熱泵型增熱換熱機(jī)組的制作方法
【專利摘要】一種熱泵型增熱換熱機(jī)組，其通過高壓蒸發(fā)器、發(fā)生器及低壓蒸發(fā)器的換熱管依次連接成一次水管路，低壓吸收器、冷凝器的換熱管依次連接成二次水管路；低壓蒸發(fā)器內(nèi)注入冷劑水，一冷劑泵的輸入端連通低壓蒸發(fā)器，輸出端并接高壓蒸發(fā)器淋盤和低壓蒸發(fā)器淋盤，且冷凝器的冷劑水輸出端連通低壓蒸發(fā)器淋盤；低壓吸收器內(nèi)注入溴化鋰溶液，一溶液泵的輸入端連通低壓吸收器，輸出端與發(fā)生器的溶液輸入端連通，且發(fā)生器的溶液輸出端并接低壓吸收器淋盤和增壓泵輸入端，該增壓泵輸出端與高壓吸收器淋盤連通，高壓吸收器的溶液輸出端與發(fā)生器的溶液輸入端連通；一閃蒸罐輸出端與高壓吸收器換熱管的輸入端連接，高壓吸收器換熱管的輸出端與該閃蒸罐的輸入端連通。
【專利說明】熱泵型增熱換熱機(jī)組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于給建筑群落供熱的換熱機(jī)組，特別是一種熱泵型增熱換熱機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)北方地區(qū)，冬季供暖是一個(gè)涉及千家萬戶的重要民生問題。隨著效率低下、污染嚴(yán)重的“小而全”燃煤供熱站逐步退出供熱市場(chǎng)；采用以熱電廠集中供應(yīng)環(huán)路高溫水，分布式換熱站對(duì)建筑群落供熱的模式已成為主流。尤其在大中型城市里，已基本普及這種高效節(jié)能環(huán)保的供熱模式。
[0003]在這個(gè)供熱系統(tǒng)中，熱電廠集中輸出的環(huán)路高溫水(最高可達(dá)130°C)稱為一次水，由于一次水的水質(zhì)、壓力、溫度、流量等參數(shù)不適宜于直接作為采暖熱源水，因此一次水通常形成一個(gè)閉式環(huán)路。
[0004]在此環(huán)路上設(shè)置若干個(gè)分布式換熱站就近對(duì)建筑群落分別供暖，對(duì)建筑物直接供暖的循環(huán)水稱為二次水。
[0005]常規(guī)分布式換熱站的換熱設(shè)備為板式換熱機(jī)組，具有建設(shè)投資低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但存在供熱能力差的痼疾。
[0006]引起分布式換熱站(即供熱站)供熱能力不足主要有下列三種情況:
1.實(shí)際運(yùn)行與設(shè)計(jì)參數(shù)不符:表現(xiàn)在一次水的溫度或流量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而使二次水溫度達(dá)不到要求。
[0007]2.一次水管網(wǎng)系統(tǒng)的水力失衡。這種情況會(huì)造成個(gè)別換熱站的一次水流量不達(dá)標(biāo)，而管網(wǎng)系統(tǒng)的水力平衡調(diào)節(jié)是很復(fù)雜的問題，難以徹底根治。
[0008]3.采暖面積擴(kuò)容。新增或新建的建筑物加入到換熱站的供熱負(fù)荷中，從而使該換熱站的整體供熱能力不足。在城市化快速發(fā)展的過程中，這種情況也很常見。
[0009]增加一次水的流量或者提高一次水的溫度均可有效解決上述三類問題，但實(shí)際情況卻是都難以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵黾右淮嗡牧髁恳馕吨脑煲淮嗡墓芫W(wǎng)系統(tǒng)(比如設(shè)置加壓泵等又會(huì)造成新的水力失衡，不能允許)，而一次水的管路系統(tǒng)屬于城市基礎(chǔ)設(shè)施，改造難度極大。在京津等一線城市，改造或增設(shè)一次水管網(wǎng)系統(tǒng)幾乎不太可能；提高一次水的溫度也受到很大制約，例如管網(wǎng)系統(tǒng)的承壓和熱電廠的熱力失衡等問題。