低温余热驱动大温升两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组

技术领域

本发明涉及一种低温余热驱动大温升两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组，属暖通空调技术领域。

背景技术

在生产工艺或生活中需要中温热水，而这些需要消耗一定的能源才能获得，同时在生产工艺中又存在大量的低温余热（可以是余热水、乏汽等），有些余热由于无法利用而被排放，造成浪费。在北方冬季需要集中供热地区，为了节能减排，利用第一类溴化锂吸收式热泵技术，在高温热源驱动条件下，回收利用这部分低温余热，制取所需的中温热水，能够节省40%的能源消耗，实现了能源的综合利用。但是，在有低温余热、高温热源紧缺或无高温热源的场合，使用如图1所示的第一类溴化锂吸收式热泵机组回收利用低温余热制取中温热水，就需增加获得高温热源的设备及系统投资；另外，在生产工艺中，当有中温热源、又需要更高温度的热源时，为了节能，可使用如图2所示的普通两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组来深度回收利用中温余热制取更高温度的热源，但是，该机组虽不需高温热源驱动，却对余热的品质有要求，余热温度一般需要在55℃以上才可回收利用，对于低于55℃以下的低温余热，难以回收利用。为了节省能源和减少投资、又能更多的深度回收利用低温余热（55℃以下的余热水、乏汽（压力16kPa.A以下）等），如何实现不用高温热源驱动、用低温余热源驱动、更多的深度回收利用低温余热，制取比余热升温幅度大的更高温度的中温热水供冬季集中供热或生产工艺预热、防冻等使用的热泵机组，成为目前研究的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种冬季集中供热或生产工艺预热、防冻等使用的深度回收低温余热制取比余热升温幅度大的更高温度中温热水的低温余热驱动大温升两级型溴化锂吸收式热泵机组。

本发明的目的是这样实现的：

一种低温余热驱动大温升两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组，包括一级发生器、二级发生器、冷凝器、蒸发器、一级吸收器、二级吸收器、热交换器、屏蔽泵和连接管路及控制系统等，所述蒸发器由蒸发器传热管、蒸发器前端室、蒸发器后端室、乏汽凝结水出管路、乏汽凝结水泵和抽真空管路构成，低压乏汽通过低压乏汽进管路进入蒸发器前端室再进入蒸发器传热管内冷凝，乏汽凝结水由设在蒸发器后端室下部乏汽凝结水出管路上的乏汽凝结水泵抽出，并且，在蒸发器后端室顶部的汽相区设有抽真空管路，抽真空管路与设在外围的水环式真空泵或原有抽真空系统连接；

低温余热源通过低温余热水进管路串联先进入一级发生器传热管内降温、再进入二级发生器传热管内降温，最后，自低温余热水出管路流出；

低温冷却水通过冷却水进管路串联先进入冷凝器传热管内吸热升温，给二级发生器浓缩溶液提供低温低压条件，然后，低温冷却水再进入一级吸收器升温吸热，给一级发生器浓缩溶液提供低温低压条件，最后，自低温冷却水出管路流出。

优选的，中温热水通过中温热水进管路进入吸收器传热管内吸热，升温后自中温热水出管路流出，中温热水带出的热量即可用于冬季集中供热或用于生产工艺中冷源预热或用于需要防冻的场所等。

优选的，在中温热水进管路上设置凝汽器，自低压乏汽进管路上引出一路低压乏汽进凝汽器管路与凝汽器相连，出凝汽器的乏汽凝结水通过凝汽器乏汽凝结水管路与蒸发器后端室下部的乏汽凝结水出管路相连，蒸发器和凝汽器凝结的乏汽凝结水汇合后由乏汽凝结水泵一起抽出，凝汽器的抽真空管路与蒸发器后端室的抽真空管路相连；中温热水先进入凝汽器与乏汽换热，中温热水预热后再进入二级吸收器升温。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述创新，利用冬季气温低，冷却水上冷却塔后通过风机调节，在保证冷却塔安全前提下，提供低温冷却水给冷凝器和一级吸收器使用，使冷凝温度降低，二级发生压力降低，也使一级吸收压力和一级发生压力更低，一级吸收和二级发生之间循环的溶液浓度更低、溶液的饱和温度降低，进二级发生器低温余热源的温度要求更低；因一级发生压力降低，当制取较高温度的中温热水所需的二级吸收器和一级发生器之间循环稀溶液、浓溶液浓度一定时，一级发生器内稀溶液、浓溶液的饱和温度降低，进一级发生器的低温余热源温度要求也低，所以，低温余热源在驱动机组的同时，低温余热源的余热被深度回收利用；外围抽真空系统可通过抽真空管路将蒸发器管程内抽为真空，保证低压乏汽能够进入蒸发器传热管内冷凝，除压损外，乏汽没有温降，蒸发温度相对较高，二级吸收压力就高，二级吸收器内稀溶液、浓溶液浓度一定时，稀溶液、浓溶液饱和温度提高，二级吸收器就可制取更高温度的中温热水，因品味稍高的低压乏汽进蒸发器、品味略低的余热源进一级发生器和二级发生器，使机组变工况范围可加大，适应性更强，安全性提高。当采用带前置凝汽器的热泵时，制取的中温热水热量占比提高。可见，该机组不需消耗高温能源，只需用低温余热源驱动 ，在提供低温冷却水的条件下，深度回收利用低温余热源（55℃以下的余热水和压力16kPa.A以下的乏汽等）的余热，制取比低温余热升温幅度大的出口更高温度的中温热水供冬季集中供热或供生产工艺中冷源预热或供需要防冻场所使用，100%节能能源消耗，可减少余热排放，实现绿色环保的经济和社会效益。

