[發明專利]一種開式吸收式熱泵

有效

• 申請號: 201110200864.4
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102287957A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 付林;姜云濤;張世鋼;羅勇
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京華清泰盟科技發展有限公司
• 主分類號: F25B15/04
• 分類號: F25B15/04;F25B15/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于節能領域，具體涉及一種開式吸收式熱泵。

技術背景

工業企業中往往存在大量的低壓水蒸汽余熱，如火力發電廠汽輪機的低壓缸排汽，實踐證明，吸收式熱泵是回收這些低壓水蒸汽余熱的有效裝置。目前利用吸收式熱泵回收低壓水蒸汽余熱的方式主要有兩種：一種是利用中間介質(如水)先與低壓水蒸汽換熱，再將熱量帶到熱泵蒸發器，與冷劑換熱；一種是將低壓水蒸汽直接通入熱泵蒸發器，與冷劑換熱。前一種方式由于存在中間介質的兩次換熱，使熱量的有用能損失較大，另外系統復雜，成本高；后一種方式雖然相比前一種方式減少了一次換熱，但由于低壓水蒸汽比容很大，在進入熱泵蒸發器時由于流速很高會產生較大的阻力損失，同樣造成有用能的損失。

發明內容

針對上述問題，本發明專利提出了一種新型的吸收式熱泵裝置，利用吸收劑(如溴化鋰)直接吸收外部低壓水蒸汽，外部低壓水蒸汽在吸收器中被吸收而成為熱泵工質的一部分并參與熱泵的內部循環，取消了傳統吸收式熱泵的蒸發器。

一種開式吸收式熱泵，如圖1所示，該熱泵主要由吸收器、溶液熱交換器、冷凝器、發生器、溶液泵組成。來自熱泵外部的低壓水蒸汽經吸收器低壓水蒸汽側進口進入吸收器，所述低壓水蒸汽通常為工業乏汽(例如電廠汽輪機乏汽)，吸收器中的濃溶液吸收低壓水蒸汽變成稀溶液，吸收器生成的稀溶液通過稀溶液管道經溶液泵和溶液熱交換器進入發生器，發生器生成的濃溶液通過濃溶液管道經溶液熱交換器進入吸收器；

發生器中生成的冷劑蒸汽進入冷凝器中冷凝成凝結水，凝結水經冷凝器凝結水管口并通過回水管流出熱泵；

熱水進水管與吸收器熱水進水側進口相接，熱水出水管與冷凝器熱水出水側出口連接，熱水依次經過吸收器和冷凝器加熱后，通過熱水出水管輸出；

熱泵高溫熱源側進口與高溫熱源輸入管連接，熱泵高溫熱源側出口與高溫熱源排出管連接，高溫熱源經高溫熱源輸入管進入發生器，放熱后經高溫熱源排出管排出；

低壓水蒸汽帶入和外界漏入的空氣等不凝性氣體經抽氣管路抽出。

具體流程為：低壓水蒸汽進入熱泵機組的吸收器，低壓水蒸汽被溶液吸收，同時放出熱量加熱管內的熱水，吸收器中吸收了低壓水蒸汽的稀溶液經溶液泵輸送，并經溶液熱交換器升溫后送入發生器，被高溫熱源加熱發生出冷劑蒸汽，同時溶液變成濃溶液，發生出的冷劑蒸汽進入冷凝器凝結為水后經回水管流出熱泵。發生器產生的濃溶液在溶液熱交換器中換熱后進入吸收器，再次吸收低壓水蒸汽變成稀溶液，同時放出吸收熱加熱管內的熱水。來自吸收器的稀溶液與來自發生器的濃溶液在溶液熱交換器中換熱。熱水經吸收器和冷凝器逐級加熱變為較高溫度熱水，熱水通過熱水出水管向外供熱。

由于冷凝器中產生的凝結水可能含有微量的吸收劑(如溴化鋰)，為了提高凝結水的純度，可以采用二級甚至多級發生/冷凝結構。

一種二級發生/冷凝的開式吸收式熱泵，該開式吸收式熱泵主要由吸收器、溶液熱交換器、冷凝器、發生器、溶液泵、抽氣管路、二級發生器和二級冷凝器組成(即在上述開式吸收式熱泵的基礎上增加了二級發生器和二級冷凝器)。冷凝器產生的凝結水進入二級發生器，再次被高溫熱源加熱產生蒸汽，蒸汽進入二級冷凝器冷凝成凝結水，二級冷凝器排水側出口與回水管相接，凝結水經回水管流出熱泵；二級發生器中的部分液體通過二級發生器排液管進入發生器或者吸收器；熱水進水管與吸收器熱水進水側進口相接，冷凝器熱水出水側出口與二級冷凝器熱水入口側入口連接，熱水經吸收器、冷凝器和二級冷凝器逐級加熱成溫度較高的熱水，經二級冷凝器的熱水出水管輸出。

另一種二級發生/冷凝的開式吸收式熱泵，該開式吸收式熱泵機組主要由吸收器、溶液熱交換器、冷凝器、發生器、溶液泵、抽氣管路和發生/冷凝器組成(即在上述開式吸收式熱泵的基礎上增加了發生/冷凝器)。所述發生/冷凝器分為冷凝側和發生側，發生器中產生的冷劑蒸汽進入發生/冷凝器的冷凝側，并冷凝成凝結水，凝結水經節流降壓后再進入發生/冷凝器的發生側，吸熱發生出的蒸汽通過蒸汽管道進入冷凝器冷凝成凝結水，凝結水經回水管流出熱泵；發生/冷凝器的發生側部分液態水通過發生/冷凝器溶液排出管排到發生器或者吸收器。

在本發明中，開式吸收式熱泵中工作流體可以是溴化鋰水溶液(LiBr/H₂O)、氨水(NH₃/H₂O)或者其它工質對。發生器加熱溶液的高溫熱源可以是高壓的蒸汽、高溫熱水或高溫煙氣等。