本實用新型涉及乏汽余熱回收領域，具體涉及一種乏汽直接吸收式溴化鋰熱泵系統(tǒng)。

背景技術：

能源問題是當代世界各國面臨的重大社會問題之一，人口和經(jīng)濟的迅速增長，加劇了礦物能源的消耗和枯竭，導致環(huán)境受到了嚴重的污染和破壞。因此，人們在開發(fā)新能源的同時，需要節(jié)約能源消耗。

低溫乏汽是能源、動力、冶金及石化等行業(yè)常見的余熱資源，如何高效回收利用這些余熱對提高能源利用效率、減少環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實意義。溴化鋰吸收式熱泵通過消耗高品位熱能回收低品位余熱以滿足用戶需求，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。

熱電聯(lián)產(chǎn)是將煤炭產(chǎn)生的較高品位熱能轉化為高品位電能，同時對于發(fā)電后剩余的低品位熱能加以利用的過程。在這個過程中，熱電廠供熱效率遠遠高于采用其它方式的集中供熱。熱電聯(lián)產(chǎn)能將不同品位的熱能分級利用，即高品位的熱能用于發(fā)電，低品位的熱能用于集中供熱，是解決城市集中供熱和提高電廠能源綜合利用率的有效途徑。熱電聯(lián)產(chǎn)盡管熱循環(huán)效率較純凝式汽輪發(fā)電機組高出許多，但仍有一部分蒸汽（俗稱乏汽）雖然有較大熱量，但品位太低無法再加以利用，特別是運行于缺水地區(qū)的空冷機組，向環(huán)境排放的熱量更大。乏汽在凝汽器中凝結為水，放出的汽化潛熱，通過換熱管傳給冷卻水或直接傳給空氣帶走，最終排放到環(huán)境中。

在余熱利用工程中，吸收式熱泵具有很好的節(jié)能、環(huán)保效益而得到應用和重視。然而，現(xiàn)有的溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)在回收低溫乏汽余熱時存在以下幾個問題：

1．現(xiàn)有的溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)在回收低溫乏汽余熱時采用間接利用的方案，乏汽熱量先通過換熱器傳給循環(huán)水，熱泵再以循環(huán)水作為低溫熱源，或者直接以乏汽作為低溫熱源。該方案增加了系統(tǒng)投資及成本運行，并使低溫熱源品質降低，影響系統(tǒng)運行。

2．現(xiàn)有的溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)在回收低溫乏汽余熱時，熱泵的蒸發(fā)器從低溫乏汽中吸取熱量，30℃左右的乏汽被冷凝成30℃左右的液態(tài)凝結水返回電廠，電廠把30℃左右的液態(tài)凝結水加熱成高溫高壓的氣態(tài)不僅需要耗費巨大的能源，而且會產(chǎn)生巨大的不可逆損失。

3．現(xiàn)有的吸收式熱泵供熱系統(tǒng)，在實際工程中，經(jīng)常遇到余熱資源溫度較低而用戶需求溫度較高的情況，如余熱溫度為20~10℃，而要求的供熱溫度為70 ℃~90℃，這時采用普通的大溫升或單效吸收式熱泵機組往往無法將余熱溫度提升到用戶需求的程度，采用兩級或多級吸收式熱泵串聯(lián)的方式雖然可以達到較大幅度提升余熱溫度的目的，但將給系統(tǒng)帶來體積龐大、投資大、能源利用效率降低以及運行調節(jié)復雜等問題，使吸收式熱泵在這種場合的應用收到了嚴重限制，甚至失去了經(jīng)濟價值。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種乏汽直接吸收式溴化鋰熱泵系統(tǒng)，這種乏汽直接吸收式溴化鋰熱泵系統(tǒng)用于解決現(xiàn)有的溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)在回收熱電廠低溫乏汽余熱時熱量損失大，運行成本高的問題。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：這種乏汽直接吸收式溴化鋰熱泵系統(tǒng)包括發(fā)生器、冷凝器、高壓吸收器、低壓吸收器、蒸發(fā)器、高溫溶液熱交換器、低溫溶液熱交換器、節(jié)流裝置、溶液泵、循環(huán)水泵、冷劑泵，高壓吸收器、低壓吸收器、蒸發(fā)器被集中設置在一個外殼內，高壓吸收器的上部蒸汽腔與蒸發(fā)器的上部蒸汽腔相通；低壓吸收器設置有真空裝置，低壓吸收器的氣體出口與真空裝置的不凝性氣體管路相連通，低壓吸收器設置有溴化鋰溶液入口和汽輪機乏汽入口，低壓吸收器的液體出口管依次經(jīng)過稀溶液管路上的溶液泵、低溫溶液熱交換器、高溫溶液熱交換器與發(fā)生器連通；發(fā)生器連接有驅動蒸汽加熱管路，發(fā)生器的上部蒸汽腔與冷凝器的上部蒸汽腔相通，熱網(wǎng)管路經(jīng)過高壓吸收器后，又經(jīng)冷凝器進入供熱管網(wǎng)，冷凝液出口管線分成兩路，一路通過除鹽器返回電廠，另一路通過節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)變成水蒸汽；發(fā)生器的下部濃溴化鋰溶液出口與高溫溶液熱交換器的另一入口相連，且經(jīng)高溫溶液熱交換器連接高壓吸收器，高壓吸收器的中間濃度溴化鋰溶液出口管路經(jīng)低溫溶液熱交換器連接至低壓吸收器的溴化鋰溶液入口；封閉的循環(huán)水管路設置在低壓吸收器與蒸發(fā)器之間，封閉的循環(huán)水管路從低壓吸收器在外殼內直接進入蒸發(fā)器，再從蒸發(fā)器經(jīng)設置在外殼外的一段循環(huán)水管路進入低壓吸收器。