附图说明

图1为以往第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。

图2为以往普通的两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。

图3为本发明的低温余热驱动大温升两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。

图4为本发明的带凝汽器低温余热驱动大温升两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。

其中：发生器1、冷凝器2、蒸发器3、吸收器4、热交换器5、冷剂泵6、溶液泵7、高温热源进管路8、高温热源出管路9、中温热水出管路10、低温余热水出管路11、低温余热水进管路12、中温热水进管路13、二级吸收器14、冷却水出管路15、冷却水进管路16、二级发生器17、一级发生器18、冷凝器冷剂水泵19、二级发生器溶液泵20、一级发生器溶液泵21、一级吸收器溶液泵22、低温热交换器23、一级吸收器24、高温热交换器25、低压乏汽进管路26、蒸发器前端室27、蒸发器传热管28、蒸发器后端室29、抽真空管路30、乏汽凝结水出管路31、乏汽凝结水泵32、低压乏汽进凝汽器管路33、凝汽器抽真空管路34、凝汽器乏汽凝结水出管路35、凝汽器36。

具体实施方式

实施例1：

参见图3，本发明涉及一种低温余热驱动大温升两级型第二类溴化锂吸收式热泵机组，包括一级发生器18、二级发生器17、冷凝器2、蒸发器3、一级吸收器24、二级吸收器14、高温热交换器25、屏蔽泵和连接管路及控制系统（图中未示出）等，所述蒸发器3由蒸发器传热管28、蒸发器前端室27、蒸发器后端室29、抽真空管路30、乏汽凝结水出管路31和乏汽凝结水泵32构成，低压乏汽通过低压乏汽进管路26进入蒸发器前端室27再进入蒸发器传热管内28冷凝，乏汽凝结水由设在蒸发器后端室29下部乏汽凝结水出管路31上的乏汽凝结水泵抽出，并且，在蒸发器后端室29顶部的汽相区设有抽真空管路30，抽真空管路30与设在外围的水环式真空泵或原有抽真空系统连接；低温余热源通过低温余热水进管路12串联先进入一级发生器18传热管内降温、再进入二级发生器17传热管内降温，最后，自低温余热水出管路11流出；低温冷却水通过冷却水进管路16串联先进入冷凝器2传热管内吸热升温，给二级发生器17浓缩溶液提供低温低压条件，然后，低温冷却水再进入一级吸收器24升温吸热，给一级发生器18浓缩溶液提供低温低压条件，最后，自冷却水出管路15流出；中温热水通过中温热水进管路13进入二级吸收器14传热管内吸热，升温后自中温热水出管路10流出，中温热水带出的热量即可用于冬季集中供热或用于生产工艺中冷源预热或用于需要防冻的场所等。

