一種熱泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種熱泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，熱泵系統(tǒng)包括由蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器和冷凝器組成的第二類吸收式熱泵子系統(tǒng)，還包括蒸汽噴射式熱泵，用熱工藝的工藝余熱熱媒導(dǎo)入蒸發(fā)換熱器，用熱工藝的工藝余熱熱媒還作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒導(dǎo)入發(fā)生換熱器，用熱工藝的工藝蒸汽冷凝水作為吸收熱媒導(dǎo)入吸收器的吸收換熱器，工藝蒸汽冷凝水通過吸收換熱器吸收熱量產(chǎn)生吸收熱媒蒸汽，吸收熱媒蒸汽通過蒸汽噴射式熱泵的引射流體入口導(dǎo)入蒸汽噴射式熱泵，蒸汽噴射式熱泵的工作流體入口與用熱工藝的供給蒸汽管道相連接，蒸汽噴射式熱泵的壓縮流體出口與用熱工藝的工藝蒸汽管道相連接。本發(fā)明專利技術(shù)提高了熱泵系統(tǒng)的工藝余熱利用率和熱泵溫升。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及熱能工程的熱泵
，特別涉及一種熱泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。
技術(shù)介紹
通常的供熱系統(tǒng)一般采用蒸汽鍋爐或者由熱電廠向用熱工藝提供較高溫度和壓力的供給蒸汽，一般的供給蒸汽為溫度180-220℃、壓力0.9-1.3MPa的高品位熱源。可是，在實(shí)際應(yīng)用中用熱工藝所需的工藝蒸汽往往并不需要如此高的壓力和溫度。例如常規(guī)的水溶液物料蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，通常只需要飽和溫度100-140℃、壓力0.1-0.4MPa的蒸汽即可實(shí)現(xiàn)物料的蒸發(fā)濃縮，尤其是對(duì)于一些熱敏性物料工藝蒸汽的溫度高了反而不利。作為用熱工藝的一個(gè)例子，如圖3所示的現(xiàn)有的蒸發(fā)濃縮工藝，通常采用節(jié)流閥對(duì)供給蒸汽進(jìn)行降溫減壓以提供用熱工藝所需的工藝蒸汽。這樣，供給蒸汽原有的高能量品位就白白的被浪費(fèi)掉了。另一方面，排出的用熱工藝的工藝余熱蒸汽也由于品位過低而難以得到循環(huán)利用。在解決上述問題的過程中，本案專利技術(shù)人提出了如圖1和圖2所示的兩種以供給蒸汽與工藝蒸汽之間存在的壓力差作為驅(qū)動(dòng)力，來提升工藝余熱的品位，從而實(shí)現(xiàn)其循環(huán)利用的蒸汽壓差驅(qū)動(dòng)式熱泵系統(tǒng)。可是，上述蒸汽壓差驅(qū)動(dòng)式熱泵系統(tǒng)在工藝余熱的利用率方面仍存在進(jìn)一步完善之處。首先，根據(jù)吸收式熱泵循環(huán)的基本原理，以含水物料的蒸發(fā)濃縮工藝為例，對(duì)蒸汽壓差驅(qū)動(dòng)式熱泵系統(tǒng)的工藝余熱蒸汽的利用情況進(jìn)行了分析。對(duì)于蒸發(fā)濃縮工藝，每投入1噸工藝蒸汽通常會(huì)排出0.9噸左右的二次蒸汽、即工藝余熱蒸汽。當(dāng)采用蒸汽壓差驅(qū)動(dòng)式熱泵系統(tǒng)時(shí)，由于第一類吸收式熱泵的COP通常為1.7左右，如圖4所示，投入0.59噸的供給蒸汽可以將0.41噸的工藝余熱蒸汽的溫度品位提升至工藝蒸汽的溫度品位，從而為蒸發(fā)濃縮工藝提供合計(jì)1.0噸的工藝蒸汽。這樣一來，雖然節(jié)能率達(dá)到了41％，但卻仍有0.49噸的工藝余熱蒸汽未得到利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種熱泵系統(tǒng)，主要目的是提高蒸汽壓差驅(qū)動(dòng)式熱泵系統(tǒng)的熱利用率。