上述方案中發(fā)生器與冷凝器之間設置有除液器，除液器為擋板式的，相鄰兩個擋板之間有間隔，蒸汽可以從間隙通過，發(fā)生器的冷劑蒸汽從間隙通過去冷凝器冷凝放熱，除液器可以減少溴化鋰溶液的損失、提高發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽的疏水的品質，以分離并回收蒸汽中的液滴。

本實用新型具有以下有益效果：

1、現(xiàn)有的乏汽余熱回收系統(tǒng)中，都是通過換熱器從乏汽中吸收熱量，而本實用新型首次取消了換熱器的換熱環(huán)節(jié)，將濃溴化鋰溶液直接與乏汽進行混合，幾乎沒有換熱損失，使換熱效率大大提高，而且本實用新型對電廠的運行效率和吸收式熱泵的工作效率都有提高。

本實用新型采用溴化鋰濃溶液直接吸收低溫乏汽的余熱的方案，以低溫乏汽作為溴化鋰吸收式熱泵的工質，被濃溴化鋰溶液吸收，而通過冷凝器冷卻的凝結水直接返回電廠，這樣就使凝結水的溫度大為提高。常規(guī)的溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)，把30℃的乏汽冷凝成30℃的液態(tài)凝結水，而本實用新型再使電廠乏汽由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的同時，還能使凝結水的溫度提高到80~90℃左右，溫升大，電廠再把此凝結水由液態(tài)加熱成高溫高壓的氣態(tài)就可以減少電廠的運行能耗和不可逆損失，僅此一項就可以使電廠節(jié)約煤耗2.5%。

2、本實用新型與常規(guī)溴化鋰吸收式熱泵相比，取消了乏汽與循環(huán)水換熱及循環(huán)水在熱泵中的蒸發(fā)器放熱兩個環(huán)節(jié)，使熱泵系統(tǒng)大為簡化、降低了系統(tǒng)投資，同時節(jié)約了循環(huán)水的泵功、減少了運行成本；而且，由于省略了兩個中間換熱過程，系統(tǒng)不可逆損失減少，系統(tǒng)性能大為提高。

3、本實用新型將低壓吸收器產(chǎn)生的熱量用作蒸發(fā)器熱源，蒸發(fā)器從熱源吸收低溫余熱，高壓吸收器和冷凝器產(chǎn)生的熱量用于供熱，其顯著的優(yōu)點就是能夠吸收較低溫度熱源的余熱，而能夠得到較高溫度的供熱熱水。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：1低壓吸收器；2發(fā)生器；3冷凝器；4高壓吸收器；5蒸發(fā)器；6溶液泵；7低溫溶液熱交換器；8高溫溶液熱交換器；9除液器；10除鹽器；11節(jié)流裝置；12冷劑泵；13真空裝置；14循環(huán)水泵；15汽輪機乏汽入口；16循環(huán)水管路；17溴化鋰溶液入口；18驅動蒸汽加熱管路；19熱網(wǎng)管路。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明：

