专利名称：开式第二类吸收式热泵的制作方法
技术领域：
本发明属于低温余热利用节能设备与工程技术领域。
背景技术：
采用吸收式热泵技术进行余热利用是行之有效的手段，具有比较好的节能、环保和经济效益。在节能工作中，起到较为关键作用的吸收式热泵中，第二类吸收式热泵是具有特殊地位的一种，它一般由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器所组成，工质在热泵内部完成热泵循环；在有余热可利用的场合，不论余热是什么样的特点，都需要通过蒸发器加热热泵内部的冷剂介质使其蒸发，蒸发后的冷剂介质再进入吸收器被来自发生器的浓溶液所吸收，这样就存在一个传热环节(对应有一个传热热阻)，热泵相应地需要蒸发器这一部件。传热环节的存在影响了余热温度的提升幅度，这对应用第二类吸收式热泵的场合是不利的；设置蒸发器，增加了装置的投资，也增加了流动环节。
在存在大量低温余热的一部分特殊场合，如蒸汽动力循环装置，余热是以低温、低压的蒸汽(如汽轮机出口乏汽)状态存在的，数量大而温度低，采用传统的闭式第二类吸收式热泵来对这些余热加以利用，较多的热量传递环节对余热温度的提升是非常不利的，这也使得设备庞大和投资增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种开式的第二类吸收式热泵(比如以溴化锂水溶液为工质)，它省却了传统热泵中的蒸发器，直接引入来自其它装置的低温、低压余热蒸汽作为热泵的余热；简化设备结构和传热环节，改善热泵工艺参数。
为解决上述技术问题，本发明的基本构思是在传统闭式第二类吸收式热泵系统的基础上，省去其蒸发器，直接引入来自其它装置的低温、低压余热蒸汽为热泵的余热，该蒸汽同时进入热泵后成为其工作介质，以最为直接的方式利用余热，余热蒸汽同时承担了热泵中冷剂工作介质的作用；温度得到提升后的余热可用于余热介质自身的加热(余热自身升温型)，也可以对外部用户介质进行加热(对外供热型)。
作为实现本发明基本构思的第一种技术方案，是余热自身升温型的单级开式第二类吸收式热泵，它主要包括吸收器、发生器、冷凝器、若干循环泵、调节阀、集水箱(可选项)和溶液热交换器(可选项)，冷凝器与吸收器之间经过冷剂液泵、集水箱和提压泵连通冷凝介质管线，吸收器与发生器之间通过溶液泵连通溶液管路，发生器产生的冷剂蒸汽通过管线进入冷凝器，被进入冷凝器的冷却介质冷却，吸收器和发生器分别留有管口端以备连接余热蒸汽。
作为实现本发明基本构思的第二种技术方案，是余热自身升温型的两级第二类吸收式热泵，它主要包括吸收器、发生器、冷凝器、吸收-蒸发器、调节阀、若干循环泵、集水箱(可选项)和溶液热交换器(可选项)。发生器与吸收器之间通过溶液泵连通溶液管路，发生器产生的冷剂蒸汽通过管线进入冷凝器，被进入冷凝器的冷却介质冷却；吸收器的溶液用管线连接到吸收-蒸发器，吸收-蒸发器留有管口端以备连接余热蒸汽；冷剂蒸汽在冷凝器内冷凝后成为冷剂液，经冷剂泵一部分连接到吸收-蒸发器内的换热管束并被加热气化，成为冷剂蒸汽进入吸收器，另一部分进入集水箱与发生器来的冷凝水一同被提压泵打入吸收器，吸热升温后回到原余热蒸汽提供处；吸收-蒸发器内的稀溶液，吸收余热蒸汽进一步变稀后再连接到发生器，在余热加热下完成冷剂蒸汽的发生过程，变成浓溶液经溶液泵连通进入吸收器。
作为实现本发明的基本构思的第三种技术方案是余热自身升温型的三级或三级以上第二类吸收式热泵，它主要包括吸收器、发生器、冷凝器、吸收-蒸发器、调节阀、若干循环泵、集水箱(可选项)和溶液热交换器(可选项)。发生器与吸收器之间通过溶液泵连通溶液管路，发生器产生的冷剂蒸汽通过管线进入冷凝器，被进入冷凝器的冷却介质冷却；在吸收器和发生器之间的溶液管路上设计两台或两台以上吸收-蒸发器，吸收器的溶液用管线连接到高压吸收-蒸发器，高压吸收-蒸发器的溶液出口连接低压吸收-蒸发器后再连接进入发生器，低压吸收-蒸发器留有管口端以备连接余热蒸汽；冷剂蒸汽在冷凝器内冷凝后成为冷剂液，经冷剂泵一部分连接到吸收-蒸发器内的换热管束并被加热气化，成为冷剂蒸汽进入吸收器，另一部分进入集水箱与发生器来的冷凝水一同被提压泵打入吸收器，吸热升温后回到原余热蒸汽提供处；低压吸收-蒸发器内的稀溶液，吸收余热蒸汽进一步变稀后再连接到发生器，在余热加热下完成冷剂蒸汽的发生过程，变成浓溶液经溶液泵连通进入吸收器。与两级热泵系统相比，三级或三级以上热泵系统设置两个或两个以上的吸收-蒸发器，其它结构和流程原则上相同。
