CN104879818B - 换热机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种换热机组，包括吸收式热泵机组和水‑水换热器，所述吸收式热泵机组和所述水‑水换热器通过连接管路连接；所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路；所述一次侧管路采用逐级顺序串接的方式；所述一次侧管路依次经过所述水‑水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器，所述一次侧管路的热水依次经过所述水‑水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组。本发明的换热机组的一次侧热水依次经过水‑水换热器和吸收式热泵机组的蒸发器，该一次侧热水需要克服的阻力为水‑水换热器和蒸发器之和，与现有技术相比，一次侧热水的阻力从15mH2O以上降至8mH2O以下，不需要额外增加一次网水泵。

Description

换热机组
技术领域
本发明涉及一种换热机组领域，尤其涉及一种采用吸收式热泵机组的换热机组。
背景技术
热电联产集中供热***在我国北方城镇供热中的应用十分普遍。降低集中供热***的一次网回水温度，可大幅提升热电联产***的性能；其一方面有利于回收热电联产热源处的冷凝热用于供热，另一方面可大幅增加集中供热管网的输送热量。目前各种采用吸收式热泵的换热机组可大幅降低一次网回水温度，在实际中已经大规模应用，。
ZL2008101010645提出了一种采用吸收式热泵的换热机组，用于替代原来在集中热网各个热力站中使用的换热器，可实现一次侧出换热机组的出水温度低于二次侧进水温度。在该技术中，一次侧管路采用逐级顺序串接的方式，依次经过吸收式热泵的发生器、水-水换热器高温侧、吸收式热泵的蒸发器，二次侧管路热水经过吸收式热泵的吸收器、吸收式热泵的冷凝器、水-水换热器低温侧。但是，这种方式存在着以下缺陷：
1、在该换热机组中，一次侧热水的阻力过大。由于一次侧管路采用逐级顺序串接的方式，依次经过吸收式热泵的发生器、水-水换热器、吸收式热泵的蒸发器，一次侧热水需克服的阻力为发生器、水-水换热器、蒸发器之和(一般为15mH2O以上)。由于一次侧热水的扬程由集中供热网所提供(一般为10mH2O以内)，往往出现一次网扬程不足的情况，需要在一次侧另外增加一台水泵。
2、发生器和蒸发器管内流速过小，换热系数较低。一方面，由于实现了一次侧热水的大温差，在大温差该换热机组中，一次侧热水的流量仅为采用常规水-水换热器的60％以下。另一方面，受一次侧阻力的限制，发生器和蒸发器的流程数难以增加。因此，在该换热机组中，发生器和蒸发器的管内流速为0.6m/s以下，导致发生器和蒸发器的换热系数较低，机组的体积增加。
发明内容
针对上述换热系数较低的问题，本发明的目的是提供一种新的换热机组。
本发明的技术方案如下：
一种换热机组，包括吸收式热泵机组和水-水换热器，所述吸收式热泵机组和所述水-水换热器通过连接管路连接；
所述连接管路包括一次侧管路和二次侧管路；
所述一次侧管路采用逐级顺序串接的方式；所述一次侧管路依次经过所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器，所述一次侧管路的热水依次经过所述水-水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路依次经过所述水-水换热器的低温侧与所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路的二次水首先进入水-水换热器的低温侧被加热后流出所述水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述水-水换热器包括第一水-水换热器和第二水-水换热器；
所述一次侧管路依次经过所述第一水-水换热器、所述第二水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器，所述一次侧管路的热水依次经过所述第一水-水换热器、所述第二水-水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路依次经过所述第二水-水换热器的低温侧、所述第一水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第二支路包括相互并联的第二支路a和第二支路b；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路a的二次水进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路b依次经过所述第二水-水换热器的低温侧、所述第一水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路b的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第二支路包括相互并联的第二支路a和第二支路b；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路a依次经过所述第二水-水换热器的低温侧和所述第一水-水换热器的低温侧，所述第二支路a的二次水依次进入所述第二水-水换热器的低温侧和所述第一水-水换热器的低温侧后流出所述换热机组；
