[發明專利]一種余熱梯級回收利用裝置及工作方法

有效

• 申請號: 201810466127.0
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108895708B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 楊興林;邵明揚;李自強;程琳;湯斌;陸拯禮
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B41/04;F01D15/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種余熱梯級回收利用裝置，包括吸收式熱泵系統、熱工轉化系統兩部分，其中所述吸收式熱泵系統包括：管殼式蒸發器(1)、第一三通閥(2)、循環泵(3)、第二三通閥(4)、余熱回收器(6)、溶液泵(7)、第一換熱盤管(5)、第一溶液噴嘴(8)、吸收器(9)、第三三通閥(10)、風冷式蒸發器(11)、風機(12)、第四三通閥(13)、第一節流閥(14)、第二換熱盤管(15)、冷凝器(22)、止逆閥(16)、低壓發生器(20)、第二溶液噴嘴(19)、第三換熱盤管(17)、溶液熱交換器(18)，所述管殼式蒸發器(1)上出口和所述風冷式蒸發器(11)左出口分別連通所述第三三通閥(10)的下、右進口，所述第三三通閥(10)上出口連通所述吸收器(9)右進口，所述吸收器(9)底部布置有所述第一換熱盤管(5)，所述吸收器(9)底部出口連通所述溶液泵(7)進口，所述溶液泵(7)出口連通所述溶液熱交換器(18)下進口，所述溶液熱交換器(18)上出口連通所述低壓發生器(20)上部帶有所述第二溶液噴嘴(19)的盲管，所述低壓發生器(20)底部布置有所述第三換熱盤管(17)，所述低壓發生器(20)底部出口連通所述溶液熱交換器(18)右上進口，所述溶液熱交換器(18)右下出口連通所述吸收器(9)上部帶有所述第一溶液噴嘴(8)的短管，所述低壓發生器(20)頂部出口通過所述止逆閥(16)連通所述冷凝器(22)上進口，所述冷凝器(22)底部布置有所述第二換熱盤管(15)，所述冷凝器(22)底部出口連通所述第一節流閥(14)進口，所述第一節流閥(14)出口連通所述第四三通閥(13)上進口，所述第四三通閥(13)左出口連通所述風冷式蒸發器(11)右進口，所述風冷式蒸發器(11)右側布置所述風機(12)，所述第四三通閥(13)下出口連通所述管殼式蒸發器(1)下進口，所述第一換熱盤管(5)出口連通所述第二換熱盤管(15)進口，所述第三換熱盤管(17)出口連通所述余熱回收器(6)上進口，所述余熱回收器(6)下出口連通余熱工質出口，所述管殼式蒸發器(1)左下出口連通所述第一三通閥(2)右進口，所述第一三通閥(2)左出口連通所述余熱回收器(6)右下進口，所述余熱回收器(6)右上出口連通所述第二三通閥(4)左進口，所述第二三通閥(4)右出口連通所述循環泵(3)進口，所述循環泵(3)出口連通所述管殼式蒸發器(1)左上進口；所述熱工轉化系統包括：過熱器(28)、高壓發生器(27)、第三溶液噴嘴(26)、第四換熱盤管(21)、透平機(25)、發電機(24)、第二節流閥(23)，所述過熱器(28)上進口連通余熱工質入口，所述過熱器(28)下出口連通所述高壓發生器(27)底部的所述第四換熱盤管(21)進口，所述第四換熱盤管(21)出口連通所述第三換熱盤管(17)進口，所述溶液熱交換器(18)上出口連通所述高壓發生器(27)上部布置有所述第三溶液噴嘴(26)的盲管，所述高壓發生器(27)底部出口連通所述溶液熱交換器(18)右上進口，所述高壓發生器(27)頂部出口連通所述過熱器(28)右下進口，所述過熱器(28)右上出口連通所述透平機(25)進口，所述透平機(25)輸出軸與所述發電機(24)輸入軸相連，所述透平機(25)出口連通第二節流閥(23)進口，所述第二節流閥(23)出口連通所述冷凝器(22)上進口；其中，所述吸收器(9)，低壓發生器(20)，冷凝器(22)和高壓發生器(27)中均分別灌裝有循環工質對。