该机组有一个低温低浓度的溶液循环和一个高温高浓度的溶液循环及一个冷剂循环，其中一个低温低浓度的溶液循环流程是：一级吸收器溶液泵22将液囊内的稀溶液通过管路直接打入二级发生器17喷淋管喷淋，二级发生器17将喷淋在传热管表面的稀溶液浓缩为浓溶液，浓溶液进入二级发生器17筒体底部液囊，由二级发生器溶液泵20通过管路直接将浓溶液打入一级吸收器24喷淋管喷淋在传热管表面，浓溶液吸收来自一级发生器18产生的冷剂蒸汽变为稀溶液后进入液囊，由于该循环的稀溶液和浓溶液的温差小，就不需设低温溶液热交换器进行热回收；另一个高温高浓度的溶液循环流程是：一级发生器18将喷淋在传热管表面的稀溶液浓缩为浓溶液，浓溶液进入一级发生器筒体底部液囊，由一级发生器溶液泵21提升经高温热交换器25升温后进入二级吸收器14喷淋管喷淋在传热管表面，浓溶液吸收来自蒸发器3蒸发的高温冷剂蒸汽后变为稀溶液，稀溶液汇集在二级吸收器筒体底部液囊，靠压差和位差的动力经高温热交换器25降温进入一级发生器18喷淋管喷淋；一个冷剂循环流程是：一级发生器18浓缩来自二级吸收器14稀溶液产生的冷剂蒸汽经挡液板组进入一级吸收器24，冷剂蒸汽被喷淋在一级吸收器24传热管表面的浓溶液吸收变为稀溶液，该稀溶液进入二级发生器17被浓缩为浓溶液，浓缩过程中产生的的冷剂蒸汽经挡液板组进入冷凝器2，该冷剂蒸汽在冷凝器2传热管表面冷凝为低温冷剂水，低温冷剂水由冷凝器冷剂水泵19打入蒸发器3液囊，由冷剂泵6将冷剂循环水打入蒸发器3喷淋管喷淋在传热管表面，冷剂水吸热蒸发为高温冷剂蒸汽后进入二级吸收器14，该高温冷剂蒸汽被喷淋在二级吸收器14传热管表面的浓溶液吸收变为稀溶液。如此不断循环。

实施例2：

如图4所示，当进热泵的中温热水温度比低压乏汽温度低时，在实施例1的基础上，在中温热水进管路13上设置凝汽器36，自低压乏汽进管路26上引出一路低压乏汽进凝汽器管路33与凝汽器36相连，出凝汽器的乏汽凝结水通过凝汽器乏汽凝结水管路35与蒸发器后端室29下部的乏汽凝结水出管路31相连，蒸发器3和凝汽器36凝结的乏汽凝结水汇合后由乏汽凝结水泵32一起抽出，凝汽器抽真空管路34与蒸发器后端室29上的抽真空管路30相连；中温热水先进入凝汽器36与低压乏汽换热，中温热水预热后再进入二级吸收器14升温。

本发明通过上述创新，利用冬季气温低，冷却水上冷却塔后通过风机调节，在保证冷却塔安全前提下，提供低温冷却水（例如：冷却水进/出口温度在5℃/10℃或者10℃/15℃或者15℃/20℃等，低温冷却循环水温度根据需要确定）给冷凝器2和一级吸收器24使用，使冷凝温度降低，二级发生压力降低，也使一级吸收压力和一级发生压力更低，一级吸收和二级发生之间循环的溶液浓度更低、溶液的饱和温度降低，进二级发生器低温余热源的温度要求更低；因一级发生压力降低，当制取较高温度的中温热水所需的二级吸收器14和一级发生器18之间循环稀溶液、浓溶液浓度一定时，一级发生器18内稀溶液、浓溶液的饱和温度降低，进一级发生器18的低温余热源温度要求也低，所以，低温余热源在驱动机组的同时，低温余热源的余热被深度回收利用；外围抽真空系统可通过抽真空管路30将蒸发器3管程内抽为真空，保证低压乏汽能够进入蒸发器3传热管内冷凝，除压损外，乏汽没有温降，蒸发温度相对较高，二级吸收压力就高，二级吸收器14内稀溶液、浓溶液浓度一定时，稀溶液、浓溶液饱和温度提高，二级吸收器14就可制取更高温度的中温热水。将品味稍高的低压乏汽引入蒸发器、品味略低的余热源进一级发生器和二级发生器，使机组变工况范围可加大，适应性更强，安全性提高。当采用带前置凝汽器的热泵时，制取的中温热水热量占比提高。可见，该机组不需消耗高温能源，只需用低温余热源驱动，在提供低温冷却水的条件下，深度回收利用低温余热源（55℃以下的余热水和压力16kPa.A以下的乏汽等）的余热，制取比低温余热升温幅度大的出口更高温度（70℃~95℃左右）的中温热水供冬季集中供热或供生产工艺中冷源预热或供需要防冻场所使用，100%节能能源消耗，可减少余热排放，实现绿色环保的经济和社会效益。

除上述实施例外，本发明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，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。