所述第二支路b依次经过所述第二水-水换热器的低温侧、所述第一水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路b的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述第二支路a的二次水和所述第二支路b的二次水混合后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述第一支路的二次水和所述第二支路的二次水混合后流出所述换热机组。
在其中一个实施例中，所述水-水换热器至少为三个；所述一次侧管路依次经过所有所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器；
所述二次侧管路的至少一个支路经过至少一个所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的发生器；
所述二次侧管路的至少一个支路经过至少一个所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的冷凝器和发生器。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的换热机组的一次侧热水依次经过水-水换热器和吸收式热泵机组的蒸发器，该一次侧热水需要克服的阻力为水-水换热器和蒸发器之和，与现有技术相比，一次侧热水的阻力从15mH2O以上降至8mH2O以下，不需要额外增加一次网水泵；
(2)由于一次侧热水仅需要克服水-水换热器的阻力，因此其提供给蒸发器的扬程大大提高；由于发生器的阻力由二次网水泵提供的扬程来克服，因此本发明中提供给发生器的水的扬程也大大提高。因此，在足够的扬程下，发生器和蒸发器可以设计更多的流程数，使发生器和蒸发器的管内流速提高到1m/s；随着管内流速的增加，发生器和蒸发器的换热系数可增加20％以上，同时机组体积减小10％。。
附图说明
图1为本发明的换热机组的实施例一的整体示意图；
图2为本发明的换热机组的实施例二的整体示意图；
图3为本发明的换热机组的实施例三的整体示意图。
具体实施方式
为了使本发明的换热机组的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供一种换热机组，其包括吸收式热泵机组和水-水换热器，所述吸收式热泵机组和所述水-水换热器通过连接管路连接；其中所述吸收式热泵机组包括发生器、冷凝器、吸收器和换热器；相应的，所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路；所述一次侧管路采用逐级顺序串接的方式；所述一次侧管路依次经过所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器，所述一次侧管路的热水依次经过所述水-水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组。
本发明中的一次侧管路的热水首先进入水-水换热器的高温侧进行换热来加热水-水换热器的低温侧的水后流出水-水换热器，之后进入蒸发器被降温，从蒸发器流出后作为一次出水回到热源。也就是说本发明中的一次水仅需经过水-水换热器和蒸发器，所克服的阻力为水-水换热器和蒸发器之和。与现有技术相比，本发明在保证了一次网回水温度较低的条件下，降低了一次侧热水的阻力，使一次侧热水的阻力从15mH2O以上降至8mH2O以下，不需要额外增加一次网水泵，从而节省设备投资。
较佳的，作为一种可实施方式，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路；其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；所述第二支路依次经过所述水-水换热器的低温侧与所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路的二次水首先进入水-水换热器的低温侧被加热后流出所述水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。本实施例中的二次侧进水并联的分为两个支路，其中第一支路以串联的方式先后流经吸收器和冷凝器被加热；第二支路首先进入水-水换热器的低温侧并被加热，从水-水换热器流出后，进入发生器以发生溶液。较优的，并联的第一支路和第二支路产生的热水混合后作为二次出水用以供热。
应当说明的是，本发明中的一次侧热水经过水-水换热器和蒸发器后放出热量；一部分二次侧热水经过吸收器和冷凝器被加热，另一部分热水经过水-水换热器加热后再进入发生器发生溶液以驱动吸收式热泵机组，从而使一次侧出水的温度低于二次侧的进水温度。
较佳的，作为另一种可实施方式，所述水-水换热器可以为多个，本实施例中的水-水换热器为两个，分别为第一水-水换热器和第二水-水换热器；其中所述一次侧管路依次经过所述第一水-水换热器、所述第二水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器；即所述一次侧管路的热水依次经过所述第一水-水换热器、所述第二水-水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组。
