吸收式热泵机组、换热机组及供热系统.pdf

本发明涉及一种吸收式热泵机组、换热机组及供热系统，其中，吸收式热泵机组包括发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器和溶液换热器；所述吸收器至少包括第一吸收器和第二吸收器，所述蒸发器至少包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一吸收器的溶液出口与所述第二吸收器的溶液进口连通，所述第一蒸发器的冷剂水出口与所述第二蒸发器的冷剂水进口连通。本发明通过设置多个吸收器和蒸发器，能够提高整体热力完善度，降低一次回水温度。

1.  一种吸收式热泵机组，包括发生器(1)、冷凝器(2)、吸收器(3)、蒸发器(4)和溶液换热器(6)；其特征在于：所述吸收器(3)至少包括第一吸收器(31)和第二吸收器(32)，所述蒸发器(4)至少包括第一蒸发器(41)和第二蒸发器(42)，所述第一吸收器(31)的溶液出口与所述第二吸收器(32)的溶液进口连通，所述第一蒸发器(41)的冷剂水出口与所述第二蒸发器(42)的冷剂水进口连通。

2.  如权利要求1所述的吸收式热泵机组，其特征在于：所述发生器(1)的水蒸气出口通过第五管路连接至所述冷凝器(2)的水蒸气进口，所述第五管路上设置有水蒸气压缩机(5)。

3.  如权利要求1或2所述的吸收式热泵机组，其特征在于：沿溶液循环流动方向，所述发生器(1)的溶液出口通过第一管路依次串联连接所述溶液换热器(6)和所述第一吸收器(31)的溶液进口，所述第二吸收器(3)的溶液出口通过第二管路依次串联连接所述溶液换热器(6)和所述发生器(1)的溶液进口。

4.  如权利要求3所述的吸收式热泵机组，其特征在于：沿冷剂水循环流动方向，所述冷凝器(2)的冷剂水出口通过第三管路连接至所述第一蒸发器(41)的冷剂水进口，所述第二蒸发器(4)的冷剂水出口通过第四管路连接至所述第一蒸发器(41)的冷剂水进口。

5.  如权利要求4所述的吸收式热泵机组，其特征在于：所述第一吸收器(3)的水蒸气进口与所述第一蒸发器(4)的水蒸气出口连通，所述第二吸收器(3)的水蒸气进口与所述第二蒸发器(4)的水蒸气出口连通。

6.  如权利要求3所述的吸收式热泵机组，其特征在于：所述第一管路上还设置有溶液隔压装置(10)。

7.  如权利要求4所述的吸收式热泵机组，其特征在于：所述第三管路上还设置有冷剂水隔压装置(11)。

8.  如权利要求1所述的吸收式热泵机组，其特征在于：所述吸收 式热泵机组中的溶液为溴化锂溶液。

9.  一种换热机组，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的吸收式热泵机组。

10.  如权利要求9所述的换热机组，其特征在于：还包括一次水进管路(8)、二次水进管路(9)和水-水换热器(7)，沿一次水进方向，所述一次水进管路(8)依次串联连接所述吸收式热泵机组中的发生器(1)和所述水-水换热器(7)后，连接至一次水出管路；所述二次水进管路(9)包括并联连接的第一支路(91)和第二支路(92)，沿二次水进方向，所述第一支路(91)依次串联连接所述吸收式热泵机组中的吸收器(3)和冷凝器(2)后，连接至二次水出管路，所述第二支路(92)依次串联连接所述吸收式热泵机组中的蒸发器(4)和所述水-水换热器(7)后，连接至所述二次水出管路。

11.  一种供热系统，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的吸收式热泵机组或如权利要求9或10所述的换热机组。