因此換熱站供熱能力不足的問題盡管在北方地區(qū)很常見，但卻不易解決。隨著城市化的快速推進(jìn)，問題日漸凸顯，涉及到熱電廠、熱力運(yùn)營(yíng)商、市政建設(shè)、居民區(qū)等方方面面，成為牽涉面廣、民生影響大的普遍現(xiàn)象，需從技術(shù)創(chuàng)新的角度予以根治。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種能利用北方城市熱網(wǎng)的高溫一次水(90?130°C)生產(chǎn)0.15?0.6MPa的高溫高壓蒸汽，同時(shí)將一次水的溫度更進(jìn)一步地降低至20°C左右的低溫返回城市熱網(wǎng)，而二次水仍能保持54?63.2°C左右向用戶供熱的熱泵型增熱換熱機(jī)組。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種熱泵型增熱換熱機(jī)組，包括一機(jī)組本體，其特征在于，該機(jī)組本體分成完全隔離的三個(gè)密閉空間，其中每一空間的下部用隔板隔開，上部留有蒸氣流通通道，且第一空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置高壓蒸發(fā)器和高壓吸收器，第二空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置冷凝器和發(fā)生器，第三空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置低壓蒸發(fā)器和低壓吸收器；該高壓蒸發(fā)器、高壓吸收器、低壓蒸發(fā)器、低壓吸收器中分別設(shè)有淋盤和換熱管，冷凝器和發(fā)生器中設(shè)有換熱管，且高壓吸收器的下部設(shè)有溶液輸出端，冷凝器的下部設(shè)有冷劑水輸出端，發(fā)生器的上部設(shè)有溶液輸入端，下部設(shè)有溶液輸出端；該高壓蒸發(fā)器、發(fā)生器及低壓蒸發(fā)器的換熱管依次連接成封閉的一次水管路，低壓吸收器、冷凝器的換熱管依次連接成封閉的二次水管路；該一次水管路的高壓蒸發(fā)器端形成一次水輸入端，低壓蒸發(fā)器端形成一次水輸出端；該二次水管路的低壓吸收器端形成二次水輸入端，冷凝器端形成二次水輸出端；低壓蒸發(fā)器內(nèi)注入冷劑水，一冷劑泵的輸入端連通低壓蒸發(fā)器，輸出端通過管路并接高壓蒸發(fā)器淋盤和低壓蒸發(fā)器淋盤，使冷劑水通過冷劑泵送入高壓蒸發(fā)器淋盤和低壓蒸發(fā)器淋盤，且冷凝器的冷劑水輸出端連通低壓蒸發(fā)器淋盤，使冷凝器冷凝產(chǎn)生的冷劑水輸送進(jìn)入低壓蒸發(fā)器；低壓吸收器內(nèi)注入溴化鋰溶液，一溶液泵的輸入端連通低壓吸收器，輸出端通過管路與發(fā)生器的溶液輸入端連通，且發(fā)生器的溶液輸出端通過管路并接低壓吸收器淋盤和增壓泵，該增壓泵輸出端與高壓吸收器淋盤連通，高壓吸收器的溶液輸出端與發(fā)生器的溶液輸入端連通；一閃蒸罐輸出端與高壓吸收器換熱管的輸入端連接，高壓吸收器換熱管的輸出端與該閃蒸罐的輸入端連通。
[0012]上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，經(jīng)過發(fā)生器的一次水管路穿過一水水熱交換器與低壓蒸發(fā)器的換熱管連通，該水水熱交換器的輸入端與二次水輸入端連通，輸出端與二次水輸出端連通。
[0013]上述方案的另一改進(jìn)為，該發(fā)生器的溶液輸出端通過溶液熱交換器連通低壓吸收器淋盤，該溶液泵的輸出管路經(jīng)溶液熱交換器與發(fā)生器的溶液輸入端連通。
[0014]通常，常規(guī)換熱站的關(guān)鍵設(shè)備是板式換熱機(jī)組。為提高效能，通常將一次水和二次水做逆流換熱，為保障低溫端的換熱溫差，一次水的出水溫度必須高于二次水的回水溫度(差值5 V?10 °C)，如此便限制了一次水的總放熱量，即換熱站供熱能力受到了制約。
