本发明公开了一种吸收式热变换器，包括第一发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、第一溶液热交换器、前吸收器、第二发生器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、蒸发预热器、第一吸收预热器、第二吸收预热器，以及与以上容器连接的泵、阀、管道。本发明的优点在于：本发明通过增加第二发生器和三个预热器提高冷剂蒸汽产率和低温热能利用率从而提高系统的热效率，通过增加前吸收器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器及相关部件提高系统温升幅度。此外，本发明所提出的吸收式热变换器高效运行的操作工况范围相对较宽，具有良好的应用前景。
1.一种吸收式热变换器，其特征在于：包括第一发生器(3)、冷凝器(5)、蒸发器(1)、吸收器(2)、第一溶液热交换器(13)、前吸收器(6)、第二发生器(4)、第二溶液热交换器(15)、第三溶液热交换器(14)、蒸发预热器(11)、第一吸收预热器(12)、第二吸收预热器(16)，以及与以上容器连接的泵、阀、管道；所述第一发生器(3)的冷剂蒸汽出口通过第二发生器(4)、冷凝器(5)、冷剂水泵与蒸发预热器(11)、第一吸收预热器(12)相通；第一发生器(3)的第一流浓溶液出口通过溶液泵、第二溶液热交换器(15)与前吸收器(6)相连通；蒸发预热器(11)的冷剂出口通过蒸发器(1)与前吸收器(6)相连通，蒸发预热器(11)的冷剂与第一发生器(3)的第一流浓溶液在前吸收器(6)混合后通过前吸收器(6)的溶液出口、第二溶液热交换器(15)、减压阀与第一发生器(3)相连通；第一吸收预热器(12)的冷剂出口通过前吸收器(6)内部管道与吸收器(2)相连通；第一发生器(3)的第二浓溶液出口通过溶液泵、第一溶液热交换器(13)与吸收器(2)相连通；第二发生器(4)的浓溶液出口通过第二吸收预热器(16)、第三溶液热交换器(14)与吸收器(2)相连通；前吸收器(6)流出的蒸汽与第一发生器(3)的浓溶液、第二发生器(4)的浓溶液在吸收器(2)混合后形成高温稀溶液，高温稀溶液出口通过第一溶液热交换器(13)和第三溶液热交换器(14)与第一发生器(3)和第二发生器(4)相连通；所述三个预热器的高温热源入口为低温热源(A)加热蒸发器(1)和第一发生器(3)后的出口，即为低温热源(A)的第二级热利用。
2.根据权利要求1所述的吸收式热变换器，其特征在于：所述连接吸收器(2)的第一溶液热交换器(13)和第三溶液热交换器(14)为并联型，即吸收器(2)的高温稀溶液形成两个流路，吸收器(2)的第一流路出口通过第一溶液热交换器(13)、减压阀与第一发生器(3)相连通，吸收器(2)的第二流路出口通过第三溶液热交换器(14)、减压阀与第二发生器(4)相连通；蒸发器(1)的低温热源出口分别与蒸发预热器(11)、第一吸收预热器(12)相连；第一发生器(3)的低温热源出口与第二吸收预热器(16)相连。
3.根据权利要求1所述的吸收式热变换器，其特征在于：所述连接吸收器(2)的第一溶液热交换器(13)和第三溶液热交换器(14)为串联型，即吸收器(2)的高温稀溶液从吸收器(2)的流路出口依次经过第一发生器(3)连接的第一溶液热交换器(13)和与第二发生器(4)连接的第三溶液热交换器(14)。
4.根据权利要求1所述的吸收式热变换器，其特征在于：相关泵、阀和管道维持第一发生器(3)、第二发生器(4)、冷凝器(5)分别处于低压的环境，维持蒸发器(1)、前吸收器(6)、吸收器(2)分别处于高压的环境。
5.根据权利要求4所述的吸收式热变换器，其特征在于：第一发生器(3)和冷凝器(5)分别通过两个溶液泵和两个水泵实现加压并联循环，即所述冷剂水泵包括第一冷剂水泵(21)和第二冷剂水泵(22)；第一冷剂水泵(21)连通所述冷凝器(5)和蒸发预热器(11)，第二冷剂水泵(22)连通所述冷凝器(5)和第一吸收预热器(12)；所述溶液泵包括第二溶液泵(24)和第一溶液泵(25)，第一发生器(3)通过第二溶液泵(24)与第二溶液热交换器(15)相连通，第一发生器(3)通过第一溶液泵(25)与第一溶液热交换器(13)相连通。