吸收式热泵机组、换热机组及供热系统
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，尤其涉及一种吸收式热泵机组、换热机组及供热系统。
背景技术
热电联产集中供热系统在我国北方城镇供热中的应用十分普遍。降低集中供热系统的一次网回水温度，有利于回收热电联产热源处的冷凝热用于供热，可大幅提升热电联产系统的效率。
现有技术中的供热系统已经采用具有吸收式热泵的换热机组，具有吸收式热泵的换热机组可在热网的各个热力站降低一次网回水温度。但是单纯的吸收式循环、单级的热泵型换热机组，在一次网供水温度较低(如100℃～110℃)时，仅能将一次网回水温度降至30℃以上，对一次网回水的降温能力不足，在热源处回收的凝汽器热量有限。
目前还有另一种复合式换热机组，其具有外部串联的压缩式热泵机组，能够进一步降低一次网回水温度，但是需要一台吸收式热泵和一台压缩式热泵串联，导致机组体积增大、成本上升、一次网阻力增大。
发明内容
本发明的目的是提出一种吸收式热泵机组、换热机组及供热系统，其能够进一步降低一次网回水温度，提高换热系数。
为实现上述目的，本发明提供了一种吸收式热泵机组，其包括发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器和溶液换热器；其特征在于：所述吸收器至少包括第一吸收器和第二吸收器，所述蒸发器至少包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一吸收器的溶液出口与所述第二吸收器的溶液进口连通，所述第一蒸发器的冷剂水出口与所述第二蒸发器的冷 剂水进口连通。
在一优选或可选实施例中，所述发生器的水蒸气出口通过第五管路连接至所述冷凝器的水蒸气进口，所述第五管路上设置有水蒸气压缩机。
在一优选或可选实施例中，沿溶液循环流动方向，所述发生器的溶液出口通过第一管路依次串联连接所述溶液换热器和所述第一吸收器的溶液进口，所述第二吸收器的溶液出口通过第二管路依次串联连接所述溶液换热器和所述发生器的溶液进口。
在一优选或可选实施例中，沿冷剂水循环流动方向，所述冷凝器的冷剂水出口通过第三管路连接至所述第一蒸发器的冷剂水进口，所述第二蒸发器的冷剂水出口通过第四管路连接至所述第一蒸发器的冷剂水进口。
在一优选或可选实施例中，所述第一吸收器的水蒸气进口与所述第一蒸发器的水蒸气出口连通，所述第二吸收器的水蒸气进口与所述第二蒸发器的水蒸气出口连通。
在一优选或可选实施例中，所述第一管路上还设置有溶液隔压装置。
在一优选或可选实施例中，所述第三管路上还设置有冷剂水隔压装置。
在一优选或可选实施例中，所述吸收式热泵机组中的溶液为溴化锂溶液。
为实现上述目的，本发明还提供了一种换热机组，其包括上述任一实施例中的吸收式热泵机组。
在一优选或可选实施例中，还包括一次水进管路、二次水进管路和水-水换热器，沿一次水进方向，所述一次水进管路依次串联连接所述吸收式热泵机组中的发生器和所述水-水换热器后，连接至一次水出管路；所述二次水进管路包括并联连接的第一支路和第二支路，沿二次水进方向，所述第一支路依次串联连接所述吸收式热泵机组中的吸收器和冷凝器后，连接至二次水出管路，所述第二支路依次串联连接所述吸收式热 泵机组中的蒸发器和所述水-水换热器后，连接至所述二次水出管路。
为实现上述目的，本发明还提供了一种供热系统，其包括上述任一实施例中的吸收式热泵机组或上述任一实施例中的换热机组。
基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的吸收式热泵机组中，吸收器和蒸发器均可以设置有两个、三个或更多个，将吸收式热泵机组的蒸发-吸收过程分为2～3级，或者更多级，能够提高吸收式热泵机组的整体热力完善度，降低一次回水温度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的吸收式热泵机组的一示意性实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的发生-冷凝过程带水蒸汽压缩机的换热机组的结构示意图；
图3为本发明提供的发生-冷凝过程无水蒸汽压缩机的换热机组的结构示意图。
附图中标号：
1-发生器；2-冷凝器；3-吸收器；31-第一吸收器；32-第二吸收器；4-蒸发器；41-第一蒸发器；42-第二蒸发器；5-水蒸气压缩机；6-溶液换热器；7-水-水换热器；8-一次水进管路；9-二次水进管路；91-第一支路；92-第二支路；10-溶液隔压装置；11-冷剂水隔压装置；12-溶液循环泵；13-冷剂水循环泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，为本发明提供的吸收式热泵机组的示意性实施例，在该示意性实施例中，吸收式热泵机组包括发生器1、冷凝器2、吸收器3、蒸发器4和溶液换热器6。