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)主要提供如下技術(shù)方案：一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種熱泵系統(tǒng)，包括由蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器和冷凝器組成的第二類吸收式熱泵子系統(tǒng)，還包括蒸汽噴射式熱泵，用熱工藝的工藝余熱熱媒作為所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)熱媒導(dǎo)入蒸發(fā)換熱器，蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)通過蒸發(fā)換熱器吸收蒸發(fā)熱媒的熱量后蒸發(fā)為工質(zhì)蒸氣，吸收器內(nèi)的吸收溶液吸收蒸發(fā)器產(chǎn)生的工質(zhì)蒸氣釋放吸收熱，用熱工藝的工藝余熱熱媒還作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒導(dǎo)入發(fā)生換熱器，用熱工藝的工藝蒸汽冷凝水作為吸收熱媒導(dǎo)入所述吸收器的吸收換熱器，工藝蒸汽冷凝水通過吸收換熱器吸收所述吸收熱并產(chǎn)生吸收熱媒蒸汽，吸收熱媒蒸汽通過所述蒸汽噴射式熱泵的引射流體入口導(dǎo)入所述蒸汽噴射式熱泵，蒸汽噴射式熱泵的工作流體入口與用熱工藝的供給蒸汽管道相連接，蒸汽噴射式熱泵的壓縮流體出口與用熱工藝的工藝蒸汽管道相連接。作為優(yōu)選，還包括汽水分離罐，所述汽水分離罐的底部通過工藝蒸汽冷凝水導(dǎo)入管道與所述吸收換熱器的入口相連接，所述工藝蒸汽冷凝水導(dǎo)入管道上設(shè)有工藝蒸汽冷凝水循環(huán)泵，吸收換熱器的出口通過工藝蒸汽冷凝水導(dǎo)出管道與汽水分離罐的中部相連接，汽水分離罐的頂部通過吸收熱媒蒸汽導(dǎo)出管道與所述蒸汽噴射式熱泵的引射流體入口相連接，汽水分離罐的下部與用熱工藝蒸汽冷凝水管道相連接。作為優(yōu)選，所述用熱工藝的工藝余熱熱媒作為蒸發(fā)熱媒先經(jīng)由蒸發(fā)熱媒管道導(dǎo)入所述的蒸發(fā)器的蒸發(fā)換熱器，經(jīng)過了所述蒸發(fā)換熱器的工藝余熱熱媒作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒再經(jīng)由發(fā)生熱媒管道導(dǎo)入所述發(fā)生器的發(fā)生換熱器。作為優(yōu)選，所述用熱工藝的工藝余熱熱媒通過蒸發(fā)熱媒管道導(dǎo)入所述的蒸發(fā)換熱器作為蒸發(fā)器的蒸發(fā)熱媒，同時(shí)所述用熱工藝的工藝余熱熱媒通過發(fā)生熱媒管道導(dǎo)入所述的發(fā)生換熱器作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒。作為優(yōu)選，所述發(fā)生器包括吸收溶液閃蒸腔室、第二吸收溶液噴淋裝置、第二吸收溶液噴淋管道、第二吸收溶液噴淋泵以及發(fā)生換熱器，發(fā)生換熱器設(shè)于吸收溶液閃蒸腔室的外部，吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的上部設(shè)有第二吸收溶液噴淋裝置，第二吸收溶液噴淋裝置與設(shè)于吸收溶液閃蒸腔室外部的第二吸收溶液噴淋管道連接，第二吸收溶液噴淋管道將吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的吸收溶液輸送至第二吸收溶液噴淋裝置進(jìn)行噴淋，第二吸收溶液噴淋管道上設(shè)有第二吸收溶液噴淋泵，第二吸收溶液噴淋管道與發(fā)生換熱器的冷流體側(cè)連接，所述用熱工藝的工藝余熱熱媒通過發(fā)生熱媒管道導(dǎo)入發(fā)生換熱器的熱流體側(cè)。