要求 1所述的吸收式热泵系统, 其特征在于，该系统还包括：吸收溶液自换热器，用于所述的来自发生器的吸收溶液和 /或来自吸收器的吸收溶液，与结晶后吸收溶液和 /或吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

3、根据权利要求 1所述的吸收式热泵系统，其特征在于其还包括：吸收溶液自换热器，用于将来自吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液进行换热。

4、根据权利要求 1所述的吸收式热泵系统，其特征在于其还包括：吸收溶液自换热器，用于将来自吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

5、根据权利要求 1所述的吸收式热泵系统，其特征在于其还包括：吸收溶液自换热器，用于将来自吸收器的吸收溶液与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

6、根据权利要求 5所述的吸收式热泵系统，其特征在于来自发生器的吸收溶液和来自吸收器的吸收溶液混合后进入吸收溶液自换热器，与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

7、根据权利要求 1-6任一项所述的吸收式热泵系统，其特征在于其中所述的热循环回路上设有外部热源加热装置。

8、根据权利要求 Ί所述的吸收式热泵系统，其特征在于其还包括水源，用于向蒸发器提供水。

9、根据权利要求 1-6任一项所述的吸收式热泵系统，其特征在于：还包括由吸收剂结晶 -蒸发器、压缩机、吸收溶液换热-冷凝器、节流阀以及压缩式制冷工质管道构成的压缩式制冷子系统，用于向上述吸收剂结晶器提供冷量。

10、一种吸收式制热方法，其包括以下步骤：

( 1 )在发生器中浓缩吸收溶液同时产生蒸气，并将所述蒸气输出，所述的浓缩吸收溶液被输送至吸收器中；

( 2 )采用驱动热源在蒸发器中加热吸收溶液，并将所产生的蒸气引入到吸收器中；

11、根据权利要求 10所述的吸收式制热方法，其特征在于还包括：在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述的吸收器输出的吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液进行换热。

12、根据权利要求 10所述的吸收式制热方法，其特征在于还包括：在所述的吸收剂结晶输送到吸收器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述的吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液与所述的吸收器输出的吸收溶液进行换热。

13、根据权利要求 10所述的吸收式制热方法，其特征在于还包括：在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，吸收剂结晶输送到吸收器之前，且吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，所述吸收器输出的吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

14、根据权利要求 10所述的吸收式制热方法，其特征在于还包括：在所述的结晶后吸收溶液输送到发生器之前，吸收剂结晶输送到吸收器之前，吸收器输出的吸收溶液进行冷却之前，且所述发生器输出的吸收溶液输送到吸收器之前，该发生器输出的吸收溶液与所述吸收器输出的吸收溶液混合形成混合吸收溶液，该混合吸收溶液与所述的结晶后吸收溶液和吸收剂结晶或者含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热。

15、根据权利要求 10-14任一项所述的吸收式制热方法，其特征在于在所述步骤（5 ) 的热循环过程中，通过外部热源向发生器补偿热量。

16、根据权利要求 15所述的吸收式制热方法，其特征在于其中所述步驟（2 ) 的驱动热源的利用后温度不低于 2 °C。

17、根据权利要求 15所述的吸收式制热方法，其特征在于通过压缩式制冷循环向所述步骤（4 )提供吸收溶液冷却结晶所需的冷量。

18、根据权利要求 15所述的吸收式制热方法，其特征在于其中所迷的压缩式制冷循环包括：

压缩制冷工质，使制冷工质的压力和温度升高；

温度升高后的制冷工廣与来自吸收剂结晶器的结晶后吸收溶液和 /或吸收剂结晶或含吸收剂结晶的吸收溶液进行换热；

换热后的制冷工盾经节流阀膨胀后，从吸收剂结晶器吸热。

19、根据权利要求 15所述的吸收式制热方法，其特征在于其中所述的步骤（ 4 ) 中吸收溶液冷却结晶的温度为 -18 ~ 60Ό。