沿溶液循环流动方向，发生器1的溶液出口通过第一管路依次串联连接溶液换热器6和吸收器3的溶液进口，吸收器3的溶液出口通过第二管路依次串联连接溶液换热器6和发生器1的溶液进口，且第二管路上还设置有溶液循环泵12；沿冷剂水循环流动方向，冷凝器2的冷剂水出口通过第三管路连接至蒸发器4的冷剂水进口，蒸发器4的冷剂水出口通过第四管路连接至蒸发器4的冷剂水进口，第四管路上还设置有冷剂水循环泵13；发生器1的水蒸气出口通过第五管路连接至冷凝器2的水蒸气进口；蒸发器4的水蒸气出口连接吸收器3的水蒸气进口。
其中，吸收器3至少包括第一吸收器31和第二吸收器32，蒸发器4至少包括第一蒸发器41和第二蒸发器42，第一吸收器31的溶液出口与第二吸收器32的溶液进口连通，第一蒸发器41的冷剂水出口与第二蒸发器42的冷剂水进口连通。
在上述示意性实施例的基础上，吸收器3和蒸发器4均可以设置有两个、三个或更多个，将吸收式热泵机组的蒸发-吸收过程分为2～3级，或者更多级，能够提高吸收式热泵机组的整体热力完善度，降低一次回水温度。
下面列举的实施例以设置两个吸收器3和两个蒸发器4为例进行说明：吸收式热泵机组包括第一吸收器31、第二吸收器32、第一蒸发器41和第二蒸发器42。
第一吸收器31的溶液进口可以与第一管路连通，第一吸收器31的溶液出口可以与第二吸收器32的溶液进口连通，第二吸收器32的溶液出口可以与第二管路连通。
第一蒸发器41的冷剂水进口可以与第三管路连通，第一蒸发器41的冷剂水出口可以与第二蒸发器42的冷剂水进口连通，第二蒸发器42的冷剂水出口可以与第四管路连通，第四管路还可以连接至第一蒸发器41的冷剂水进口。
第一吸收器31的水蒸气进口可以与第一蒸发器41的水蒸气出口连通，第二吸收器32的水蒸气进口可以与第二蒸发器42的水蒸气出口连通。
在上述示意性实施例的基础上，第五管路上还可以设置有水蒸气压缩机5。吸收式热泵机组的发生-冷凝过程增加水蒸气压缩机5，在一次水进口温度较低(如100℃～110℃)时，可提高冷凝器2的冷凝压力，增加冷凝量，提高吸收器3的进口溶液浓度，增加吸收器3溶液的吸收量以及蒸发器4冷剂水的蒸发量，从而降低一次回水温度。
在上述各示意性实施例中，第二管路上还可以设置有溶液隔压装置10，第三管路上还可以设置有冷剂水隔压装置11。
上述的溶液隔压装置10和冷剂水隔压装置11均可以采用U型管，即：第二管路和第三管路上均设置有U型管，U型管的两端保持一定的压力差，溶液隔压装置10和冷剂水隔压装置11的作用类似于连通器。
上述各示意性实施例中，吸收式热泵机组中的溶液为溴化锂溶液。
本发明提供的吸收式热泵机组可以应用在换热机组或供热系统中。
如图2、图3所示，在本发明提供换热机组的示意性实施例中，换热机组包括上述任一实施例中的吸收式热泵机组，还包括一次水进管路8、二次水进管路9和水-水换热器7。
沿一次水进方向，一次水进管路8依次串联连接吸收式热泵机组中 的发生器1和水-水换热器7后，连接至一次水出管路。一次侧热水串联地通过吸收式热泵机组的发生器1、水-水换热器7放出热量，一次侧热水需克服的阻力为水-水换热器7、吸收式热泵机组的蒸发器4之和，相对于现有技术中，需要克服的一次网阻力为吸收式热泵机组的发生器1、水-水换热器7、吸收式热泵机组的蒸发器4、电热泵的蒸发器4之和，本发明一次侧热水阻力大大降低。
二次水进管路9包括并联连接的第一支路91和第二支路92，沿二次水进方向，第一支路91依次串联连接吸收式热泵机组中的吸收器3和冷凝器2后，连接至二次水出管路，第二支路92依次串联连接吸收式热泵机组中的蒸发器4和水-水换热器7后，连接至二次水出管路。二次侧热水通过吸收式热泵机组的吸收器3、冷凝器2、水-水换热器7被加热。且二次侧热水通过吸收式热泵机组的蒸发器4被降温后，再通过水-水换热器7被加热的同时为一次侧热水降温，使一次侧热水出换热机组的温度进一步低于二次侧的进水温度。
在本发明提供的供热系统的示意性实施例中，供热系统可以包括上述任一实施例中的吸收式热泵机组或上述任一实施例中的换热机组。
下面列举本发明提供的换热机组的两个具体实施例。
第一具体实施例，发生-冷凝过程带水蒸汽压缩机的换热机组：
如图2所示，包括发生器1，冷凝器2，第一吸收器31，第二吸收器32，第一蒸发器41，第二蒸发器42，水蒸气压缩机5，溶液换热器6，水-水换热器7，溶液循环泵12，冷剂水循环泵13，溶液隔压装置10，冷剂水隔压装置11等。