上述第一种技术方案可以改进为对外供热型单级开式第二类吸收式热泵系统，此时，余热蒸汽分别进入发生器和吸收器，外部待加热介质进入吸收器被加热，其它部件及连接关系均与第一种技术方案相同。
上述第二种技术方案可以改进为对外供热型两级开式第二类吸收式热泵系统，此时，余热蒸汽分别进入发生器和吸收-蒸发器，外部待加热介质进入吸收器被加热，来自冷凝器的一部分凝水与来自发生器的凝水汇合后，经提压泵加压，直接回到余热蒸汽产生系统，其它部件及连接关系均与第二种技术方案相同。
上述第三种技术方案可以改进为对外供热型三级或三级以上开式第二类吸收式热泵系统，此时，余热蒸汽分别进入发生器和低压级吸收-蒸发器，外部待加热介质进入吸收器被加热，来自冷凝器的一部分凝水与来自发生器的凝水汇合后，经提压泵加压，直接回到余热蒸汽产生系统，其它部件及连接关系均与第三种技术方案相同。
在利用低温、低压的余热蒸汽时，传统闭式第二类吸收式热泵存在不足。结合低温、低压余热蒸汽特点，利用以溴化锂水溶液为代表的、溶质在应用条件下不具有挥发性特点的工作介质，采用上述技术方案，流程更为合理，直接利用了余热蒸汽，简化了设备结构，减少了传热环节，改善了热泵工艺参数，这将拓展第二类吸收式热泵的应用市场，带来更好的节能、环保和经济效益。
图1是依据本发明所提供的，余热自身升温型单级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图。
图2是依据本发明所提供的，余热自身升温型两级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图。
图3是依据本发明所提供的，余热自身升温型三级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图，它也作为多级热泵的代表。
图4是依据本发明所提供的，对外供热型单级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图。
图5是依据本发明所提供的，对外供热型两级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图。
图6是依据本发明所提供的，对外供热型三级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图，它也作为多级热泵的代表。
图中，1-吸收器，2-发生器，3-冷凝器，4-溶液热交换器，5-调节阀(可选项)，6-溶液泵，7-冷剂液泵，8-集水(汇流)箱，9-凝水升压泵，10-吸收-蒸发器(或高压吸收蒸发器)，11-低压吸收-蒸发器，12、13、14、15-调节阀。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例来详细描述本发明。
图1所示为乏汽分别进入发生器和吸收器、余热自身升温型的单级开式第二类吸收式热泵系统的结构和流程。结构上，该类热泵系统主要由吸收器1、发生器2、冷凝器3连接组成，省去了闭式第二类吸收式热泵系统中的蒸发器。余热蒸汽一部分进入发生器2，用于对来自吸收器的稀溶液进行加热、产生冷剂蒸汽；另有一部分余热蒸汽，进入吸收器1，被来自发生器2的浓溶液吸收。来自吸收器1的溶液，进入发生器2，在发生器2中被余热蒸汽加热，释放出冷剂蒸汽进入冷凝器3被冷却介质冷凝成液态。来自冷凝器3中的凝水通过冷剂液泵7提压，与来自发生器2的凝水，全部在集水(汇集)箱8内或两路管道衔接处直接汇合，经提压泵9加压后进入吸收器1，吸热升温后回到余热蒸汽产生系统。吸收器1内溶液吸收冷剂蒸汽变稀后进入发生器2，在余热加热下完成冷剂蒸汽的产生过程。浓溶液经溶液泵6打入溶液热交换器4换热后再进入吸收器1，吸收余热蒸汽过程中的产热用于直接加热来自余热蒸汽凝结后的冷凝水。冷却介质进、出冷凝器3，完成对来自发生器2的冷剂蒸汽的冷凝，此处结构和流程与传统的相同。在该热泵系统中，余热蒸汽分别进入吸收器1和发生器2，与来自冷却系统的冷却介质、工作于吸收器1和发生器2的溶液、余热蒸汽完成放热后生成的冷凝水，以及相关的各种设备，共同完成如下工作流程①余热蒸汽流程——余热蒸汽分别进入吸收器1和发生器2，进入吸收器1的蒸汽被来自发生器的浓溶液所吸收，加热经提压泵9升压后的凝水；进入发生器2的余热蒸汽加热来自吸收器1的稀溶液，凝结后与来自冷凝器3的冷剂凝水一同经提压泵9升压后进入吸收器1完成被加热过程。