如圖1所示，這種乏汽直接吸收式溴化鋰熱泵系統(tǒng)包括發(fā)生器2、冷凝器3、蒸發(fā)器5、高壓吸收器4、低壓吸收器1、高溫溶液熱交換器8、低溫溶液熱交換器7，高壓吸收器4、低壓吸收器1、蒸發(fā)器5被集中設置在一個外殼內，高壓吸收器4的上部蒸汽腔與蒸發(fā)器5的上部蒸汽腔相通，蒸發(fā)器5設置有冷劑泵12；由于汽輪機乏汽內一般含有不凝性氣體，低壓吸收器1設置有真空裝置13，低壓吸收器1的氣體出口與真空裝置13的不凝性氣體管路相連通，低壓吸收器1設置有溴化鋰溶液入口17和汽輪機乏汽入口15，低壓吸收器1的液體出口管依次經(jīng)過稀溶液管路上的溶液泵、低溫溶液熱交換器7、高溫溶液熱交換器8與發(fā)生器2連通。

發(fā)生器2連接有驅動蒸汽加熱管路18，驅動蒸汽加熱管路18對高壓發(fā)生器內的溶液加熱后輸出端接驅動蒸汽疏水管路。汽輪機抽出的高溫高壓蒸汽作為整個系統(tǒng)的驅動熱源，通過驅動蒸汽加熱管路18進入到發(fā)生器2中，發(fā)生器2底部的加熱管路出口連接驅動蒸汽疏水管路。

發(fā)生器2的高溫水蒸汽通過上部除液器9進入冷凝器3中冷凝。

發(fā)生器2的下部濃溴化鋰溶液出口與高溫溶液熱交換器8的另一入口相連，且經(jīng)高溫溶液熱交換器8通入高壓吸收器4中，高壓吸收器4中的濃溴化鋰溶液吸收來自蒸發(fā)器5中的水蒸汽變?yōu)橹虚g濃度溴化鋰溶液；高壓吸收器4的中間濃度溴化鋰溶液出口管路經(jīng)低溫溶液熱交換器7后，連接至低壓吸收器1的溴化鋰溶液入口17，中間濃度溴化鋰溶液經(jīng)低溫溶液熱交換器7與來自高壓吸收器4的稀溶液換熱后，再進入低壓吸收器1。

本實用新型工質回路的具體連接方式：低壓吸收器1的工質出口與通過溶液泵6首先連接到低溫溶液熱交換器7的冷側入口上，然后低溫溶液熱交換器7的冷側出口連接到高溫溶液熱交換器8的冷側入口，高溫溶液熱交換器8的冷側出口連接到發(fā)生器2的工質入口上，發(fā)生器2的工質出口通過管道連接到高溫溶液熱交換器8的熱側入口處，高溫溶液熱交換器8的熱側出口通過管道連接到高壓吸收器4的工質入口上，高壓吸收器4的工質出口通過管道連接到低溫溶液熱交換器7的熱側入口處，低溫溶液熱交換器7的熱側出口通過管道連接到低壓吸收器1的工質入口上。

熱網(wǎng)管路19經(jīng)過高壓吸收器4后，又經(jīng)冷凝器3進入供熱管網(wǎng)，即熱網(wǎng)管路19經(jīng)過高壓吸收器4后，又進入冷凝器3中最后從冷凝器3出來進入供熱管網(wǎng)，這樣，供熱管網(wǎng)回水通過熱網(wǎng)管路19進入高壓吸收器4后，通過高壓吸收器4內的工質進行一次加熱，之后再通過管道進入冷凝器3中，經(jīng)冷凝器3蒸汽的二次加熱后，作為熱網(wǎng)供水輸出。

由于發(fā)生器2內產(chǎn)生的蒸汽可能會攜帶一些溴化鋰溶液液滴，為減少溴化鋰溶液損失、保證系統(tǒng)正常運行，本實用新型在發(fā)生器內設置除液器9來分離并回收蒸汽中的液滴。

冷凝器3的冷凝液出口管線分成兩路，一路通過除鹽器10返回電廠，通過除鹽器10將疏水送入汽輪機組凝汽器或者除氧器，使冷凝器形成的蒸汽凝結疏水滿足電廠發(fā)電循環(huán)的要求，開始新的循環(huán)；另一路通過節(jié)流裝置11進入蒸發(fā)器5吸熱蒸發(fā)變成水蒸汽。

