CN101968321A - 汽水换热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽水换热***，包括汽水换热器、冷凝水收集装置和吸收式热泵，一次网的蒸汽热源自汽水换热器的第一入口进入汽水换热***，被加热热水自吸收式热泵的第三入口进入汽水换热***，并从汽水换热器的第二出口流出汽水换热***，形成二次网。一次网形成的冷凝水进入冷凝水收集装置，并从冷凝水收集装置中进入吸收式热泵，在吸收式热泵里进行热交换后，从第四出口流出重新进入冷凝水收集装置。从吸收式热泵中加热的被加热热水从第三出口流出吸收式热泵，进入汽水换热器的第二入口，从而使被加热热水的温度得到提高，相当于提高了汽水换热器的二次网的回水温度。
Description
技术领域
本发明涉及热交换领域，特别是涉及一种汽水换热***。
背景技术
随着经济的持续快速增长和居民生活水平的日益提高，我国未来的工业和居民采暖热力需求仍将保持快速增长趋势。到2010年，热电联产装机容量将在2005年的基础上翻番，以满足不断增长的工业和居民采暖热力需求。
热电联产是将煤炭燃烧产生的较高品位热能转化为高品位电能，同时对于发电后剩余的低品位热能加以利用的过程。在这个过程中，热电厂供热效率远高于采用其他方式的集中供热。热电联产能将不同品位的热能分级利用，即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于集中供热。是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，其热效率可达80-90％。与其他供热方式相比，热电联产集中供热具有能耗低，经济性好等特点，在资源配置与环境保护上都具有明显优势。因此，热电联产是解决城市集中供热和提高电厂能源综合利用率的有效途径。
请参考图1，图1为现有技术中一种典型汽水换热器的工作原理示意图。
在汽水换热器中，蒸汽热源从A管路进入换热器，与冷水进行热交换后，形成凝结水从B管路排出，此回路称为一次水回路或一次网，A管路为一次网进水，B管路为一次网回水；需要被加热的冷水从C管路进入换热器，与蒸汽热源进行热交换后，被加热后从D管路排出，进入用户的换热设备，此回路称为二次水回路或二次网，C管路为二次网回水，D管路为二次网供水。
热电联产的终端用户将热电厂提供的高温高压蒸汽通过汽水换热器加热被加热热水，形成二次水，再通过二次水加热直接用户的换热设备(如家用暖气片等)。二次网受到直接用户换热设备要求的限制，其回水温度大多为40℃、50℃、60℃，为了保证二次网回水温度，一次网的冷凝水温度必须高于二次网回水温度，以实现10℃左右的换热端差。为了提高换热效率、降低冷凝水温度，实现小于10℃的换热端差，就必须以加大换热面积、增加汽水换热器成本为代价，其实现成本非常之高，而且在很多场合不能实现，影响了汽水换热器的适用性，也降低了蒸汽热源的利用效率。
因此，如何根据供热二次网回水温度的需要，降低一次网蒸汽冷凝水的排放温度，使得蒸汽冷凝水中的显热被回收利用到二次热网水中，达到节能之功效，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽水换热***，该***能使一次网与二次网充分换热，使二次网回水温度较高，而一次网回水温度较低，达到节能的功效。
为实现上述发明目的，本发明提供一种汽水换热***，包括汽水换热器，该汽水换热器包括相互对应的第一入口和第一出口，以及相互对应的第二入口和第二出口；所述第一入口与蒸汽热源连通，所述第二出口为所述汽水换热***的二次网出口；还包括吸收式热泵和冷凝水收集装置，所述吸收式热泵包括相互对应的第三入口和第三出口、相互对应的第四入口和第四出口；所述冷凝水收集装置包括第五入口和第五出口；所述汽水换热***的被加热热水自所述第三入口进入所述吸收式热泵，所述第三出口与所述第二入口连通，所述第一出口与所述第五入口连通，所述第五出口与所述第四入口连通；所述吸收式热泵的低温冷凝水自所述第四出口排出。