②冷却介质流程——冷却水进、出冷凝器3，完成对来自发生器的冷剂蒸汽的冷凝。
③冷剂蒸汽流程——发生器2中的稀溶液在余热加热下产生的冷剂蒸汽，进入冷凝器3被冷却介质冷凝成冷剂介质，由冷剂液泵7送入集水箱8。
④溶液流程——自发生器2出口的浓溶液由溶液泵6送入溶液热交换器4吸热后进入吸收器1，吸收来自外部的余热蒸汽成为稀溶液，稀溶液经溶液热交换器4冷却后进入发生器2，被余热蒸汽加热放出冷剂蒸汽成为浓溶液，再经溶液泵6打入吸收器1完成溶液的循环。
图2所示的是余热蒸汽分别进入吸收-蒸发器和发生器、加热余热蒸汽自身凝水的自身升温型两级开式第二类吸收式热泵系统的结构和流程，其与图1所示热泵系统相比，只是在吸收器1和发生器2之间的溶液管路上增设了1台吸收-蒸发器10，来自冷凝器3的一部分凝水进入吸收-蒸发器10，被加热汽化后进入吸收器1；来自冷凝器3的另一部分凝水与来自发生器2的凝水直接汇合，经升压后进入吸收器1被加热。一个主要的区别在于它的进入吸收器的蒸汽来自吸收-蒸发器。其它部件及其连接关系均与图1所示热泵系统相同。
图3所示为余热蒸汽分别进入低压吸收-蒸发器和发生器、加热余热蒸汽自身凝水的自身升温型三级开式第二类吸收式热泵系统结构和流程，其与图2所示热泵系统相比，不同的只是在吸收-蒸发器10和发生器2之间的溶液管路上增设了1台低压级吸收-蒸发器11，来自冷凝器3的一部分凝水分别进入吸收-蒸发器10和低压级吸收-蒸发器11，其一部分被加热汽化后进入吸收器1；来自冷凝器3的另一部分凝水与来自发生器2的凝水直接汇合，经升压后进入吸收器1被加热。主要的区别在于它增加了1台低压级吸收-蒸发器11，余热蒸汽进入低压级吸收-蒸发器11。其它部件及其连接关系均与图2所示热泵系统相同。三级以上开式第二类吸收式热泵系统的结构和流程，只要在三级的基础上再相应地增设低压级吸收-蒸发器，所设置的吸收-蒸发器的总数量为等于级数减1。
图4所示为乏汽分别进入发生器和吸收器、加热外部介质的对外供热型单级开式第二类吸收式热泵系统的结构和流程，与图1所示热泵系统相比，不同的是进入吸收器1的流体为外部介质，其余部件及其连接关系均相同。
图5所示为乏汽分别进入发生器和吸收-蒸发器、加热外部介质的对外供热型两级开式第二类吸收式热泵系统的结构和流程，与图2所示热泵系统相比，不同的是进入吸收器的流体为外部介质，其余部件及其连接关系均相同。
图6所示为乏汽分别进入发生器和低压吸收-蒸发器、加热外部介质的对外供热型三级开式第二类吸收式热泵系统的结构和流程，它也作为多级热泵的代表，与图3所示热泵系统相比，除了进入吸收器1的流体为外部介质之外，二者无其它区别。
本发明所提出的开式第二类吸收式热泵与传统的闭式第二类吸收式热泵相比，在有低温、低压蒸汽可利用的场合，具有如下效果和优势①流程简化，改善设备流动性能。
②设备得到较大程度简化，降低了设备和工程投资。
③控制系统相应得到简化，供热系统的安全性也得到相应提高。
④传热环节减少，余热得到提升的温度更高；或可利用更低温度的余热；或降低发生器内浓溶液的温度，避免或降低此处溶液可能对设备造成的腐蚀；这些都有力地改善了热泵的工艺性能，拓展了第二类吸收式热泵的应用场合。
权利要求