作為優(yōu)選，所述發(fā)生換熱器為逆流換熱器。作為優(yōu)選，所述發(fā)生器還包括固液分離裝置，所述發(fā)生器的吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的吸收溶液中的吸收劑結(jié)晶時(shí)，所述固液分離裝置將所述吸收溶液分離成含有吸收劑結(jié)晶和不含吸收劑結(jié)晶的兩部分，其中不含吸收劑結(jié)晶的吸收溶液經(jīng)第二吸收溶液噴淋管道輸送至第二吸收溶液噴淋裝置，含有吸收劑結(jié)晶的吸收溶液由連接吸收器和發(fā)生器的溶液循環(huán)管道輸送至吸收器內(nèi)。作為優(yōu)選，所述固液分離裝置包括：擋液板，與發(fā)生器的形成吸收溶液閃蒸腔室的容器體的內(nèi)壁面連接，擋液板與發(fā)生器的吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)壁面之間形成夾層，吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的吸收溶液由擋液板的下端的夾層入口進(jìn)入夾層內(nèi)；溢流槽，形成于發(fā)生器的容器體的外壁面上，用于容納由夾層內(nèi)溢出的吸收溶液；溢流口，開設(shè)于發(fā)生器的容器體的側(cè)壁上，溢流口連通夾層和溢流槽；第二吸收溶液噴淋管道與溢流槽連通，溶液循環(huán)管道中發(fā)生器至吸收器輸送方向的管道與吸收溶液閃蒸腔室的底部連通；其中當(dāng)吸收溶液的吸收劑結(jié)晶時(shí)，吸收劑結(jié)晶沿?fù)跻喊逡约鞍l(fā)生器的容器體內(nèi)壁面落到發(fā)生器的底部，落到底部的吸收劑結(jié)晶隨吸收溶液通過溶液循環(huán)管道輸送至吸收器，吸收溶液由擋液板下端進(jìn)入夾層內(nèi)，夾層內(nèi)上部分不含有吸收劑結(jié)晶的吸收溶液從溢流口進(jìn)入溢流槽，并通過第二吸收溶液噴淋管道輸送至第二吸收溶液噴淋裝置。作為優(yōu)選，所述發(fā)生器的吸收溶液閃蒸腔室的下部的橫截面逐漸縮小，呈漏斗形，所述擋液板傾斜設(shè)置。作為優(yōu)選，所述冷凝器與發(fā)生器共用同一容器體，所述容器體內(nèi)的上部為冷凝器的腔室，所述容器體內(nèi)的下部為發(fā)生器的腔室，所述冷凝器的腔室內(nèi)下部設(shè)有冷凝工質(zhì)接收器，所述冷凝工質(zhì)接收器的外壁與所述容器體的內(nèi)壁之間形成第二工質(zhì)蒸氣通道。作為優(yōu)選，所述容器體為圓筒容器。作為優(yōu)選，吸收器與發(fā)生器之間通過用于吸收溶液循環(huán)的溶液循環(huán)管道連接，所述溶液循環(huán)管道上設(shè)有節(jié)流閥和溶液換熱器，所述節(jié)流閥設(shè)于自吸收器至發(fā)生器方向循環(huán)的溶液循環(huán)管道上，所述節(jié)流閥設(shè)于吸收器與所述溶液換熱器之間。作為優(yōu)選，所述蒸發(fā)換熱器采用立式雙降膜換熱器，蒸發(fā)換熱器設(shè)于吸收式蒸發(fā)器的蒸發(fā)腔室內(nèi)，作為吸收式蒸發(fā)換熱器的立式雙降膜換熱器包括：換熱管；換熱管上端板，與換熱管的上端連接；換熱管下端板，與換熱管的下端連接；冷凝工質(zhì)導(dǎo)入室，位于換熱管上端板的上方，冷凝工質(zhì)導(dǎo)入室內(nèi)的冷凝工質(zhì)自換熱管的上端流入換熱管內(nèi)，并在換熱管的內(nèi)壁上形成內(nèi)降膜；第二冷凝工質(zhì)接收器，位于換熱管下端板的下方，用于容納換熱管內(nèi)流出的冷凝工質(zhì)；蒸發(fā)熱媒導(dǎo)入室，蒸發(fā)熱媒導(dǎo)入室的頂板