优选地，所述冷凝水收集装置包括低温区、高温区、和设于所述低温区和所述高温区之间的隔板，该隔板的上表面与所述冷凝水收集装置的顶部具有预定的间隙；所述低温区设有第六入口和第六出口，所述第四出口与所述第六入口连通，所述第六入口和所述第六出口至少一处设有控制所述低温区的水位高于或低于所述隔板上表面的第一控制阀；所述第五入口和所述第五出口均设于所述高温区，所述第五出口设有控制所述高温区的水位低于所述隔板的上表面的第二控制阀。
优选地，所述第五出口与所述第四入口之间设有冷凝水循环泵。
优选地，所述吸收式热泵的动力源入口与所述蒸汽热源连通。
优选地，所述冷凝水收集装置具有第七入口，与所述动力源入口相互对应的高温冷凝水出口与所述第七入口连通。
优选地，所述第七入口设于所述高温区。
本发明所提供的汽水换热***，包括汽水换热器、冷凝水收集装置和吸收式热泵，一次网的蒸汽热源自汽水换热器的第一入口进入汽水换热***，被加热热水自吸收式热泵的第三入口进入汽水换热***，并从汽水换热器的第二出口流出汽水换热***，形成二次网。一次网形成的冷凝水进入冷凝水收集装置，并从冷凝水收集装置中进入吸收式热泵，在吸收式热泵里进行热交换后，从第四出口流出重新进入冷凝水收集装置。从吸收式热泵中加热的被加热热水从第三出口流出吸收式热泵，进入汽水换热器的第二入口，从而使被加热热水的温度得到提高，相当于提高了汽水换热器的二次网的回水温度。从上述的工作过程不难看出，吸收式热泵有效吸收了汽水换热器中一次出水的热量，并将热量传递给汽水换热器的二次网回水，即利用一次网的出水热量加热了二次网回水，使二次网回水被加热两次后排出，以提高二次网回水的品位，降低一次网排水的品位，充分利用***的热量，节约能源，减少浪费。
在一种优选的实施方式中，所述冷凝水收集装置包括低温区、高温区、和设于所述低温区和所述高温区之间的隔板，该隔板的上表面与所述冷凝水收集装置的顶部具有预定的间隙；所述低温区设有第六入口和第六出口，所述第四出口与所述第六入口连通，所述第六入口和所述第六出口至少一处设有控制所述低温区的水位高于或低于所述隔板上表面的第一控制阀；所述第五入口和所述第五出口均设于所述高温区，所述第五出口设有控制所述高温区的水位低于所述隔板的上表面的第二控制阀，使所述低温区内的冷凝水可选择地流向所述高温区。隔板将冷凝水收集装置分隔为两部分，一部分为低温区，另一部分为高温区，从汽水换热器的第一出口中流出的冷凝水进入冷凝水收集装置的高温区，然后从第五出口进入吸收式热泵，换热后形成的低温冷凝水，从第四出口流出吸收式热泵进入冷凝水收集装置的低温区。当***需要时，低温区的冷凝水可以流向高温区，与高温区的冷凝水混合，形成中温的冷凝水后流向吸收式热泵。
隔板的高度可以是固定的，通过控制阀门开关低温区的水位，使低温区的水位在需要的时候高于隔板的上表面，低温的冷凝水进入高温区；隔板的高度也可以是能调节的，保持低温区的水位高于高温区的水位，当隔板的高度调整到适当高度时，低温区的水位高于隔板的上表面，而高温区的水位低于隔板的上表面，使低温区的冷凝水进入高温区。隔板结构简单，易于生产，可以降低冷凝水收集装置的生产难度和生产成本。
附图说明
图1为现有技术中一种典型汽水换热器的工作原理示意图；
图2为本发明所提供汽水换热***第一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明所提供汽水换热***第二种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种汽水换热***，该***能使一次网与二次网充分换热，使二次网回水温度较高，而一次网回水温度较低，达到节能的功效。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本发明所提供汽水换热***第一种具体实施方式的结构示意图。