[0015]本發(fā)明應(yīng)用溴化鋰吸收式制冷的原理恰好可以解決這一問題。
[0016]溴化鋰吸收式技術(shù)通常應(yīng)用在制冷機(jī)領(lǐng)域，利用熱能(甚至廢熱)進(jìn)行制冷，其制冷工質(zhì)為自然界的天然物質(zhì)，因此具有節(jié)電環(huán)保的特點(diǎn)。將溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的參數(shù)改變到適合采暖的要求，從而應(yīng)用在城市供暖換熱站中以替代傳統(tǒng)板式換熱器，使一次水的出水溫度甚至可以低于二次水的回水溫度(這在以往是不可思議的！)，如此便可大幅度增加換熱站的供熱能力。
[0017]例如常見的二次水出入口溫度為65 0C /50 °C，使用板式換熱器時(shí)典型的一次水出入口溫度為60 0C/110 °C。改用本發(fā)明溴化鋰吸收式換熱機(jī)組后二次水出入口溫度依然保持為65 0C /50 °C，但一次水出入口溫度可以優(yōu)化到40 0C /110 °C，換熱站的總供熱能力顯著增加了 40%，系統(tǒng)設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)脑掃€可以更進(jìn)一步優(yōu)化到20 0C/110 °C，換熱站的總供熱能力顯著增加了 80%。
[0018]同時(shí)利用溴化鋰吸收式熱泵的原理，本發(fā)明在換熱站機(jī)組中增加高壓蒸發(fā)器和高壓吸收器，還可以直接采用一次水及閃蒸罐生產(chǎn)0.15?0.6MPa的高溫高壓蒸汽，滿足某些特定場(chǎng)所(醫(yī)院、賓館、學(xué)校等)需要。
[0019]這樣不僅用戶不需要鍋爐，直接利用城市熱網(wǎng)水即可生成蒸汽，降低使用成本；而且將城市熱網(wǎng)的一次水的供回水溫差由原來的60°C增加至110°C，熱力輸送能力增加了80%，顯著提升了供熱能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明熱泵型增熱換熱機(jī)組包括一機(jī)組本體1，該機(jī)組本體I分成完全隔離的三個(gè)密閉空間，其中每一空間的下部用隔板2隔開，上部留有蒸氣流通通道3，且第一空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置高壓蒸發(fā)器4和高壓吸收器5，第二空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置冷凝器6和發(fā)生器7，第三空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置低壓蒸發(fā)器8和低壓吸收器9。該高壓蒸發(fā)器4、高壓吸收器5、低壓蒸發(fā)器8、低壓吸收器9中分別設(shè)有淋盤和換熱管，冷凝器6和發(fā)生器7中設(shè)有換熱管，且高壓吸收器5的下部設(shè)有溶液輸出端，冷凝器6的下部設(shè)有冷劑水輸出端61，發(fā)生器7的上部設(shè)有溶液輸入端，下部設(shè)有溶液輸出端。該高壓蒸發(fā)器4、發(fā)生器7及低壓蒸發(fā)器8的換熱管依次連接成封閉的一次水管路，低壓吸收器9、冷凝器6的換熱管依次連接成封閉的二次水管路。該一次水管路的高壓蒸發(fā)器端形成一次水輸入端10，低壓蒸發(fā)器端形成一次水輸出端11 ;該二次水管路的低壓吸收器端形成二次水輸入端12，冷凝器端形成二次水輸出端13。低壓蒸發(fā)器8內(nèi)注入冷劑水，一冷劑泵16的輸入端連通低壓蒸發(fā)器8，輸出端通過管路并接高壓蒸發(fā)器淋盤41和低壓蒸發(fā)器淋盤81，使冷劑水能通過冷劑泵16送入高壓蒸發(fā)器淋盤41和低壓蒸發(fā)器淋盤81，且冷凝器6的冷劑水輸出端61連通低壓蒸發(fā)器淋盤81，使冷凝器6冷凝產(chǎn)生的冷劑水輸送進(jìn)入低壓蒸發(fā)器8循環(huán)再利用。低壓吸收器9內(nèi)注入溴化鋰溶液，一溶液泵14的輸入端連通低壓吸收器9，輸出端通過管路與發(fā)生器7的溶液輸入端連通，且發(fā)生器7的溶液輸出端通過管路并接低壓吸收器淋盤91和增壓泵15，該增壓泵15的輸出端與高壓吸收器淋盤51連通，高壓吸收器5的溶液輸出端與發(fā)生器7的溶液輸入端連通。一閃蒸罐輸出端與高壓吸收器換熱管52的輸入端連接，高壓吸收器換熱管52的輸出端與該閃蒸罐的輸入端連通。