6.根据权利要求4所述的吸收式热变换器，其特征在于：第一发生器(3)和冷凝器(5)通过泵后进行分流的方式，即为串并联方式，所述冷剂水泵为第一冷剂水泵(21)，所述溶液泵为第一溶液泵(25)；所述冷凝器(5)通过第一冷剂水泵(21)后分流形成两条流路分别与蒸发预热器(11)、第一吸收预热器(12)相连；所述第一发生器(3)通过第一溶液泵(25)后分流形成两条流路分别与第二溶液热交换器(15)、第一溶液热交换器(13)相连。
一种吸收式热变换器
技术领域
[0001] 本发明属于节能技术领域，特别涉及一种高效高温升的吸收式热变换器。
背景技术
[0002] 随着能源形势及环境问题日益突出，工业能耗引起了社会各界的广泛关注。工业生产在促进社会发展的同时消耗了大量的能源，且其用能的过程中产生大量的低品位废热。这些余热由于不能被生产过程直接利用，在目前的技术条件下大部分以废水或废气的形式排放到环境中，不仅造成环境的热污染，而且也浪费了大量的能源。
[0003] 吸收式热变换器能将部分低温位余热(大约占整个低温余热50％左右)提升到较高的温位,所获得的这部分高温位热在一些场合下可以为生产工艺所利用,从而节省生产中所使用的大量加热蒸汽,其节能效果十分可观。
[0004] 传统的吸收式热变换器为单级吸收式热变换器，仅仅包括发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器和一个溶液泵、一个水泵以及相关阀门管道，由于受工质对热物理性质的限制，其生产效率较低(一般不到0.4)，温升范围也较小(约30℃)。这种利用对能源利用率低，能源品质提升幅度小。
发明内容
[0005] 本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种高效高温升的吸收式热变换器。
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现的：一种吸收式热变换器，包括第一发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、第一溶液热交换器、前吸收器、第二发生器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器、蒸发预热器、第一吸收预热器、第二吸收预热器，以及与以上容器连接的泵、阀、管道；所述第一发生器的冷剂蒸汽出口通过第二发生器、冷凝器、冷剂水泵与蒸发预热器、第一吸收预热器相通；第一发生器的第一流浓溶液出口通过溶液泵、第二溶液热交换器与前吸收器相连通；蒸发预热器的冷剂出口通过蒸发器与前吸收器相连通，蒸发预热器的冷剂与第一发生器的第一流浓溶液在前吸收器混合后通过前吸收器的溶液出口、第二溶液热交换器、减压阀与第一发生器相连通；第一吸收预热器的冷剂出口通过前吸收器内部管道与吸收器相连通；第一发生器的第二浓溶液出口通过溶液泵、第一溶液热交换器与吸收器相连通；第二发生器的浓溶液出口通过第二吸收预热器、第三溶液热交换器与吸收器相连通；前吸收器流出的蒸汽与第一发生器的浓溶液、第二发生器的浓溶液在吸收器混合后形成高温稀溶液，高温稀溶液出口通过第一溶液热交换器和第三溶液热交换器与第一发生器和第二发生器相连通。
[0007] 本装置通过增加一个发生器、一个前吸收器、多个预热器、多个溶液热交换器、多个泵阀和连接管道，提高热效率，提高温升幅度，降低废热或者低温余热的排放温度，节能减排和环境保护效果显著。
[0008] 所述三个预热器的高温热源入口为低温热源加热蒸发器和第一发生器后的出口，即为低温热源的第二级热利用。
