[發(fā)明專利]一種超高溫非共沸工質(zhì)熱泵機組

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811036483.5
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108844253A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫健;戈志華;杜小澤;楊勇平;董小波;劉靖宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: F25B25/02
• 分類號: F25B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了一種超高溫非共沸熱泵機組，將電動熱泵的冷凝器和吸收式熱泵的蒸發(fā)器再生器“三器合一”，同時實現(xiàn)氟利昂冷凝、溶液再生和制冷劑蒸發(fā)過程。同時在電動熱泵中使用新型非共沸工質(zhì)HD?01，該新型非共沸工質(zhì)冷凝溫度可達(dá)130℃以上。該超高溫非共沸熱泵機組可以用于回收50℃以下的工業(yè)余熱，并將被加熱介質(zhì)加熱到180℃以上。跟目前的電動熱泵技術(shù)或者吸收式熱泵技術(shù)相比較而言，在相同的余熱資源溫度下可以實現(xiàn)被加熱介質(zhì)更高的出口溫度和溫升，并具有一定的經(jīng)濟性優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及采用非共沸工質(zhì)的超高溫?zé)岜谩?/p>

背景技術(shù)

在能源化工等領(lǐng)域廣泛存在大量的低品位余熱，這些余熱通常以低溫水或者蒸汽方式被直接排走未被利用，而由于其數(shù)量較大導(dǎo)致系統(tǒng)的能源利用效率較低。

目前的工業(yè)余熱回收技術(shù)中較為常用的是熱泵技術(shù)，如果采用吸收式熱泵技術(shù)，無論是一類吸收式熱泵或者二類吸收式熱泵，由于吸收式熱泵的流程或者溴化鋰工質(zhì)的限制導(dǎo)致其被加熱介質(zhì)的出口溫度存在限制；如果采用電動熱泵技術(shù)，電動熱泵采用純工質(zhì)時由于壓縮機和工質(zhì)的限制導(dǎo)致升溫幅度非常有限并且電耗較高導(dǎo)致經(jīng)濟性較差。

目前的吸收式熱泵和電動熱泵采用外部水路串聯(lián)或者并聯(lián)的方式進行使用，由于熱泵的各個換熱器均存在換熱端差，由此導(dǎo)致在換熱過程中發(fā)生不可逆的損失較大導(dǎo)致系統(tǒng)的性能較差。

為了實現(xiàn)被加熱介質(zhì)溫度的大幅度提升，該發(fā)明提出了一種將電動熱泵冷凝器和吸收式熱泵再生器蒸發(fā)器三合一的新型換熱裝置，可以回收50℃以下的工業(yè)余熱廢熱同時，可以將被加熱介質(zhì)提升到180℃以上；該采用新型流程和換熱裝置的熱泵相比現(xiàn)有報道的熱泵技術(shù)具有更高出口溫度和更大溫升幅度的特點。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決余熱回收過程余熱資源的溫度與被加熱介質(zhì)溫度之間溫差過大難以回收的問題，該發(fā)明提出了一種非共沸工質(zhì)電動熱泵與吸收式熱泵合二為一的熱泵機組，該機組并非將電動熱泵和吸收式熱泵的水路進行串聯(lián)或者并聯(lián)等簡單連接，而是將電動熱泵的冷凝器和吸收式熱泵的蒸發(fā)器再生器“三器合一”，相比現(xiàn)有檢索類似技術(shù)而言，由于流程創(chuàng)新減小了換熱過程的不可逆損失，同時在電動熱泵中使用了新型非共沸工質(zhì)，因此具有更高的熱泵COP（性能系數(shù)），該熱泵可以回收50℃以下的工業(yè)余熱，并將被加熱介質(zhì)加熱到180℃以上。

本發(fā)明將電動熱泵的冷凝器、吸收式熱泵再生器和吸收式熱泵蒸發(fā)器合三為一，新型的三合一換熱器同時實現(xiàn)了內(nèi)部換熱管管內(nèi)非共沸工質(zhì)冷凝和管外溶液再生和冷劑水蒸發(fā)的過程，相比只將電動熱泵和吸收式熱泵的相關(guān)水路進行串聯(lián)，并聯(lián)或者其它的連接方式而言，由于該新型換熱器無須水路作為中間換熱介質(zhì)，因此具有更小的換熱過程不可逆損失，熱泵整體的COP顯著升高。

本發(fā)明提供一種超高溫非共沸工質(zhì)熱泵機組，所述熱泵機組包括蒸發(fā)器1、冷凝器4、冷凝-蒸發(fā)-再生換熱器3、吸收器5、電動壓縮機2和循環(huán)泵節(jié)流閥等配件構(gòu)成。

所述熱泵機組蒸發(fā)器1通過管路與冷凝-蒸發(fā)-再生換熱器3連通，冷凝器4通過管路與冷凝-蒸發(fā)-再生換熱器3連通，吸收器5通過管路與冷凝-蒸發(fā)-再生換熱器3連通。

所述熱泵的蒸發(fā)器1的連接管路包括余熱水管路15、非共沸工質(zhì)（液態(tài)）管路16和非共沸工質(zhì)（汽態(tài)）管路20；液態(tài)的非共沸工質(zhì)通過非共沸工質(zhì)（液態(tài)）管路16進入蒸發(fā)器1后被余熱水管路15內(nèi)的工業(yè)余熱介質(zhì)加熱后汽化由液態(tài)變成汽態(tài)，然后汽態(tài)的非共沸工質(zhì)進入非共沸工質(zhì)（汽態(tài)）管路20后離開蒸發(fā)器1再進入電動壓縮機2。

所述熱泵的吸收器5的連接管路包括制冷劑（汽態(tài)）管路21、稀溶液管路24、濃溶液管路22和被加熱介質(zhì)管路23；濃溶液進入吸收器5后在流動過程中吸收來自制冷劑（汽態(tài)）管路21的冷劑蒸汽，吸收的過程中溶液的濃度降低同時釋放熱量，該熱量用于加熱被加熱介質(zhì)管路23的管內(nèi)介質(zhì)；最后完成吸收過程的稀溶液通過稀溶液管路24離開吸收器5。