[0022]經(jīng)過發(fā)生器7的一次水管路穿過一水水熱交換器17再與低壓蒸發(fā)器9的換熱管連通，該水水熱交換器18的輸入端與二次水輸入端連通，輸出端與二次水輸出端連通。
[0023]該發(fā)生器7的溶液輸出端通過溶液熱交換器連通低壓吸收器淋盤，該溶液泵的輸出管路經(jīng)溶液熱交換器與發(fā)生器7的溶液輸入端連通。
[0024]本發(fā)明使用時(shí)，首先應(yīng)啟動(dòng)冷劑泵，使冷劑水輸送進(jìn)高壓蒸發(fā)器淋盤41、低壓蒸發(fā)器淋盤81，同時(shí)還應(yīng)啟動(dòng)溶液泵14和增壓泵15，使低壓吸收器9中的溴化鋰溶液被輸送至發(fā)生器7，發(fā)生器7中產(chǎn)生的溴化鋰濃溶液被送入高壓吸收器淋盤51及低壓吸收器淋盤91，高壓吸收器底部的溴化鋰稀溶液輸送到發(fā)生器7中。
[0025]接著，讓高溫一次水(90?130°C)從一次水輸入端10輸送進(jìn)入高壓蒸發(fā)器換熱管，加熱從高壓蒸發(fā)器淋盤41送出的冷劑水，冷劑水吸收高溫一次水的熱量沸騰，產(chǎn)生大量的水蒸汽，水蒸汽經(jīng)蒸氣流通通道3被同一空間的高壓吸收器淋盤51輸出的高溫溴化鋰濃溶液吸收，使熱量傳遞到高壓吸收器5。濃度較高的溴化鋰濃溶液具有極強(qiáng)的吸收水蒸氣能力，當(dāng)它吸收了水蒸氣后，環(huán)境溫度升高，溴化鋰溶液濃度變稀，來自閃蒸罐的熱水通過高壓吸收器換熱管，被高壓吸收器換熱管外的高溫溴化鋰稀溶液噴淋，大量攝取溴化鋰稀溶液中的熱量，進(jìn)一步升溫成高溫高壓熱水，回到閃蒸罐后在閃蒸罐里閃發(fā)為0.15?
0.6MPa的水蒸汽。
[0026]一次水進(jìn)入發(fā)生器換熱管中加熱發(fā)生器7中的溴化鋰溶液(此時(shí)高溫一次水溫度已降到85?125°C)，溴化鋰溶液沸騰，產(chǎn)生大量的水蒸汽，溴化鋰溶液由稀溶液濃縮成高溫濃溶液，產(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)入同一空間的冷凝器6。一次水管道從發(fā)生器7出來后進(jìn)入裝滿二次水的水水熱交換器18中，實(shí)現(xiàn)高溫一次水和低溫二次水的熱交換，再次降低一次水的溫度，提高二次水的溫度，升溫后的二次水經(jīng)二次水輸出端13輸出，降溫后的一次水進(jìn)入低壓蒸發(fā)器換熱管，低壓蒸發(fā)器淋盤81輸出冷劑水對(duì)低壓蒸發(fā)器換熱管進(jìn)行噴淋，冷劑水吸熱后蒸發(fā)變成水蒸氣進(jìn)入同一空間的低壓吸收器9，使一次水進(jìn)一步降溫到40°C左右，甚至可降至20度左右，降溫后的一次水從一次水輸出端11輸出。
[0027]二次水經(jīng)二次水輸入端12進(jìn)入低壓吸收器換熱管中，被低壓吸收器淋盤91輸出的溴化鋰濃溶液噴淋，該低壓吸收器淋盤91輸出的溴化鋰濃溶液因吸收來自低壓發(fā)生器8的水蒸汽變成溴化鋰稀溶液，且含有大量吸收熱，二次水吸取溴化鋰稀溶液中的吸收熱第一次升溫；而變稀后的溴化鋰溶液將被溶液泵14輸送到發(fā)生器7進(jìn)行加溫濃縮。二次水從低壓吸收器換熱管出來后進(jìn)入冷凝器換熱管，發(fā)生器7產(chǎn)生的高溫水蒸汽在低壓吸收器9中遇到冷的冷凝器換熱管冷凝成冷劑水后進(jìn)入低壓蒸發(fā)器淋盤81，冷凝器換熱管中的二次水吸收水蒸汽熱量第二次升溫到54?63.2°C后從二次水輸出端11輸出。