[0009] 所述连接吸收器的第一溶液热交换器和第三溶液热交换器为并联型，即吸收器的高温稀溶液形成两个流路，吸收器的第一流路出口通过第一溶液热交换器、减压阀与第一发生器相连通，吸收器的第二流路出口通过第三溶液热交换器、减压阀与第二发生器相连通；蒸发器的低温热源出口分别与蒸发预热器、第一吸收预热器相连；第一发生器的低温热源出口与第二吸收预热器相连。
[0010] 所述连接吸收器的第一溶液热交换器和第三溶液热交换器为串联型，即吸收器的高温稀溶液从吸收器的流路出口依次经过第一发生器连接的第一溶液热交换器和与第二发生器连接的第三溶液热交换器。
[0011] 相关泵、阀和管道维持第一发生器、第二发生器、冷凝器分别处于低压的环境，维持蒸发器、前吸收器、吸收器分别处于高压的环境。
[0012] 第一发生器和冷凝器分别通过两个溶液泵和两个水泵实现加压并联循环，即所述冷剂水泵包括第一冷剂水泵和第二冷剂水泵；第一冷剂水泵连通所述冷凝器和蒸发预热器，第二冷剂水泵连通所述冷凝器和第一吸收预热器；所述溶液泵包括第二溶液泵和第一溶液泵，第一发生器通过第二溶液泵与第二溶液热交换器相连通，第一发生器通过第一溶液泵与第一溶液热交换器相连通。
[0013] 第一发生器和冷凝器通过泵后进行分流的方式，即为串并联方式，所述冷剂水泵为第一冷剂水泵，所述溶液泵为第一溶液泵；所述冷凝器通过第一冷剂水泵后分流形成两条流路分别与蒸发预热器、第一吸收预热器相连；所述第一发生器通过第一溶液泵后分流形成两条流路分别与第二溶液热交换器、第一溶液热交换器相连。采用串并联方式，减少溶液泵和水泵，可以通过阀门开关控制并联管道的流量比例，实现系统的高效运行和温度调节。
[0014] 本发明的优点是：本发明通过增加第二发生器和三个预热器提高冷剂蒸汽产率和低温热能利用率从而提高系统的热效率，通过增加前吸收器、第二溶液热交换器、第三溶液热交换器及相关部件提高系统温升幅度。此外，本发明所提出的吸收式热变换器高效运行的操作工况范围相对较宽，具有良好的应用前景。
附图说明
[0015] 图1为本发明实施例1系统的原理图；
[0016] 图2为现有技术单级吸收式热变换器的原理图；
[0017] 图3为本发明实施例中的串并联型原理图。
[0018] 图中附图标记含义：1、蒸发器；2、吸收器；3、第一发生器；4、第二发生器；5、冷凝器；6、前吸收器；11、蒸发预热器；12、第一吸收预热器；13、第一溶液热交换器；14、第三溶液热交换器；15、第二溶液热交换器；16、第二吸收预热器；21、第一冷剂水泵；22、第二冷剂水泵；23、第三溶液泵；24、第二溶液泵；25、第一溶液泵；31、第二减压阀；32、第一减压阀；33、第三减压阀；34、溶液热交换器；35、发生器；A、低温热源；B、冷却水；C、供热源。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
[0020] 实施例1
[0021] 本实施例中，蒸发预热器11又称第二余热热交换器，第一吸收预热器12又称第三余热热交换器，第二吸收预热器16又称第一余热热交换器。参阅图1，为一种吸收式热变换器，包括第一发生器3、冷凝器5、蒸发器1、吸收器2、第一溶液热交换器13、前吸收器6、第二发生器4、第二溶液热交换器15、第三溶液热交换器14、蒸发预热器11、第一吸收预热器12、第二吸收预热器16，以及与以上容器连接的泵、阀、管道；第一发生器3的冷剂蒸汽出口通过第二发生器4、冷凝器5、冷剂水泵与蒸发预热器11、第一吸收预热器12相通；第一发生器3的第一流浓溶液出口通过溶液泵、第二溶液热交换器15与前吸收器6相连通；蒸发预热器11的冷剂出口通过蒸发器1与前吸收器6相连通，蒸发预热器11的冷剂与第一发生器3的第一流浓溶液在前吸收器6混合后通过前吸收器6的溶液出口、第二溶液热交换器15、减压阀与第一发生器3相连通；第一吸收预热器12的冷剂出口通过前吸收器6内部管道与吸收器2相连通；第一发生器3的第二浓溶液出口通过溶液泵、第一溶液热交换器13与吸收器2相连通；第二发生器4的浓溶液出口通过第二吸收预热器16、第三溶液热交换器14与吸收器2相连通；前吸收器6流出的蒸汽与第一发生器3的浓溶液、第二发生器4的浓溶液在吸收器2的供热源C环境下混合后形成高温稀溶液，高温稀溶液出口通过第一溶液热交换器13和第三溶液热交换器14与第一发生器3和第二发生器4相连通。
