[發(fā)明專利]雙效/兩級開式吸收熱泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110549308.1
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113324346B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉碧翠;王征;崔海蛟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: F25B30/04
• 分類號: F25B30/04;F25B37/00;F25B15/02;F25B41/40
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明公開一種雙效/兩級開式吸收熱泵，包括高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、一級開式吸收器、二級開式吸收器、冷凝器、高溫溶液換熱器、低溫溶液換熱器；高壓發(fā)生器的溶液管路通過高溫溶液換熱器與一級開式吸收器連通，低壓發(fā)生器的溶液管路通過低壓溶液換熱器與二級開式吸收器連通，低壓發(fā)生器的蒸汽出口連接至冷凝器；一級開式吸收器和二級開式吸收器均與含濕空氣連通，一級開式吸收器的空氣管路與二級開式吸收器的空氣管路串聯(lián)；還包括控制器，控制器用于根據(jù)一級開式吸收器和二級開式吸收器的進(jìn)口溶液水蒸汽分壓力控制含濕空氣的流動(dòng)方向。本發(fā)明可提高開式吸收熱泵循環(huán)對寬溫域余熱資源的熱適應(yīng)性，為高濕空氣的余熱能源高效利用提供有效途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低品位余熱利用節(jié)能設(shè)備與工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙效/兩級開式吸收熱泵。

背景技術(shù)

根據(jù)國際能源署(IEA)的統(tǒng)計(jì)，全球工業(yè)年消耗熱量79EJ，約占全球總熱能消耗的46％，是最大的熱能消耗領(lǐng)域。我國工業(yè)每年也在消耗大量的能源，根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)年鑒，近年來我國年工業(yè)能耗超過29億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中14％以上的工業(yè)能源消耗被工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或系統(tǒng)以低品位熱能(固態(tài)400℃，液態(tài)120℃，氣態(tài)250℃)的形式排出，無法用于工藝生產(chǎn)過程。低品位含濕廢氣余熱主要指造紙、食品、印染、化工等工業(yè)領(lǐng)域及以天然氣為供熱燃料的工業(yè)領(lǐng)域中生產(chǎn)設(shè)備或系統(tǒng)所排出的含有大量水蒸氣的氣體所含有的可以以熱能形式回收的能量，其中以水蒸氣形式存在的潛熱占總?cè)剂习l(fā)熱量的10％以上，通常這種熱能無法用于工藝生產(chǎn)過程，導(dǎo)致能源利用效率低下。如果能夠?qū)⑦@些余熱通過相關(guān)技術(shù)有效地回收與利用，可以降低一次能源的需求，減少污染物的排放，帶來顯著的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。

開式吸收熱泵回收與利用方法，結(jié)合了傳統(tǒng)閉式吸收熱泵與直接接觸式全熱交換器兩類方法的優(yōu)點(diǎn)，其機(jī)理是利用二元溶液的吸濕特性將廢氣中的水蒸氣從氣相轉(zhuǎn)移至液相從而實(shí)現(xiàn)廢氣潛熱的深度回收，并利用吸收熱泵技術(shù)中化學(xué)壓縮過程實(shí)現(xiàn)從低溫?zé)嵩慈幔⑿纬筛咂肺粺崮茌敵龅男枨蟆Ｔ诟邼窨諝鉄峄厥疹I(lǐng)域，開式吸收熱泵技術(shù)通過氣液間熱質(zhì)傳遞克服了冷凝除濕的局限，相比傳統(tǒng)吸收熱泵能獲得更優(yōu)的熱力性能，其節(jié)能效果甚至優(yōu)于蒸汽壓縮式熱泵，實(shí)現(xiàn)了低溫高濕煙氣潛熱高效回收。然而受目前開式吸收熱泵循環(huán)形式、吸收工質(zhì)對等限制，驅(qū)動(dòng)熱源溫度范圍窄，與外部熱源的熱匹配度差，余熱與供熱覆蓋能力差。

現(xiàn)有單效開式吸收系統(tǒng)的正常運(yùn)行對驅(qū)動(dòng)熱源溫度的要求取決于含濕空氣進(jìn)口水蒸氣分壓力及用戶需求，即對于不同含濕空氣進(jìn)口水蒸氣分壓力及不同輸出溫度存在最低發(fā)生溫度。當(dāng)熱源溫度低于所需最低發(fā)生溫度時(shí)，單效開式吸收熱泵循環(huán)無法正常工作；當(dāng)熱源溫度高于所需的最低發(fā)生溫度時(shí)，中高溫?zé)嵩礋o法得到高效利用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)瓶頸與余熱品位提升需求，本發(fā)明的目的是提供一種雙效/兩級開式吸收熱泵，提高開式吸收熱泵循環(huán)對寬溫域余熱資源的熱適應(yīng)性，為高濕空氣的余熱能源高效利用提供有效途徑。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的一些實(shí)施方案包括：

雙效/兩級開式吸收熱泵，包括高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、一級開式吸收器、二級開式吸收器、冷凝器、高溫溶液換熱器、低溫溶液換熱器；高壓發(fā)生器的溶液管路通過高溫溶液換熱器與一級開式吸收器連通，高壓發(fā)生器的蒸汽出口連接至低壓發(fā)生器；低壓發(fā)生器的溶液管路通過低壓溶液換熱器與二級開式吸收器連通，低壓發(fā)生器的蒸汽出口連接至冷凝器；一級開式吸收器和二級開式吸收器均與含濕空氣連通，一級開式吸收器的空氣管路與二級開式吸收器的空氣管路串聯(lián)；還包括控制器，控制器用于根據(jù)一級開式吸收器和二級開式吸收器的進(jìn)口溶液水蒸汽分壓力控制含濕空氣的流動(dòng)方向。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，當(dāng)一級開式吸收器的水蒸汽分壓力大于二級開式吸收器的進(jìn)口溶液水蒸汽分壓力時(shí)，控制器控制含濕空氣依次經(jīng)一級開式吸收器、二級開式吸收器流出；當(dāng)一級開式吸收器的水蒸汽分壓力小于二級開式吸收器的進(jìn)口溶液水蒸汽分壓力時(shí)，控制器控制含濕空氣依次經(jīng)二級開式吸收器、一級開式吸收器流出。