蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵

摘要

本发明提供一种蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，包括外接有低温热源管路的蒸发器，蒸发器设置在吸收器的内部，吸收器的液体出口通过稀溶液管路与内置有冷凝器的发生器相连，再经浓溶液管路与吸收器的第一液体入口连通；吸收器连接有热网管路，热网管路依次经吸收器和冷凝器然后输出至热网供暖用户，冷凝器的冷剂出口通过管路连接到蒸发器的第一冷剂入口；发生器的蒸汽出口经被引射蒸汽管路与外接有高压来汽管路的蒸汽喷射器相连通，蒸汽喷射器的出口再经驱动蒸汽管路、发生器底部的疏水管路和驱动蒸汽疏水管路输出。本发明的复合热泵能够实现系统安全稳定运行，蒸汽能量高效利用，节能减排效益明显。

权利要求

1.蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：包括设置在吸收器(5)内且外接有低温热源管路的蒸发器(13)，吸收器(5)的液体出口通过稀溶液管路与内置有冷凝器(16)的发生器(2)相连，发生器(2)的出口再经浓溶液管路与吸收器(5)的第一液体入口连通，热网管路依次穿过吸收器(5)和冷凝器(16)后输出至热网用户，冷凝器(16)的冷剂出口通过管路连接到蒸发器(13)的第一冷剂入口；

所述的发生器(2)的蒸汽出口经被引射蒸汽管路与外接有高压来汽管路的蒸汽喷射器(1)相连通，蒸汽喷射器(1)的出口与穿过发生器(2)底部的管路相连通排出疏水；

所述的吸收器(5)的液体出口设置有储液罐(6)，储液罐(6)分为两路，一路经排液阀(7)与溶液泵(9)的出口处的稀溶液管路汇合，再与换热器(14)相连，另一路经进液阀(8)与换热器(14)出口处的浓溶液管路汇合。

2.根据权利要求1所述的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：所述的被引射蒸汽管路上还安装有除雾器(3)，除雾器(3)分为两路，一路自除雾器(3)的液体出口与吸收器(5)的第二液体入口相连通，另一路从除雾器(3)的蒸汽出口与蒸汽喷射器(1)相连通。

3.根据权利要求2所述的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：所述的除雾器(3)的液体出口与吸收器(5)的第二液体入口连接的管路上设置有疏水阀(4)。

4.根据权利要求1所述的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：所述的吸收器(5)和发生器(2)之间设置有用于通过稀溶液管路和浓溶液管路的换热器(14)。

5.根据权利要求4所述的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：所述的吸收器(5)的液体出口的稀溶液管路上还设置有溶液泵(9)。

6.根据权利要求5所述的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：所述发生器(2)底部的疏水管路的出口依次经过冷剂管路上的进水阀(11)、补水箱(10)以及补水阀(12)与吸收器(5)内蒸发器(13)的第二冷剂入口相连通。

7.根据权利要求6所述的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，其特征在于：所述的蒸发器(13)的出口管路上安装有冷剂泵(15)，且冷剂泵(15)的出口与第二冷剂入口相连通。

说明书

蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合热泵，特别涉及一种蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵。

背景技术

[0002] 蒸汽溴化锂吸收热泵采用蒸汽作为热源，利用溴化锂溶液在一定条件下能析出水蒸汽，而在另一条件下又能强烈吸收水蒸汽的特性向外供热。由于溴化锂吸收热泵的特点，当来汽压力高于所需的驱动压力时，由于供热系数对驱动蒸汽的压力变化并不敏感，所以供热系数基本不变；而在实际运行时如来汽压力过高，会使发生器产生结垢、腐蚀等问题，影响溴化锂吸收热泵的安全稳定运行。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种能够实现系统安全稳定运行、蒸汽能量高效利用、节能减排效益明显的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵。

[0004] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括设置在吸收器内且外接有低温热源管路的蒸发器，吸收器的液体出口通过稀溶液管路与内置有冷凝器的发生器相连，发生器的出口再经浓溶液管路与吸收器的第一液体入口连通，热网管路依次穿过吸收器和冷凝器后输出至热网用户，冷凝器的冷剂出口通过管路连接到蒸发器的第一冷剂入口；

[0005] 所述的发生器的蒸汽出口经被引射蒸汽管路与外接有高压来汽管路的蒸汽喷射器相连通，蒸汽喷射器的出口与穿过发生器底部的管路相连通排出疏水。

[0006] 所述的被引射蒸汽管路上还安装有除雾器，除雾器分为两路，一路自除雾器的液体出口与吸收器的第二液体入口相连通，另一路从除雾器的蒸汽出口与蒸汽喷射器相连通。