[0022] 本装置通过增加一个发生器、一个前吸收器、多个预热器、多个溶液热交换器、多个泵阀和连接管道，提高热效率，提高温升幅度，降低废热或者低温余热的排放温度，节能减排和环境保护效果显著。
[0023] 三个预热器的高温热源入口为低温热源A加热蒸发器1和第一发生器3后的出口，即为低温热源A的第二级热利用。
[0024] 连接吸收器2的第一溶液热交换器13和第三溶液热交换器14为并联型，即吸收器2的高温稀溶液形成两个流路，吸收器2的第一流路出口通过第一溶液热交换器13、减压阀与第一发生器3相连通，吸收器2的第二流路出口通过第三溶液热交换器14、减压阀与第二发生器4相连通；蒸发器1的低温热源出口分别与蒸发预热器11、第一吸收预热器12相连；第一发生器3的低温热源出口与第二吸收预热器16相连。
[0025] 相关泵、阀和管道维持第一发生器3、第二发生器4、冷凝器5分别处于低压的环境，维持蒸发器1、前吸收器6、吸收器2分别处于高压的环境。关于“低压”与“高压”两词，是吸收式机组的行业技术术语，低压与高压只是相对而言，是这个机组组成部分的几个换热器间的压力对比，因而不需要具体说明数值的。
[0026] 第一发生器3和冷凝器5分别通过两个溶液泵和两个水泵实现加压并联循环，即冷剂水泵包括第一冷剂水泵21和第二冷剂水泵22；第一冷剂水泵21连通冷凝器5和蒸发预热器11，第二冷剂水泵22连通冷凝器5和第一吸收预热器12；溶液泵包括第二溶液泵24和第一溶液泵25，第一发生器3通过第二溶液泵24与第二溶液热交换器15相连通，第一发生器3通过第一溶液泵25与第一溶液热交换器13相连通。
[0027] 实施例2
[0028] 为另一种吸收式热变换器，实施例2与实施例1的区别之处在于：连接吸收器2的第一溶液热交换器13和第三溶液热交换器14为串联型，即吸收器2的高温稀溶液从吸收器2的流路出口依次经过第一发生器3连接的第一溶液热交换器13和与第二发生器4连接的第三溶液热交换器14。
[0029] 实施例3
[0030] 参阅图3为另一种吸收式热变换器，实施例3与实施例1的区别之处在于：第一发生器3和冷凝器5通过泵后进行分流的方式，即为串并联方式，冷剂水泵为第一冷剂水泵21，溶液泵为第一溶液泵25；冷凝器5通过第一冷剂水泵21后分流形成两条流路分别与蒸发预热器11、第一吸收预热器12相连；第一发生器3通过第一溶液泵25后分流形成两条流路分别与第二溶液热交换器15、第一溶液热交换器13相连。采用串并联方式，减少溶液泵和水泵，可以通过阀门开关控制并联管道的流量比例，实现系统的高效运行和温度调节。
[0031] 实施例3与实施例2的区别之处在于，本实施例连接吸收器2的第一溶液热交换器13和第三溶液热交换器14采用并联型，而非实施例2中的串联型。
[0032] 实施例4
[0033] 为另一种吸收式热变换器，实施例4与实施例1的区别之处在于：连接吸收器2的第一溶液热交换器13和第三溶液热交换器14为串联型，即吸收器2的高温稀溶液从吸收器2的流路出口依次经过第一发生器3连接的第一溶液热交换器13和与第二发生器4连接的第三溶液热交换器14。第一发生器3和冷凝器5通过泵后进行分流的方式，即为串并联方式，冷剂水泵为第一冷剂水泵21，溶液泵为第一溶液泵25；冷凝器5通过第一冷剂水泵21后分流形成两条流路分别与蒸发预热器11、第一吸收预热器12相连；第一发生器3通过第一溶液泵25后分流形成两条流路分别与第一溶液热交换器13、第二溶液热交换器15相连。