為換熱管上端板，底板為布液孔板，布液孔板上具有用于換熱管穿過的布液孔，布液孔的孔徑大于換熱管的外徑，換熱管的外壁面與布液孔板之間形成間隙，蒸發(fā)熱媒通過蒸發(fā)熱媒管道導(dǎo)入蒸發(fā)熱媒導(dǎo)入室內(nèi)，蒸發(fā)熱媒通過換熱管與布液孔板之間的間隙流出，并在換熱管的外壁面上形成外降膜，冷凝工質(zhì)吸收蒸發(fā)熱媒的熱量而蒸發(fā)為工質(zhì)蒸氣；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種熱泵系統(tǒng)，包括由蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器和冷凝器組成的第二類吸收式熱泵子系統(tǒng)，其特征在于，還包括蒸汽噴射式熱泵，用熱工藝的工藝余熱熱媒作為所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)熱媒導(dǎo)入蒸發(fā)換熱器，蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)通過蒸發(fā)換熱器吸收蒸發(fā)熱媒的熱量后蒸發(fā)為工質(zhì)蒸氣，吸收器內(nèi)的吸收溶液吸收蒸發(fā)器產(chǎn)生的工質(zhì)蒸氣釋放吸收熱，用熱工藝的工藝余熱熱媒還作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒導(dǎo)入發(fā)生換熱器，用熱工藝的工藝蒸汽冷凝水作為吸收熱媒導(dǎo)入所述吸收器的吸收換熱器，工藝蒸汽冷凝水通過吸收換熱器吸收所述吸收熱并產(chǎn)生吸收熱媒蒸汽，吸收熱媒蒸汽通過所述蒸汽噴射式熱泵的引射流體入口導(dǎo)入所述蒸汽噴射式熱泵，蒸汽噴射式熱泵的工作流體入口與用熱工藝的供給蒸汽管道相連接，蒸汽噴射式熱泵的壓縮流體出口與用熱工藝的工藝蒸汽管道相連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種熱泵系統(tǒng)，包括由蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器和冷凝器組成的第二類吸收式熱泵子系統(tǒng)，其特征在于，還包括蒸汽噴射式熱泵，用熱工藝的工藝余熱熱媒作為所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)熱媒導(dǎo)入蒸發(fā)換熱器，蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)通過蒸發(fā)換熱器吸收蒸發(fā)熱媒的熱量后蒸發(fā)為工質(zhì)蒸氣，吸收器內(nèi)的吸收溶液吸收蒸發(fā)器產(chǎn)生的工質(zhì)蒸氣釋放吸收熱，用熱工藝的工藝余熱熱媒還作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒導(dǎo)入發(fā)生換熱器，用熱工藝的工藝蒸汽冷凝水作為吸收熱媒導(dǎo)入所述吸收器的吸收換熱器，工藝蒸汽冷凝水通過吸收換熱器吸收所述吸收熱并產(chǎn)生吸收熱媒蒸汽，吸收熱媒蒸汽通過所述蒸汽噴射式熱泵的引射流體入口導(dǎo)入所述蒸汽噴射式熱泵，蒸汽噴射式熱泵的工作流體入口與用熱工藝的供給蒸汽管道相連接，蒸汽噴射式熱泵的壓縮流體出口與用熱工藝的工藝蒸汽管道相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，還包括汽水分離罐，所述汽水分離罐的底部通過工藝蒸汽冷凝水導(dǎo)入管道與所述吸收換熱器的入口相連接，所述工藝蒸汽冷凝水導(dǎo)入管道上設(shè)有工藝蒸汽冷凝水循環(huán)泵，吸收換熱器的出口通過工藝蒸汽冷凝水導(dǎo)出管道與汽水分離罐的中部相連接，汽水分離罐的頂部通過吸收熱媒蒸汽導(dǎo)出管道與所述蒸汽噴射式