本发明所提供的汽水换热***，包括汽水换热器1、冷凝水收集装置2和吸收式热泵3，汽水换热器1包括相互对应的第一入口11A和第一出口11B，以及相互对应的第二入口12A和第二出口12B，其中，第一入口11A与蒸汽热源连通，第二出口12B为汽水换热***的二次网出口；吸收式热泵3包括相互对应的第三入口31A和第三出口31B、相互对应的第四入口32A和第四出口32B，以及相互对应的动力源入口33A和高温冷凝水出口33B；冷凝水收集装置2包括第五入口21A和第五出口21B；且第一出口11B与第五入口21A连通，第二入口12A与第三出口31B连通，第五出口21B与第四入口32A连通；吸收式热泵3的冷凝水自第四出口32B排出，汽水换热***的被加热热水自第三入口31A进入吸收式热泵3。
这样，一次网的蒸汽热源自汽水换热器1的第一入口11A进入汽水换热***，被加热热水自吸收式热泵3的第三入口31A进入汽水换热***，并从汽水换热器1的第二出口12B流出汽水换热***，形成二次网。一次网形成的冷凝水进入冷凝水收集装置2，并从冷凝水收集装置2中进入吸收式热泵3，在吸收式热泵3里进行热交换后，从第四出口32B流出重新进入冷凝水收集装置2。从吸收式热泵3中加热的被加热热水从第三出口31B流出吸收式热泵3，进入汽水换热器1的第二入口12A，从而提高汽水换热器1的二次网的回水温度，使被加热热水的温度得到提高。
从上述的工作过程不难看出，吸收式热泵3有效吸收了汽水换热器1中一次出水的热量，并将热量传递给汽水换热器1的二次网回水，即利用一次网的出水热量加热了二次网回水，使二次网回水被加热两次后排出，以提高二次网回水的品位，降低一次网排水的品位，充分利用***的热量，节约能源，减少浪费。
需要说明的是，本文所述的“相互对应”，系指在汽水换热器1和吸收式热泵3中，介质沿同一管道和方向流通，从一个入口进入汽水换热器1或吸收式热泵3后，经过热交换，从一个出口离开汽水换热器1或吸收式热泵3，该入口和出口为相互对应。
在一种具体的实施方式中，冷凝水收集装置2包括低温区、高温区、和设于低温区和高温区之间的隔板24，且隔板24的上表面与冷凝水收集装置的顶部具有预定的间隙，使低温区内的冷凝水可选择地流向高温区，低温区设有第六入口22A和第六出口22B，第四出口32B与第六入口22A连通，第五入口21A和第五出口21B设于高温区。这样，隔板24将冷凝水收集装置2分隔为两部分，一部分为低温区，另一部分为高温区，从汽水换热器1的第一出口11B中流出的冷凝水进入冷凝水收集装置2的高温区，然后从第五出口21B进入吸收式热泵3，换热后形成的低温冷凝水，从第四出口32B流出吸收式热泵3进入冷凝水收集装置2的低温区。当***需要时，低温区的冷凝水可以流向高温区，与高温区的冷凝水混合，形成中温的冷凝水后流向吸收式热泵3。
吸收式热泵3在大流量、小温差的工况下，其工作效率较高。利用隔板24分开低温区和高温区后，当高温区的冷凝水较少，致使第五出口21B与第四入口32A之间的流量较小，影响吸收式热泵3的工作效率时，将低温区的冷凝水流向高温区，使低温区的冷凝水与高温区的冷凝水混合，这样既增大了第五出口21B与第四入口32A之间的流量，又降低了吸收式热泵3的进水温度，一举两得，提高了吸收式热泵3的工作效率。
具体地，隔板24的高度可以是固定的，可以通过第六出口22B和/或第六入口22A的第一控制阀控制低温区的水位，使低温区的水位在需要的时候高于隔板24的上表面，低温的冷凝水进入高温区；隔板24的高度也可以是能调节的，保持低温区的水位高于高温区的水位，当隔板24的高度调整到适当高度时，低温区的水位高于隔板24的上表面，而高温区的水位低于隔板24的上表面，使低温区的冷凝水进入高温区。隔板24结构简单，易于生产，可以减小冷凝水收集装置2的生产难度，降低冷凝水收集装置2的生产成本。
同时，第五出口21B设有控制高温区水位的第二控制阀，利用第二控制阀控制第五出口21B的流量，以保持高温区的水位低于隔板24的上表面，确保高温区的冷凝水不会进入低温区。
显然，隔板24可以由其它具有隔离功能的结构代替，例如：低温区和高温区可以是两个独立的区间，其中通过压力阀等开关隔离，高温区的水位降低，其水压减小，通过第六出口22B和/或第六入口22A的第一控制阀控制低温区的水位高度和水压，使低温区的水压与高温区的水压达到预定的比例或差值时，压力阀开启；当低温区的水压与高温区的水压小于预定的比例或差值时，压力阀关闭。