本實用新型的運行過程如下：

本實用新型將汽輪機乏汽通入吸收器，汽輪機乏汽在吸收器中被中間濃度溴化鋰溶液直接吸收，吸收過程產(chǎn)生的熱量被穿過吸收器的循環(huán)水管吸收，循環(huán)水被加熱，低溫乏汽內的不凝結性氣體通過吸收器的氣體出口進入不凝結氣體管路；中間濃度的溴化鋰溶液吸收低溫乏汽后變?yōu)橄′寤嚾芤?，然后從吸收器的液體出口經(jīng)過稀溶液管路上的溶液泵6加壓，然后再低溫溶液熱交換7和高溫溶液熱交換器8換熱，稀的溴化鋰溶液被預熱，并沿著稀溶液管路進入發(fā)生器2，這些被預熱的稀溴化鋰溶液由驅動蒸汽管路的驅動蒸汽再次加熱，稀溴化鋰溶液釋放出高溫水蒸氣，蒸汽中的液滴被安裝在發(fā)生器2中的除液器9收集；循環(huán)水吸熱被循環(huán)水泵14加壓送入蒸發(fā)器5中，將熱量傳遞給水蒸汽后返回低壓吸收器1中；發(fā)生器2中產(chǎn)生的濃溴化鋰溶液經(jīng)過高溫溶液熱交換器8進入高壓吸收器4，吸收蒸發(fā)器5過來的水蒸汽變?yōu)橹虚g濃度溶液，同時將吸收放出的熱量傳遞給高壓吸收器4中熱網(wǎng)管路19；發(fā)生器2產(chǎn)生的高溫水蒸汽通入到冷凝器3中，被從高壓吸收器4中出來的熱網(wǎng)管路19中的熱網(wǎng)水進行冷卻，同時已經(jīng)被高壓吸收器4加熱的熱網(wǎng)水進一步被冷凝器3中蒸汽加熱，然后沿熱網(wǎng)管路19進入熱網(wǎng)向外供熱，而進入冷凝器3的蒸汽被熱網(wǎng)水冷凝，通過冷凝器3的液體出口進入設有除鹽器10的蒸汽凝結水管路返回電廠；中間濃度溴化鋰溶液經(jīng)低溫溶液熱交換器7與稀溶液交換熱量后，進入低壓吸收器1形成循環(huán)。

由于低溫乏汽內一般含有不凝結性氣體，低壓吸收器1設置有真空裝置13，低壓吸收器1的氣體出口與真空裝置13的不凝性氣體管路相連通，真空裝置13可以保證系統(tǒng)的真空度；為了減少溴化鋰溶液的損失、提高發(fā)生器2產(chǎn)生的蒸汽的疏水的品質，在發(fā)生器2內均設置有除液器9，以分離并回收蒸汽中的液滴；為使發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽的疏水品質滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，在該疏水管路設置了除鹽器10。

本實用新型對進入發(fā)生器2的稀溴化鋰溶液進行提前預熱，即在低溫溶液熱交換器7和高溫溶液熱交換器8內分別與返回的中間濃度溴化鋰溶液和濃溴化鋰溶液進行熱量交換，這樣做的目的有兩個：一是使稀溴化鋰溶液在進入發(fā)生器2時能夠更容易的被驅動蒸汽加熱，釋放出蒸汽，二是充分利用了系統(tǒng)中的余熱，合理利用余熱減少了運行成本。此外，本實用新型的熱網(wǎng)水除了在冷凝器3中吸收蒸汽的熱量外，還從高壓吸收器4中得到中間濃度溴化鋰溶液吸收水蒸汽時所釋放的熱量，合理的利用了中間濃度溴化鋰溶液吸收水蒸汽時所釋放的熱量，便于熱網(wǎng)水在冷凝器3中與蒸汽進入熱交換。

所以與常規(guī)的溴化鋰吸收式熱泵相比，本實用新型的熱泵循環(huán)中低溫乏汽直接被吸收器內的中間濃度溴化鋰溶液吸收，取消乏汽與循環(huán)水換熱，省去了凝汽器環(huán)節(jié)，使本實用新型的系統(tǒng)大為簡化、降低了系統(tǒng)投資，同時節(jié)約了循環(huán)水的泵功、減少了運行成本；而且由于省略了中間換熱過程，系統(tǒng)不可逆損失減少，系統(tǒng)性能大為提高。同時在整個熱泵循環(huán)中增加了一套由低壓吸收器1到蒸發(fā)器5的循環(huán)水系統(tǒng)，將會得到更高溫度的供熱熱水。該技術除應用在電力行業(yè)外還可應用于能源、冶金及石化行業(yè)。

以上內容僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型權利要求書的保護范圍之內。