进一步的，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路；其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；所述第二支路依次经过所述第一水-水换热器的低温侧、所述第二水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
较佳的，作为另一种可实施方式，本实施例中的所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第二支路包括相互并联的第二支路a和第二支路b；其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；所述第二支路a的二次水进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述换热机组；所述第二支路b依次经过所述第一水-水换热器的低温侧、所述第二水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路b的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
其中，所述第二支路a和所述第二支路b所述第二支路a的二次水和所述第二支路b的二次水混合后流出所述换热机组。
较佳的，所述第一支路的二次水和所述第二支路的二次水混合后流出所述换热机组。
当本发明中的水-水换热器为至少三个时，一次侧管路依次经过所述水-水换热器和蒸发器，也就是说一次侧管路的热水依次通过各个水-水换热器后进入蒸发器后从换热机组流出。而二次侧管路可以分为多个支路，其中至少一个支路经过至少一个水-水换热器和吸收式热泵机组的发生器；也就是说至少一个支路经过水-水换热器的低温侧和发生器，该支路的二次水经过水-水换热器加热后进入发生器以发生溶液；同时二次侧管路的至少一个支路经过所述吸收式热泵机组的冷凝器和发生器。
实施例一
参见图1，本实施例中的换热机组包括吸收式热泵机组和水-水换热器105，其中吸收式热泵机组包括发生器101、冷凝器102、吸收器103和蒸发器104。其中一次侧管路111依次经过水-水换热器105的高温侧和蒸发器104，一次进水首先进入水-水换热器105的高温侧，此时一次进水放热加热水-水换热器105的低温侧一侧的二次进水，一次进水从水-水换热器105流出后进入蒸发器104降温后流出成为一次出水后回到热源。二次进水分为两个并联的支路即第一支路112和第二支路113，其中第一支路112依次经过吸收器103和冷凝器102，第二支路113依次经过水-水换热器105的低温侧和发生器101。即第一支路112的二次水先后进入吸收器103和冷凝器102中被加热后流出换热机组；第二支路113的二次水首先进入水-水换热器105的低温侧被加热，然后再进入发生器101发生溶液后流出换热机组。从冷凝器102中流出的第一支路112的二次水和从发生器101中流出的第二支路113的二次水混合后作为二次出水给建筑物等供热。
实施例二
参见图2，本实施例中的换热机组包括吸收式热泵机组和水-水换热器，其中吸收式热泵机组包括发生器201、冷凝器202、吸收器203和蒸发器204，水-水换热器包括第一水-水换热器205和第二水-水换热器206。
本实施例中的一次侧管路211依次经过第一水-水换热器205、第二水-水换热器206和蒸发器204；一次侧的热水首先进入第一水-水换热器205的高温侧加热第二支路213中的二次水后流出第一水-水换热器205，之后进入第二水-水换热器206的高温侧加热第二支路213中的二次水，然后再进入蒸发器204被降温后作为一次出水回到热源。
本实施例中的二次侧管路包括第一支路212和第二支路213。其中第一支路212依次经过吸收器203和冷凝器202；第一支路212中的二次水依次流经吸收器203和冷凝器202被加热后流出。第二支路213依次经过第二水-水换热器206、第一水-水换热器205和发生器201；第二支路213中的二次水首先进入第二水-水换热器206的高温侧被加热，然后进入第一水-水换热器205的高温侧被再次加热，之后进入发生器201发生溶液，从发生器201中流出。从发生器201中给流出的第二支路213中的二次水与从冷凝器202中流出的第一支路212中的二次水混合后流出换热机组用于供热。
实施例三
参见图3，本实施例中的换热机组包括吸收式热泵机组和水-水换热器，其中吸收式热泵机组包括发生器301、冷凝器302、吸收器303和蒸发器304，水-水换热器包括第一水-水换热器305和第二水-水换热器306。
本实施例中的一次侧管路311依次经过第一水-水换热器305、第二水-水换热器306和蒸发器304；一次侧的热水首先进入第一水-水换热器305的高温侧加热第二支路313中的二次水后流出第一水-水换热器305，之后进入第二水-水换热器306的高温侧，然后再进入蒸发器304被降温后作为一次出水回到热源。
本实施例中的二次侧管路包括并联设置的第一支路312和第二支路313，第二支路313又包括并联设置的第二支路a 3131和第二支路b 3132。