为了提高汽水换热***的工作效率，可以在第五出口21B与第四入口32A之间设置冷凝水循环泵，使冷凝水进入吸收式热泵3的速度提高，提高吸收式热泵3的换热效率。
请参考图3，图3为本发明所提供汽水换热***第二种具体实施方式的结构示意图。
在第二种具体的实施例中，吸收式热泵动力源入口33A与蒸汽热源连通，冷凝水收集装置2还包括第七入口23A，吸收式热泵的高温冷凝水出口33B与第七入口23A连通。即利用高温的蒸汽热源启动吸收式热泵3，再将形成的高温冷凝水排入冷凝水收集装置2，进行二次利用，减少热量损失。
进一步地，第七入口23A设于高温区，将高温冷凝水通过第七入口23A排入高温区，与汽水换热器1中排出的高温冷凝水混合，一起作用于吸收式热泵3，进一步提高热能的利用效率。
同时，本发明所提供的汽水换热***中还可以设有循环泵，通过循环泵将冷凝水收集装置2高温区的冷凝水送入吸收式热泵3的第四入口32A，以提高吸收式热泵3的换热效率。
在上述的第一种具体实施例中，蒸汽热源可以与汽水换热器1的第一入口11A连通，也可以同时与第一入口11A和吸收式热泵动力源入口33A连通；吸收式热泵3所利用的高温冷凝水可以在汽水换热器1中形成，也可以在吸收式热泵3的动力源侧形成。
从上述描述中不难看出，蒸汽热源可以只与第一入口11A连通，或者同时与第一入口11A和吸收式热泵动力源入口33A连通，汽水换热器1和吸收式热泵3中生成的高温冷凝水可以部分排入冷凝水收集装置2，也可以同时都排入冷凝水收集装置2。
综上所述，本发明所提供的汽水换热***，先利用蒸汽热源驱动汽水换热器1和吸收式热泵3中的一者或两者，再收集汽水换热器1和吸收式热泵3中一者或两者中排出的高温冷凝水，将高温冷凝水处理到合适的温度和流速后经循环泵送入吸收式热泵3，最后将经吸收式热泵3的第四出口32B排出的低温冷凝水部分利用，与高温冷凝水混合，其它低温冷凝水排出***，完成一个工作循环。该汽水换热***可以有效提高机组的综合热效率，降低机组的供热汽耗，达到节能减排的效果，同时提高企业的生产效益。
以上对本发明所提供的汽水换热***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种汽水换热***，包括汽水换热器，该汽水换热器包括相互对应的第一入口和第一出口，以及相互对应的第二入口和第二出口；所述第一入口与蒸汽热源连通，所述第二出口为所述汽水换热***的被加热热水的出口；其特征在于，还包括吸收式热泵和冷凝水收集装置，所述吸收式热泵包括相互对应的第三入口和第三出口、相互对应的第四入口和第四出口；所述冷凝水收集装置包括第五入口和第五出口；所述汽水换热***的被加热热水自所述第三入口进入所述吸收式热泵，所述第三出口与所述第二入口连通，所述第一出口与所述第五入口连通，所述第五出口与所述第四入口连通；所述吸收式热泵的低温冷凝水自所述第四出口排出。
2.根据权利要求1所述的汽水换热***，其特征在于，所述冷凝水收集装置包括低温区、高温区、和设于所述低温区和所述高温区之间的隔板，该隔板的上表面与所述冷凝水收集装置的顶部具有预定的间隙；所述低温区设有第六入口和第六出口，所述第四出口与所述第六入口连通，所述第六入口和所述第六出口至少一处设有控制所述低温区的水位高于或低于所述隔板上表面的第一控制阀；所述第五入口和所述第五出口均设于所述高温区，所述第五出口设有控制所述高温区的水位低于所述隔板的上表面的第二控制阀。
3.根据权利要求2所述的汽水换热***，其特征在于，所述第五出口与所述第四入口之间设有冷凝水循环泵。
4.根据权利要求2或3所述的汽水换热***，其特征在于，所述吸收式热泵的动力源入口与所述蒸汽热源连通。
5.根据权利要求4所述的汽水换热***，其特征在于，所述冷凝水收集装置具有第七入口，与所述动力源入口相互对应的高温冷凝水出口与所述第七入口连通。
6.根据权利要求5所述的汽水换热***，其特征在于，所述第七入口设于所述高温区。
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