熱泵的引射流體入口相連接，汽水分離罐的下部與用熱工藝蒸汽冷凝水管道相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述用熱工藝的工藝余熱熱媒作為蒸發(fā)熱媒先經(jīng)由蒸發(fā)熱媒管道導(dǎo)入所述的蒸發(fā)器的蒸發(fā)換熱器，經(jīng)過了所述蒸發(fā)換熱器的工藝余熱熱媒作為發(fā)生器的發(fā)生熱媒再經(jīng)由發(fā)生熱媒管道導(dǎo)入所述發(fā)生器的發(fā)生換熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)生器包括吸收溶液閃蒸腔室、第二吸收溶液噴淋裝置、第二吸收溶液噴淋管道、第二吸收溶液噴淋泵以及發(fā)生換熱器，發(fā)生換熱器設(shè)于吸收溶液閃蒸腔室的外部，吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的上部設(shè)有第二吸收溶液噴淋裝置，第二吸收溶液噴淋裝置與設(shè)于吸收溶液閃蒸腔室外部的第二吸收溶液噴淋管道連接，第二吸收溶液噴淋管道將吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的吸收溶液輸送至第二吸收溶液噴淋裝置進(jìn)行噴淋，第二吸收溶液噴淋管道上設(shè)有第二吸收溶液噴淋泵，第二吸收溶液噴淋管道與發(fā)生換熱器的冷流體側(cè)連接，所述用熱工藝的工藝余熱熱媒通過發(fā)生熱媒管道導(dǎo)入發(fā)生換熱器的熱流體側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)生換熱器為逆流換熱器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)生器還包括固液分離裝置，所述發(fā)生器的吸收溶液閃蒸腔室內(nèi)的吸收溶液中的吸收劑結(jié)晶時(shí)，所述固液分離裝置將所述吸收溶液分離成含有吸收劑結(jié)晶和不含吸收劑結(jié)晶的兩部分，其中不含吸收劑結(jié)晶的吸收溶液經(jīng)第二吸收溶液噴淋管道輸送至第二吸收溶液噴淋裝置，含有吸收劑結(jié)晶的吸收溶液由連接吸收器和發(fā)生器的溶液循環(huán)管道輸送至吸收器內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，吸收器與發(fā)生器之間通過用于吸收溶液循環(huán)的溶液循環(huán)管道連接，所述溶液循環(huán)管道上設(shè)有節(jié)流閥和溶液換熱器，所述節(jié)流閥設(shè)于自吸收器至發(fā)生器方向循環(huán)的溶液循環(huán)管道上，所述節(jié)流閥設(shè)于吸收器與所述溶液換熱器之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)換熱器采用立式雙降膜換熱器，蒸發(fā)換熱器設(shè)于吸收式蒸發(fā)器的蒸發(fā)腔室內(nèi)，作為吸收式蒸發(fā)換熱器的立式雙降膜換熱器包括：換熱管；換熱管上端板，與換熱管的上端連接；換熱管下端板，與換熱管的下端連接；冷凝工質(zhì)導(dǎo)入室，位于換熱管上端板的上方，冷凝工質(zhì)導(dǎo)入室內(nèi)的冷凝工質(zhì)自換熱管的上端流入換熱管內(nèi)，并在換熱管的內(nèi)壁上形成內(nèi)降膜；第二冷凝工質(zhì)接收器，位于換熱管下端板的下方，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇慶泉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京聯(lián)力源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11