其中第一支路312依次经过吸收器303和冷凝器302；第一支路312的二次水依次进入吸收器303和冷凝器302被加热后流出。
第二支路313的二次水首先进入第二水-水换热器306，从第二水-水换热器306流出后分为第二支路a3131和第二支路b3132；其中第二支路a3131中的二次水直接流出换热机组；第二支路b3132中的二次水则进入第一水-水换热器305被再次加热后进入发生器301，从发生器301中流出的二次水与从第二支路a3131中的二次水混合后，再次与第一支路312中的二次水混合后作为二次出水用于供热。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (8)

1.一种换热机组，其特征在于，包括吸收式热泵机组和水-水换热器，所述吸收式热泵机组和所述水-水换热器通过连接管路连接；
所述连接管路包括一次侧管路和二次侧管路；
所述一次侧管路采用逐级顺序串接的方式；所述一次侧管路依次经过所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器，所述一次侧管路的热水依次经过所述水-水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组；
所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路依次经过所述水-水换热器的低温侧与所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路的二次水首先进入水-水换热器的低温侧被加热后流出所述水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
2.根据权利要求1所述的换热机组，其特征在于，所述水-水换热器包括第一水-水换热器和第二水-水换热器；
所述一次侧管路依次经过所述第一水-水换热器、所述第二水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器，所述一次侧管路的热水依次经过所述第一水-水换热器、所述第二水-水换热器和所述蒸发器后流出所述换热机组。
3.根据权利要求2所述的换热机组，其特征在于，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路依次经过所述第二水-水换热器的低温侧、所述第一水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
4.根据权利要求2所述的换热机组，其特征在于，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第二支路包括相互并联的第二支路a和第二支路b；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路a的二次水进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路b依次经过所述第二水-水换热器的低温侧、所述第一水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路b的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
5.根据权利要求2所述的换热机组，其特征在于，所述二次侧管路包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第二支路包括相互并联的第二支路a和第二支路b；
其中，所述第一支路依次经过所述吸收式热泵机组的吸收器和所述吸收式热泵机组的冷凝器；所述第一支路的二次水依次进入所述吸收器和所述冷凝器被加热后流出所述换热机组；
所述第二支路a依次经过所述第二水-水换热器的低温侧和所述第一水-水换热器的低温侧，所述第二支路a的二次水依次进入所述第二水-水换热器的低温侧和所述第一水-水换热器的低温侧后流出所述换热机组；
所述第二支路b依次经过所述第二水-水换热器的低温侧、所述第一水-水换热器的低温侧以及所述吸收式热泵机组的发生器；所述第二支路b的二次水首先进入所述第二水-水换热器的低温侧被加热后流出所述第二水-水换热器，之后进入所述第一水-水换热器的低温侧被再次加热后流出所述第一水-水换热器，之后进入所述发生器换热后流出所述换热机组。
6.根据权利要求4或5所述的换热机组，其特征在于，所述第二支路a的二次水和所述第二支路b的二次水混合后流出所述换热机组。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的换热机组，其特征在于，所述第一支路的二次水和所述第二支路的二次水混合后流出所述换热机组。
8.根据权利要求2至5任意一项所述的换热机组，其特征在于，所述水-水换热器至少为三个；所述一次侧管路依次经过所有所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的蒸发器；
所述二次侧管路的至少一个支路经过至少一个所述水-水换热器和所述吸收式热泵机组的发生器；
所述二次侧管路的至少一个支路经过所述吸收式热泵机组的冷凝器和发生器。
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