1.一种开式第二类吸收式热泵，主要包括吸收器、发生器、冷凝器、或吸收-蒸发器，不再有闭式第二类吸收式热泵的蒸发器；吸收器(1)与发生器(2)之间通过溶液泵(6)连通溶液管路，发生器(2)产生的冷剂蒸汽通过管线或通道进入冷凝器(3)，被进入冷凝器(3)的冷却介质冷却，来自冷凝器(3)和发生器(2)的凝水汇集后进入吸收器(1)吸热升温后回到余热蒸汽出处或直接回到余热蒸汽出处，其特征在于所述的吸收器(1)、低压吸收-蒸发器(11)和发生器(2)分别留有余热蒸汽进入端口，直接引入来自其它装置的低温、低压余热蒸汽作为热泵的余热，该蒸汽进入热泵后成为其工作介质，以最为直接的方式利用余热，余热蒸汽同时承担了热泵中冷剂工作介质的作用；温度得到提升后的余热可用于余热介质自身的加热，也可以对外部用户介质进行加热。
2.根据权利要求1所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是余热蒸汽管线分别连接吸收器(1)和发生器(2)，来自吸收器(1)的溶液直接接入发生器(2)，来自发生器(2)和冷凝器(3)的凝水全部汇合后接入吸收器(1)吸热后回到余热蒸汽出处，构成余热自身升温型的单级开式第二类吸收式热泵。
3.根据权利要求1所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是在吸收器(1)和发生器(2)之间溶液管路上设置有吸收-蒸发器(10)，余热蒸汽管线分别连接吸收-蒸发器(10)和发生器(2)，来自冷凝器(3)的部分凝水连接到吸收-蒸发器(10)后再连接到吸收器(1)，构成余热自身升温型的两级第二类吸收式热泵。
4.根据权利要求1所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是在吸收器(1)和发生器(2)之间的溶液管路上设置有两台吸收-蒸发器(10、11)，余热蒸汽管线分别连接相对低压级的吸收-蒸发器(11)和发生器(2)，来自冷凝器(3)的部分凝水分别连接到两台吸收-蒸发器，进入低压级的吸收-蒸发器(11)的凝水吸热后再进入相对高压级的吸收-蒸发器(10)；连接到相对高压级的吸收-蒸发器(10)的凝水吸热后连接到吸收器(1)，构成余热自身升温型的三级第二类吸收式热泵，它也作为多级开式第二类吸收式热泵的代表。
5.根据权利要求2所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是所述的来自发生器(2)和冷凝器(3)的凝水全部汇合后直接回到余热蒸汽出处，外部待加热介质连接到吸收器(1)的进、出口管路，构成对外供热型单级开式第二类吸收式热泵。
6.根据权利要求3所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是所述的来自冷凝器(3)的部分凝水和来自发生器(2)的凝水汇合后直接回到余热蒸汽出处，外部被加热介质连接到吸收器(1)的进、出口管路，构成对外供热型的两级第二类吸收式热泵。
7.根据权利要求4所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是所述的来自冷凝器(3)的部分凝水和来自发生器(2)的凝水汇合后直接回到余热蒸汽出处，外部被加热介质连接到吸收器(1)的进、出口管路，构成对外供热型的三级第二类吸收式热泵。
8.根据权利要求1至7所述的开式第二类吸收式热泵，其特征是作为内部工作介质的溶液中的溶质是在工作条件下没有挥发性的物质。
全文摘要
本发明提供了一种开式第二类吸收式热泵，属于供热工程中低温余热利用技术领域。在基本构成上，其单级热泵主要由吸收器、发生器、冷凝器三部分组成，两级及多级热泵中另有吸收－蒸发器；余热蒸汽一部分直接引入吸收器或吸收－蒸发器，作为溶液吸收过程中的冷剂蒸汽，另一部分流经发生器完成对稀溶液的加热过程；余热蒸汽放热后成为凝水，经提压泵加压后或直接回到来源处、或进入吸收器吸热提升自身温度后回到来源处；吸收器吸收蒸汽或冷剂蒸汽、放出热量，完成对凝结水的加热，或完成对外部流体的加热。比较闭式第二类吸收式热泵，该发明在结构上省去了蒸发器，直接将余热蒸汽作为热泵工作介质的一部分，简化了设备和流程，减少了传热环节，改善了热泵工艺参数。
文档编号F25B30/04GK1896645SQ200610045049
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月16日 优先权日2006年6月16日
发明者李华玉 申请人:李华玉