2.根據權利要求1所述的一種余熱梯級回收利用裝置，其特征在于：所述透平機(25)為軸流式或離心式透平機。

3.根據權利要求1所述的一種余熱梯級回收利用裝置，其特征在于：所述第一節流閥(14)和所述第二節流閥(23)為電子膨脹閥或熱力膨脹閥。

4.根據權利要求1所述的一種余熱梯級回收利用裝置，其特征在于：所述管殼式蒸發器(1)為滿液式或降膜式或干式管殼式蒸發器。

5.根據權利要求1所述的一種余熱梯級回收利用裝置，其特征在于：所述過熱器(28)、所述溶液熱交換器(18)和所述余熱回收器(6)均為板式換熱器。

6.根據權利要求1所述的一種余熱梯級回收利用裝置，其特征在于：所述循環工質對為溴化鋰水溶液或氨水溶液或氟利昂工質對。

7.根據權利要求1～6任意一項所述的一種余熱梯級回收利用裝置的工作方法，其特征在于：在對余熱實現梯級回收利用的同時，實現冬季熱電聯供和夏季冷電聯供兩種工作方法；

一、冬季熱電聯供

裝置以溴化鋰水溶液為循環工質對，所述第一三通閥(2)右、左進出口相通，所述第二三通閥(4)左、右進出口相通，所述第三三通閥(10)右、上、下進出口均相通，所述第四三通閥(13)上下、上左進出口均相通，余熱工質依次流經所述過熱器(28)、所述第四換熱盤管(21)、所述第三換熱盤管(17)和所述余熱回收器(6)，所述風機(12)和所述循環泵(3)啟動，載熱水在所述余熱回收器(6)中吸收余熱工質的熱量升溫后被所述循環泵(3)送入所述管殼式蒸發器(1)，載熱水放熱后再回到所述余熱回收器(6)與余熱工質換熱不斷循環，所述冷凝器(22)流出的高壓冷凝水經所述第一節流閥(14)節流降壓后在所述第四三通閥(13)處分兩路，分別進入所述風冷式蒸發器(11)和所述管殼式蒸發器(1)中進行吸熱蒸發，所述風冷式蒸發器(11)中的低壓液體水吸收外界空氣的熱量蒸發為低壓水蒸氣，所述管殼式蒸發器(1)中的低壓液體水吸收載熱水的熱量蒸發為低壓水蒸氣，兩蒸發器產生的低壓水蒸氣在所述第二三通閥(10)處匯合后進入所述吸收器(9)，所述高壓發生器(27)和所述低壓發生器(20)流出的溴化鋰水濃溶液在所述溶液熱交換器(18)放熱預冷后被所述第一溶液噴嘴(8)霧化為溶液小顆粒，溴化鋰水濃溶液小顆粒吸收低壓水蒸氣后變為溴化鋰水稀溶液，吸收過程釋放出大量的熱，溴化鋰水稀溶液從所述吸收器(9)底部流出由所述溶液泵(7)輸送到所述溶液熱交換器(18)預熱后分為兩路，一路進入所述低壓發生器(20)經所述第二溶液噴嘴(19)噴淋霧化后吸收所述第三換熱盤管(17)中余熱工質的熱量釋放出高溫高壓水蒸氣，另一路則進入所述高壓發生器(27)經所述第三溶液噴嘴(26)噴淋霧化后吸收所述第四換熱盤管(21)中余熱工質的熱量釋放出高溫高壓水蒸氣，兩發生器中釋放出高溫高壓水蒸氣的溴化鋰水稀溶液均變為濃溶液，溴化鋰水濃溶液再從兩發生器底部流出在所述溶液熱交換器(18)中冷卻后回流到所述吸收器(9)，所述低壓發生器(20)產生的高溫高壓水蒸氣則通過所述止逆閥(16)進入所述冷凝器(22)凝結放熱，所述高壓發生器(27)產生的高溫高壓水蒸氣進入所述過熱器(28)被余熱工質過熱為過熱蒸汽，過熱蒸汽進入所述透平機(25)膨脹做功，所述透平機(25)帶動所述發電機(24)發電，做功后的過熱蒸汽變為乏汽從所述透平機(25)排出后經所述第二節流閥(23)節流降壓后沿管道進入所述冷凝器(22)凝結放熱，循環完成，熱媒水先后流經所述第一換熱盤管(5)和所述第二換熱盤管(15)，兩次吸熱升溫后進入供熱區滿足用熱需求；