[0028]發(fā)生器7中產(chǎn)生的高溫溴化鋰濃溶液一部分經(jīng)增壓泵進(jìn)入高壓吸收器淋盤51，供高壓吸收器5使用，另一部分經(jīng)溶液熱交換器17進(jìn)入低壓吸收器淋盤91，該溶液泵14的輸出管路也經(jīng)溶液熱交換器17與發(fā)生器7的溶液輸入端連通，這樣在溶液熱交換器17中，發(fā)生器7產(chǎn)生的高溫溴化鋰濃溶液與溶液泵輸出的低溫溴化鋰稀溶液發(fā)生熱交換，濃溶液溫度降低，稀溶液溫度提升，提高了機(jī)組節(jié)能降耗性能。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵型增熱換熱機(jī)組，包括一機(jī)組本體，其特征在于，該機(jī)組本體分成完全隔離的三個(gè)密閉空間，其中每一空間的下部用隔板隔開，上部留有蒸氣流通通道，且第一空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置高壓蒸發(fā)器和高壓吸收器，第二空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置冷凝器和發(fā)生器，第三空間的隔板兩側(cè)分別設(shè)置低壓蒸發(fā)器和低壓吸收器；該高壓蒸發(fā)器、高壓吸收器、低壓蒸發(fā)器、低壓吸收器中分別設(shè)有淋盤和換熱管，冷凝器和發(fā)生器中設(shè)有換熱管，且高壓吸收器的下部設(shè)有溶液輸出端，冷凝器的下部設(shè)有冷劑水輸出端，發(fā)生器的上部設(shè)有溶液輸入端，下部設(shè)有溶液輸出端；該高壓蒸發(fā)器、發(fā)生器及低壓蒸發(fā)器的換熱管依次連接成封閉的一次水管路，低壓吸收器、冷凝器的換熱管依次連接成封閉的二次水管路；該一次水管路的高壓蒸發(fā)器端形成一次水輸入端，低壓蒸發(fā)器端形成一次水輸出端；該二次水管路的低壓吸收器端形成二次水輸入端，冷凝器端形成二次水輸出端；低壓蒸發(fā)器內(nèi)注入冷劑水，一冷劑泵的輸入端連通低壓蒸發(fā)器，輸出端通過管路并接高壓蒸發(fā)器淋盤和低壓蒸發(fā)器淋盤，使冷劑水通過冷劑泵送入高壓蒸發(fā)器淋盤和低壓蒸發(fā)器淋盤，且冷凝器的冷劑水輸出端連通低壓蒸發(fā)器淋盤，使冷凝器冷凝產(chǎn)生的冷劑水輸送進(jìn)入低壓蒸發(fā)器；低壓吸收器內(nèi)注入溴化鋰溶液，一溶液泵的輸入端連通低壓吸收器，輸出端通過管路與發(fā)生器的溶液輸入端連通，且發(fā)生器的溶液輸出端通過管路并接低壓吸收器淋盤和增壓泵，該增壓泵輸出端與高壓吸收器淋盤連通，高壓吸收器的溶液輸出端與發(fā)生器的溶液輸入端連通；一閃蒸罐輸出端與高壓吸收器換熱管的輸入端連接，高壓吸收器換熱管的輸出端與該閃蒸罐的輸入端連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵型增熱換熱機(jī)組，其特征在于，經(jīng)過發(fā)生器的一次水管路穿過一水水熱交換器與低壓蒸發(fā)器的換熱管連通，該水水熱交換器的輸入端與二次水輸入端連通，輸出端與二次水輸出端連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱泵型增熱換熱機(jī)組，其特征在于，該發(fā)生器的溶液輸出端通過溶液熱交換器連通低壓吸收器淋盤，該溶液泵的輸出管路經(jīng)溶液熱交換器與發(fā)生器的溶液輸入端連通。
【文檔編號(hào)】F24D3/18GK103697523SQ201210364936
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】王迎輝, 任佐民, 陳鷹, 戴子光, 劉國(guó)兵 申請(qǐng)人:湖南運(yùn)達(dá)空調(diào)科技有限公司