对于外部水的循环：一次水进管路8中的一次水首先进入发生器1以发生溶液；从发生器1流出后，进入水-水换热器7的高温侧以加热部分二次水；从水-水换热器7流出后，作为一次出水回到热源。二次进水管路9并联地分为两个支路，其中，第一支路91中的二次水以串联的方式先后流经第二吸收器32、第一吸收器31、冷凝器2并被加热；第二支路92中的二次水依次进入第二蒸发器42、第一蒸发器41被降温，从第一蒸发器41流出后，进入水-水换热器7的低温侧并被加热；两个二次 水支路最后混合，并作为二次出水给建筑供热。
对于内部溶液和冷剂水的循环：
内部溶液循环：第二吸收器32出口稀溶液在经过溶液循环泵12、溶液热交换器6后进入发生器1，在发生器1中被一次水加热后产生蒸汽变成浓溶液，从发生器1流出后经过溶液热交换器6和溶液隔压装置10进入第一吸收器31，吸收由第一蒸发器41产生的水蒸气，吸收过程产生热量加热二次水，吸收完成后从第一吸收器31流出，并进入第二吸收器32，吸收由第二蒸发器42产生的水蒸气，吸收过程产生热量加热二次水，吸收完成后从第二吸收器32流出，完成溶液循环过程。
内部冷剂水循环：发生器1发生的水蒸气经过水蒸气压缩机5压缩后，进入冷凝器2冷凝放热，放出热量加热二次水，冷凝水经过冷剂水隔压装置11进入第一蒸发器41；从第二蒸发器42流出的冷剂水经过冷剂水循环泵13后进入第一蒸发器41，在第一蒸发器41中吸收一次回水的热量，一部分冷剂水变成水蒸气；剩余冷剂水进入第二蒸发器42，吸收一次回水的热量，一部分冷剂水变成水蒸气；剩余冷剂水从第二蒸发器42流出，完成冷剂水循环。
第二具体实施例，发生-冷凝过程无水蒸汽压缩机的换热机组：
如图3所示，包括发生器1，冷凝器2，第一吸收器31，第二吸收器32，第一蒸发器41，第二蒸发器42，溶液换热器6，水-水换热器7，溶液循环泵12，冷剂水循环泵13，溶液隔压装置10，冷剂水隔压装置11等。
对于外部水循环：一次水进管路8中的一次水首先进入发生器1以发生溶液；从发生器1流出后，进入水-水换热器7的高温侧以加热部分二次水；从水-水换热器7流出后，作为一次出水回到热源；二次进水管路9并联地分为两个支路，其中，第一支路91中的二次水以串联的方式先后流经第二吸收器32、第一吸收器31、冷凝器2并被加热；第二支路92中的二次水依次进入第二蒸发器42、第一蒸发器41被降温，从第一蒸发器41流出后，进入水-水换热器7的低温侧并被加热；两个二次水支路最后混合并作为二次出水给建筑供热。
对于内部溶液和冷剂水循环：
内部溶液循环：第二吸收器32出口稀溶液在经过溶液循环泵12、溶液热交换器6后进入发生器1，在发生器1中被一次进水加热后产生蒸汽变成浓溶液，从发生器1流出后经过溶液热交换器6和溶液隔压装置10进入第一吸收器31，吸收由第一蒸发器41产生的水蒸气，吸收过程产生热量加热二次水，吸收完成后从第一吸收器31流出，并进入第二吸收器32，吸收由第二蒸发器42产生的水蒸气，吸收过程产生热量加热二次水，吸收完成后从第二吸收器32流出，完成溶液循环过程。
内部冷剂水循环：发生器1发生的水蒸气进入冷凝器2冷凝放热，放出热量加热二次水，冷凝水经过冷剂水节流装置11进入第一蒸发器41；从第二蒸发器42流出的冷剂水经过冷剂水循环泵13后进入第一蒸发器41，在第一蒸发器41中吸收一次回水的热量，一部分冷剂水变成水蒸气；剩余冷剂水进入第二蒸发器42，吸收一次回水的热量，一部分冷剂水变成水蒸气；剩余冷剂水从第二蒸发器42流出，完成冷剂水循环。
通过上述各个实施例的描述，以及经过实验证明，本发明至少还具有以下优点：
1)降低一次网回水温度；一次网供水温度较低，如100℃～110℃时，可将一次网回水温度降至15℃以下，大大增加热源处回收凝汽器热量，大幅提高热电联产集中供热系统的效率。
2)采用吸收-压缩联合循环，结构简单，体积小，较一台吸收式热泵和一台压缩式热泵串联的系统体积缩小30％。
3)一次侧热水阻力大大降低：本发明一次侧管路采用逐级顺序串接的方式，依次经过水-水换热器、吸收式热泵的蒸发器，一次侧热水需克服的阻力为水-水换热器、吸收式热泵的蒸发器之和，相对于现有技术中，需要的克服的一次网阻力为吸收式热泵的发生器、水-水换热器、吸收式热泵的蒸发器、电热泵的蒸发器之和，本发明一次侧热水阻力可下降50％以上。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行 声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。