二、夏季冷電聯供

裝置以溴化鋰水溶液為循環工質對，所述第一三通閥(2)右、下進出口相通，所述第二三通閥(4)下、右進出口相通，所述第三三通閥(10)下、上進出口相通，所述第四三通閥(13)上、下進出口相通，所述風冷式蒸發器(11)不工作，余熱工質依次流經所述過熱器(28)、所述第四換熱盤管(21)、所述第三換熱盤管(17)和所述余熱回收器(6)，所述循環泵(3)啟動，冷媒水進入所述管殼式蒸發器(1)，所述冷凝器(22)流出的高壓冷凝水經所述第一節流閥(14)節流降壓后通過所述第四三通閥(13)進入所述管殼式蒸發器(1)中進行吸熱蒸發，低壓液體水在所述管殼式蒸發器(1)中的吸收冷媒水的熱量蒸發為低壓水蒸氣，低壓水蒸氣從所述管殼式蒸發器(1)流出通過所述第二三通閥(10)后進入所述吸收器(9)，所述高壓發生器(27)和所述低壓發生器(20)流出的溴化鋰水濃溶液在所述溶液熱交換器(18)中放熱預冷后被所述第一溶液噴嘴(8)霧化為溶液小顆粒，溴化鋰水濃溶液小顆粒吸收低壓水蒸氣后變為溴化鋰水稀溶液，吸收過程釋放出大量的熱，溴化鋰水稀溶液從所述吸收器(9)底部流出的由所述溶液泵(7)輸送到所述溶液熱交換器(18)預熱后分為兩路，一路進入所述低壓發生器(20)經所述第二溶液噴嘴(19)噴淋霧化后吸收所述第三換熱盤管(17)中余熱工質的熱量釋放出高溫高壓水蒸氣，另一路則進入所述高壓發生器(27)經所述第三溶液噴嘴(26)噴淋霧化后吸收所述第四換熱盤管(21)中余熱工質的熱量釋放出高溫高壓水蒸氣，兩發生器中釋放出高溫高壓水蒸氣的溴化鋰水稀溶液均變為濃溶液，濃溶液從兩發生器底部流出在所述溶液熱交換器(18)中冷卻后回流到所述吸收器(9)，所述低壓發生器(20)產生的高溫高壓水蒸氣則通過所述止逆閥(16)進入所述冷凝器(22)凝結放熱，所述高壓發生器(27)產生的高溫高壓水蒸氣進入所述過熱器(28)被余熱工質過熱為過熱蒸汽，過熱蒸汽進入所述透平機(25)膨脹做功，所述透平機(25)帶動所述發電機(24)發電，做功后的過熱蒸汽變為乏汽從所述透平機(25)排出后經所述第二節流閥(23)節流降壓后沿管道進入所述冷凝器(22)凝結放熱，循環完成；冷媒水在所述管殼式蒸發器(1)中被吸熱降溫后進入供冷區滿足用冷需求，而冷卻水則先后流經所述第一換熱盤管(5)和所述第二換熱盤管(15)，冷卻裝置并帶走熱量，對于所述余熱回收器(6)回收的工質余熱可制備熱水供生活使用。