[0007] 所述的吸收器和发生器之间设置有用于通过稀溶液管路和浓溶液管路的换热器。

[0008] 所述的吸收器的液体出口的稀溶液管路上还设置有溶液泵。

[0009] 所述发生器底部的疏水管路的出口依次经过冷剂管路上的进水阀、补水箱以及补水阀与吸收器内蒸发器的第二冷剂入口相连通。

[0010] 所述的蒸发器的出口管路上安装有冷剂泵，且冷剂泵的出口与第二冷剂入口相连通。

[0011] 所述的吸收器的液体出口设置有储液罐，储液罐分为两路，一路经排液阀与溶液泵的出口处的稀溶液管路汇合，再与换热器相连，另一路经进液阀与换热器出口处的浓溶液管路汇合。

[0012] 所述的除雾器的液体出口与吸收器的第二液体入口连接的管路上设置有疏水阀。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0014] 本发明利用蒸汽喷射器外接的高压来汽管路中的高压来汽在蒸汽喷射器中引射发生器产生的蒸汽，然后转变为用于溴化锂吸收热泵的驱动蒸汽（给发生器内的溴化锂溶液提供蒸发热源），从而构成蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵。

[0015] 蒸汽喷射器是一种结构简单、无机械运动部件、安全可靠的节能装置，广泛应用于多种领域。本发明复合热泵的高压来汽经过喷嘴膨胀形成高速气流，与发生器产生的低压蒸汽混合，经过混合腔后形成压力介于高压蒸汽与低压蒸汽之间的中压蒸汽，其实质是利用高压蒸汽的动能来提升低压蒸汽的压力，使本发明的复合热泵能够安全稳定运行，从而实现蒸汽能量的高效利用。

[0016] 计算表明，本发明的蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵的供热系数比原溴化锂吸收热泵提高20%以上，节能减排效益明显。

附图说明

[0017] 图1为本发明蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵原理示意图；

[0018] 图2为蒸汽喷射器的原理示意图；

[0019] 其中，1、蒸汽喷射器，2、发生器，3、除雾器，4、疏水阀，5、吸收器，6、储液罐，7、排液阀，8、进液阀，9、溶液泵，10、补水箱，11、进水阀，12、补水阀，13、蒸发器，14、换热器，15、冷剂泵，16、冷凝器，17、喷嘴。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

[0021] 参见图1，本发明包括吸收器5以及设置在吸收器5内的外接有低温热源管路的蒸发器13，吸收器5的液体出口通过稀溶液管路与内置有冷凝器16的发生器2相连，发生器2的出口再经浓溶液管路与吸收器5的第一液体入口连通，其中，吸收器5和发生器2之间设置有通过稀溶液管路和浓溶液管路的换热器14，吸收器5的液体出口与换热器14的稀溶液管路入口之间还设置有溶液泵9，冷凝器16的冷剂出口通过管路连接到蒸发器13的第一冷剂入口；热网管路依次穿过吸收器5和冷凝器16后输出至热网用户，发生器2的蒸汽出口经被引射蒸汽管路与外接有高压来汽管路的蒸汽喷射器1相连通，且在引射蒸汽管路上安装有除雾器3，除雾器3分为两路，一路自除雾器3的液体出口与吸收器5的第二液体入口相连通，另一路从除雾器3的蒸汽出口与引射蒸汽管路相连通。

[0022] 考虑到发生器产生的蒸汽可能会携带一些溴化锂溶液液滴，为保证本发明的复合热泵的正常运行，需要在被引射蒸汽管路中布置除雾器3以实现汽液分离，分离出的溴化锂溶液通过疏水阀4返回吸收器。

[0023] 所以，本发明在发生器2的蒸汽出口设置有除雾器3，除雾器3分为两路，一路自除雾器的液体出口通过疏水阀4与吸收器5的第二液体入口相连通，另一路自除雾器的蒸汽出口经被引射蒸汽管路与外接有高压来汽管路的蒸汽喷射器1相连通，蒸汽喷射器1的出口再经驱动蒸汽管路、发生器2底部的疏水管路和驱动蒸汽疏水管路输出。

[0024] 由于发生器2产生的部分蒸汽进入蒸汽喷射器，因此冷凝器16产生的凝结水流量低于吸收器5所吸收的低压蒸汽流量。为保持本发明的复合热泵的水平衡，需要将部分驱动蒸汽的疏水引回蒸发器13内。

[0025] 所以，本发明发生器2底部的疏水管路的出口依次经过冷剂管路上的进水阀11、补水箱10以及补水阀12与吸收器5内蒸发器13的第二冷剂入口相连通，蒸发器13的出口经经冷剂泵15与从补水阀12出来的管路汇合，然后返回蒸发器13的第二冷剂入口。

[0026] 考虑到热网供暖用户要求的热网供水温度随环境温度变化，本发明采用变溴化锂溶液浓度的方式来提高本发明复合热泵系统的供热系数。当供水温度变化时，通过改变溴化锂溶液的浓度，改变所要求的驱动蒸汽压力，提高蒸汽喷射器的引射系数。

