[發明專利]基于水合物法實現溶液再生的熱源塔熱泵系統

有效

• 申請號: 201710236543.7
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106839519B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 曹先齊;文先太;杲東彥;陶愛榮;余鵬飛
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B30/06;F25B41/20
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明是一種基于水合物法實現溶液再生的熱源塔熱泵系統及循環過程，所述系統包括熱源塔供熱系統、溶液再生系統、太陽能集熱系統，所述熱源塔供熱系統包括熱泵機組、溶液泵一、電磁閥三、電磁閥六、熱源塔，所述溶液再生系統包括水合物生成釜、水合物分離器、水合物分解器、氣液分離器、壓縮機、冷凝器、節流閥、溶液泵二、溶液泵三、電磁閥五、電磁閥十、電磁閥十一、電磁閥十二，所述太陽能集熱系統包括太陽能集熱器、水泵二、電磁閥十六、蓄熱器、水泵一、電磁閥八。本發明采用水合物法實現溶液再生，再生后的濃溶液經過冷凝器進行加熱，然后與熱源塔出口溶液混合，送入熱泵機組放熱，減少了熱源塔系統的負荷，實現了系統的高效運行。

技術領域

本發明屬于空調系統設計領域，具體涉及一種基于水合物法實現溶液再生的熱源塔熱泵系統。

背景技術

長江中下游地區屬于夏熱冬冷地區，目前，該地區最常見的空調冷熱源方案是冷水機組+鍋爐、空氣源熱泵等。在冬季，冷水機組處于閑置狀態，設備利用率較低，并且鍋爐供熱也會污染環境；而空氣源熱泵在冬季運行時則存在結霜問題。

針對這些問題，部分學者提出了熱源塔熱泵系統。夏季工況，熱源塔即為冷卻塔，把冷卻水系統的熱量排到空氣中；冬季工況，利用熱源塔從空氣中吸收熱量，然后向熱泵放熱。

熱源塔分為開式熱源塔和閉式熱源塔。閉式熱源塔溶液和空氣間接換熱，換熱效率較低，較少采用。開式熱源塔溶液和空氣直接接觸，換熱效率較高，但在運行過程中溶液會吸收空氣中的水蒸氣，造成溶液濃度降低，溶液的冰點上升。為了保障系統的安全運行，需要將吸收的水分排出，使溶液濃度升高，實現溶液再生。

因此，如何解決熱源塔系統的溶液再生問題，設計一種高效運行的熱源塔熱泵系統成為迫切需要解決的技術難題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于水合物法實現溶液再生的熱源塔熱泵系統，實現了熱量的高效利用，提高了熱泵機組的效率。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明是一種基于水合物法實現溶液再生的熱源塔熱泵系統，所述系統包括熱源塔供熱系統、溶液再生系統、太陽能集熱系統，所述熱源塔供熱系統包括熱泵機組、溶液泵一、電磁閥三、電磁閥六、熱源塔，所述溶液再生系統包括水合物生成釜、水合物分離器、水合物分解器、氣液分離器、壓縮機、冷凝器、節流閥、溶液泵二、溶液泵三、電磁閥五、電磁閥十、電磁閥十一、電磁閥十二，所述太陽能集熱系統包括太陽能集熱器、水泵二、電磁閥十六、蓄熱器、水泵一、電磁閥八；

其中所述熱源塔供熱系統的循環過程為：所述熱泵機組出口的溶液經溶液泵一和電磁閥六進入熱源塔，在熱源塔中與空氣換熱，吸熱后溶液溫度升高，經電磁閥三進入熱泵機組繼續放熱，完成熱源塔供熱過程；

溶液再生系統的循環過程為：開啟電磁閥五，熱泵機組出口的稀溶液經溶液泵一和電磁閥五進入水合物生成釜，在水合物生成釜內，水合劑由下部通入，在低溫高壓下，水和水合劑生成類似冰晶狀的氣體水合物，氣體水合物經過溶液泵二和電磁閥十進入水合物分離器，繼續使氣體水合物和溶液分離，上層的氣體水合物經溶液泵三和電磁閥十二進入水合物分解器，下層的溶液經電磁閥十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，從蓄熱器來的高溫水在水合物分解器中加熱氣體水合物，在高溫、常壓條件下，氣體水合物分解成水和氣體水合劑，水合物分解器中，下部的水由電磁閥十五排出，上部的氣體水合劑進入氣液分離器進行氣液分離，然后進入壓縮機進行壓縮，氣體由低壓變成高壓，之后進入冷凝器進行冷凝，然后經過節流閥進行降壓，最后通入水合物生成釜，與水結合生成氣體水合物，水合物生成釜內稀溶液變成濃溶液，完成溶液再生系統循環；

太陽能集熱系統的循環過程為：蓄熱器出口的水經過水泵二和電磁閥十六進入太陽能集熱器，吸收太陽光的能量，水溫升高，然后返回蓄熱器，完成集熱過程，從水合物分解器返回的水經過水泵一和電磁閥八進入蓄熱器，在蓄熱器中加熱，加熱后繼續返回水合物分解器進行放熱，為氣體水合物分解提供熱量，放熱后再到蓄熱器進行吸熱，循環進行。