[0034] 实施例4与实施例2的区别之处在于：第一发生器3和冷凝器5通过泵后进行分流的方式，即为串并联方式。实施例4与实施例3的区别之处在于：连接吸收器2的第一溶液热交换器13和第三溶液热交换器14为串联型。
[0035] 本发明的工作流程如下：
[0036] 参阅图1，低温热源A进入第一发生器3和蒸发器1，加热第一发生器3中的溶液产生冷剂蒸汽并进入第二发生器4中，在第二发生器4中的换热器内部加热外部溶液并自身冷凝后进入冷凝器5中，同时换热器外部被加热产生的蒸汽也同时进入冷凝器5中。
[0037] 通过与外界进入的冷却水B进行换热后冷凝器5中的冷剂蒸汽降温变为液体，此冷剂液分为两个流路分别进行增压，其中一路冷剂液通过第一冷剂水泵21增压后经过蒸发预热器11与加热蒸发器1后的低温热源A进行二次换热后升温升压进入蒸发器1后被加热蒸发，蒸发出的蒸汽进入前吸收器6中的换热器外部，从冷凝器5引出的冷剂液的第二个流路是经过第一吸收预热器12与加热蒸发器1后的低温热源A进行二次换热后升温升压进入前吸收器6中的换热器内部经过吸热后进入吸收器2中。
[0038] 而从第一发生器3中流出的浓溶液分为两个流路，第二流路通过第二溶液泵24加压后进入第二溶液热交换器15内部管道吸热后流入前吸收器6中并与从蒸发器1中流出的蒸汽混合后放热加热内部换热器中的从冷凝器5中第二流路流出的冷剂液，混合后的高温稀溶液流入第二溶液热交换器15放热给换热器内部的由第一发生器3中浓溶液第二流路流出的浓溶液后并经过第二减压阀31减压后流回第一发生器3中。
[0039] 从第一发生器3流出的浓溶液的第一流路为通过第一溶液泵25加压后进入第一溶液热交换器13内部管道吸热后流入吸收器2中并与从前吸收器6中流出的蒸汽以及从第二发生器4中流出的分别被第二吸收预热器16和第三溶液热交换器14加热的浓溶液混合后放热加热内部换热器中的供热工质，而从吸收器2中流出的高温稀溶液分为两个流路，第一流路流出的稀溶液经过第一溶液热交换器13放热后经过第一减压阀32减压后流回第一发生器3中。
[0040] 从第二发生器4流出的浓溶液流路为通过第三溶液泵23加压后进入第二吸收预热器16的换热器管道中并被加热第一发生器3后的低温热源A进行二次换热后升温升压进入第三溶液热交换器14内部管道吸热后流入吸收器2中并与从前吸收器6中流出的蒸汽以及从第一发生器3中流出的被第一溶液热交换器13加热的浓溶液混合后放热加热内部换热器中的供热工质；从吸收器2中流出的高温稀溶液的第二流路流出的稀溶液经过第三溶液热交换器14放热后经过第三减压阀33减压后流回第二发生器4中。
[0041] 传统吸收式热变换器的工作原理，蒸发器1、吸收器2、冷凝器5、发生器35、溶液热交换器34和与以上容器连接的泵、阀、管道的连接关系如图2所示；其发生器35中的产生的蒸汽进入冷凝器5被冷凝，相对而言本次发明将产生的蒸汽再次利用其潜热加热溶液，同样低温热源A温度和流量情况下其冷剂蒸汽产量增加；同时低温热源A加热发生器和蒸发器1降温后其温度仍然要高于冷剂液温度，因而通过多个预热器充分利用低温热源热量，提高冷剂蒸汽产率；通过前吸收器6预热进入吸收器2的蒸汽温度从而提高吸收器2内部温度，实现供热的大温升。通过多个溶液热交换器和多个预热器实现热量的充分利用，提高系统效率。
[0042] 参阅图3，为实施例3与实施例4方案中关于第一发生器3和冷凝器5通过泵后进行分流的方式(即为串并联方式)的工作原理。其减少一个水泵和溶液泵，通过串并联的方式实现动力系统和控制系统的简化。此外，可以在并联管道上安装阀门控制流量从而控制和调节系统性能，其安装方式可以为四个管道均安装阀门，也可以为在泵后面的每组两个并联管道的其中一个安装阀门。
[0043] 本发明主要应用方式为通过大量低温热源驱动，产生高温热源进行利用，例如有低品质低温地热水、太阳能热水或者低温工厂余热无法利用，通过本技术可以高效实现高温升，实现能源品质的跃升从而加以利用。
[0044] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