[0027] 所以，本发明在吸收器5的液体出口设置有储液罐6，储液罐6分为两路，一路经排液阀7与溶液泵9的出口处的稀溶液管路汇合，然后进入换热器14内，再与发生器2的液体入口相连通，另一路经进液阀8与换热器14出口处的浓溶液管路汇合，然后与吸收器5的第一液体入口相连；

[0028] 本发明设置的储液罐6内装有本发明复合热泵在低浓度运行时多余的溴化锂溶液，当供热温度下降时，开启排液阀7、增大补水阀12的开度以降低溴化锂溶液的浓度；当供热温度上升时，开启进液阀8、减小补水阀12的开度以增加溴化锂溶液的浓度。

[0029] 本发明的复合热泵运行工作原理如下：

[0030] 参见图1，本发明的溴化锂吸收热泵工作过程中溴化锂溶液的浓度约为60%左右，其蒸发温度比纯水高40℃左右。吸收器5中的溴化锂溶液吸收蒸发器13放出的低压蒸汽变成溴化锂稀溶液，将热网水的温度提高约40℃，然后热网水沿热网管路进入发生器2中的冷凝器16进一步吸热后给用户供热，而冷凝器16的冷凝液也通过管路回到蒸发器13内。溴化锂稀溶液依次经过溶液泵9、换热器14进入发生器2，由于发生器2底部的驱动蒸汽将发生器2内的溴化锂稀溶液浓缩，所产生的蒸汽的饱和温度比溴化锂稀溶液低约40℃，而蒸汽通过冷凝器16与热网水进行热交换，然后给用户供热，此时的溴化锂稀溶液浓缩为溴化锂浓溶液。在这一过程中，通过溴化锂溶液的吸收和蒸发，将蒸发器13产生的低压蒸汽转换为发生器产生的较高压力的蒸汽，从而构成热化学压缩，该过程的动力是驱动蒸汽的有用能。

[0031] 分析该过程可以看出，只要驱动蒸汽能使溴化锂稀溶液在发生器2中完成蒸发，则热泵系统即可运行；而溴化锂溶液在吸收器5内吸收的蒸汽量等于其在发生器2内蒸发的蒸汽量，在理想情况下该系统的供热系数为2，而实际运行时由于各种损失，其供热系数一般在1.7左右，且该值对驱动蒸汽的压力变化并不敏感。当驱动蒸汽压力高于热泵运行所需的压力时，其供热系数基本不变，而过高压力的驱动蒸汽会使发生器产生结垢、腐蚀等问题，影响系统的安全运行。

[0032] 为解决上述问题，本发明提出在溴化锂吸收热泵系统中设置蒸汽喷射器1，采用高压来汽引射发生器产生的蒸汽，形成压力介于高压来汽和被引射蒸汽之间的蒸汽，将该蒸汽作为发生器2的驱动蒸汽。蒸汽喷射器是一种结构简单、无机械运动部件、安全可靠的节能装置，广泛应用于多种领域。

[0033] 蒸汽喷射器的原理是：蒸汽喷射器的高压蒸汽（高压来气）经过喷嘴17膨胀形成高速气流，与低压蒸汽（被引射蒸汽）混合，经过混合腔后形成压力介于高压蒸汽与低压蒸汽之间的中压蒸汽，其实质是利用高压蒸汽的动能来提升低压蒸汽的压力。

[0034] 下面进一步通过理论计算来说明本发明系统的供热效率高，节能减排效益明显的有益效果。

[0035] 设原溴化锂吸收热泵的供热系数为COP1，蒸汽喷射器的引射系数（低压蒸汽与高压蒸汽质量流量之比）为k，则根据图1所示的本发明复合热泵系统的能量关系，其供热系数可以简化为：

[0036] COP=(1+k)COP1-k=COP1+k(COP1-1)

[0037] 由上述公式可以看出，溴化锂吸收热泵的供热系数及蒸汽喷射器的引射系数越大，则该复合热泵的节能效果越明显。一般单效溴化锂吸收热泵的供热系数为1.7，设蒸汽喷射器的引射系数为0.5，则复合热泵的供热系数可达到2.05，节能幅度达到20%以上。

[0038] 综上所述，本发明采用蒸汽喷射器，利用高压来汽引射发生器中产生的蒸汽而形成的中压蒸汽作为溴化锂吸收热泵的驱动蒸汽，构成蒸汽型喷射/溴化锂吸收复合热泵，从而实现蒸汽能量的高效利用。该系统的供热系数比单纯的溴化锂吸收热泵提高20%以上，节能效果显著；

[0039] 本发明不但可以用于热泵系统，也可用于制冷系统，在供暖、石油、化工、冶金、轻工等行业具有广阔的应用前景。