[發明專利]一種帶煙氣余熱回收的新型燃氣空氣源吸收式熱泵系統

在審

• 申請號: 202010892965.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112097416A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 由世俊;吳璋翔;張歡;王雅然;葉天震;鄭雪晶;鄭萬冬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F25B30/04
• 分類號: F25B30/04;F25B30/06;F25B47/02;F25B33/00;F25B37/00;F25B41/06;F24D3/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種帶煙氣余熱回收的新型燃氣空氣源吸收式熱泵系統，工質對為R22?DEGDME；運行中，燃燒天然氣對發生器中的稀溶液加熱，制冷劑R22蒸發，稀溶液變成濃溶液進入溶液熱交換器，在吸收器中濃溶液吸收來自蒸發器的R22蒸汽釋放的熱量，經過溶液泵進入溶液熱交換器，后回到發生器；發生器中R22蒸汽進入冷凝器，釋放熱量后進入換熱器Ⅲ與來自蒸發器的R22蒸汽換熱，節流后進入蒸發器中，變為R22蒸汽，在換熱器Ⅲ中，換熱后的R22蒸汽進入吸收器中。除霜時，控制從發生器排出的部分R22蒸汽進入蒸發器除霜。天然氣燃燒產生的煙氣先進入所述換熱器Ⅰ，將來自冷凝器的供暖熱水加熱，降溫后的煙氣進入所述換熱器Ⅱ與蒸發器排出的R22蒸汽換熱，換熱后的煙氣排出大氣。

技術領域

本發明涉及一種能源利用與環保的空氣源熱泵，尤其涉及一種帶煙氣余熱回收的新型燃氣空氣源吸收式熱泵系統。

背景技術

隨著經濟的發展和人民生活質量的提高，能源的消費也呈現上升趨勢。在寒冷地區，區域供暖所需要的燃料依然是煤，石油和天然氣等化石燃料。然而，大規模的使用化石燃料會帶來一系列的霧霾和污染問題。盡管煤改電的大范圍推廣可以減緩污染問題，但是天然氣短缺也是目面臨的一個現狀。目前，許多學者把研究的重點放在了可再生能源上，這其中，利用空氣源取熱被視為一個很有潛力的技術。空氣源電熱泵是目前廣泛應用于冬季供暖的系統，且COP通常在3左右。但是其計算過程中未有考慮系統消耗的電能在熱電廠的發電效率，一般熱電廠的效率約為30％左右，乘以COP的話，實際的效率約在0.9-1左右。而空氣源吸收式熱泵消耗較少的電能，直接利用燃氣作為驅動熱源，從空氣中取熱，可以實現1.5以上的COP。

對于系統的發生器和吸收器，常用的形式有沉浸式和噴淋式。沉浸式發生器的液體靜液柱壓力會對發生效果產生影響，而噴淋式發生器雖然不存在靜液柱的影響，且傳熱傳質性能好，但是存在噴淋量小，傳熱面積利用不充分和難以完全濕潤的特點。除此之外，還有立式降膜和水平降膜發生器。立式降膜發生器與水平降膜發生器相比，占地面積小，節約空間，可以更好的形成逆流換熱，布液更加均勻，表明潤濕率更好，從而獲得更高溫度的熱輸出等特點。

普通的天然氣鍋爐等熱能動力設備煙氣排放溫度約為150-250℃，如果將這部分煙氣排入空氣中，會導致環境污染和熱能的不充分利用，排煙熱損失可達到10％。目前最普遍的燃氣鍋爐煙氣熱回收的方法是在鍋爐尾部增加煙氣余熱利用回收裝置，由于受被加熱介質溫度(如供暖熱水)的限制，經過煙氣余熱回收利用后排煙溫度仍在55℃以上，煙氣中還有近多半的余熱未能夠被利用。若僅用煙氣余熱回收裝置回收煙氣余熱，節能潛力是有限的。

發明內容

針對上述現有技術，為了解決空氣源吸收式熱泵冬季結霜問題，本發明提出了一種帶煙氣余熱回收的新型燃氣空氣源吸收式熱泵系統。該系統可以實現高效，直接供暖，并對天然氣燃燒產生的煙氣進行回收。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種帶煙氣余熱回收的新型燃氣空氣源吸收式熱泵系統，該系統包括發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、三個換熱器、溶液熱交換器、溶液泵、風扇以及五個節流閥，三個換熱器分別記為換熱器Ⅰ、換熱器Ⅱ和換熱器Ⅲ,所述換熱器Ⅰ和所述換熱器Ⅱ均包括煙氣通道和水通道，所述換熱器Ⅲ包括制冷劑蒸汽通道和制冷劑通道；五個節流閥分別記為第一節流閥、第二節流閥、第三節流閥、第四節流閥和第五節流閥；該系統的工質對為R22-DEGDME；

所述發生器稀溶液進口、制冷劑蒸汽出口、濃溶液出口和煙氣排放口；所述吸收器包括濃溶液進口、稀溶液出口、制冷劑蒸汽進口、回水進口和出水口；所述溶液熱交換器包括稀溶液進口、稀溶液出口、濃溶液進口和濃溶液出口；