CN106931678A - 带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵。通过在热水管路和余热水管路上对应并联冷水管路和冷却水管路。供热时流经蒸发器传热管内的是余热水，制冷时流经蒸发器传热管内的是冷水；供热时流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水，制冷时流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水；并且在出吸收器进冷凝器的管路与出冷凝器的总管路之间增设冷却水旁通管路，并在其上设置冷却水旁通阀。解决了在同一台机组上运行供热工况和运行制冷工况时遇到的发生器浓溶液流动动力难题，实现了热泵机组既能供热又能制冷。
Description
技术领域
本发明涉及第一类溴化锂吸收式热泵机组，具体涉及一种带制冷功能的第一类溴化锂吸收式热泵机组。
背景技术
蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组如图1所示，由蒸汽发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵6、冷剂泵7、控制***（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成。机组运行时，冷剂水被冷剂泵7加压至蒸发器4顶部喷下，吸取流经蒸发器4传热管中的低温余热水热量，汽化后进入吸收器5，被其中的溴化锂浓溶液吸收，释放热量加热流经吸收器5内的中温热水；吸收器5中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被溶液泵6抽出，经热交换器3送入发生器1中被高温驱动工作蒸汽加热浓缩，浓缩后的浓溶液经热交换器3重新回到吸收器5中吸收冷剂蒸汽；而浓缩分离出来的高温冷剂蒸汽则进入冷凝器2中，再次加热中温热水并冷凝成冷剂水后回到蒸发器4中。上述过程不断循环进行，即可不断地回收余热水热量制取出所需的中温热水。该中温热水被用于我国冬季采暖或工艺生产集中供热等。由于第一类溴化锂吸收式热泵机组提取低温余热水的热量，制取出比低温热源高40℃以上的中温热源，可节省大量40%以上的中压蒸汽消耗，实现能源的综合利用，取得了较好的经济和社会效益，近年来得到了大量的应用。但是，在冬季既需要供热、夏季又需要制冷的场合，目前的第一类溴化锂吸收式热泵机组只能满足冬季供热，无法实现夏季制冷的需求，在应用热泵机组供热的用户若需要制冷，只能单独设置制冷机组，这就需要增加设备投资。如何在不增加设备投入的情况下，解决第一类溴化锂吸收式热泵机组在冬季既能供热、夏季又能制冷的问题，成为目前研究的重要课题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种冬季既能供热、夏季又能制冷的一种带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵，以及相关连接管路和阀。
在余热水进、出口管路上并列增设冷水进、出口管路及相应的余热水进口阀（9）、余热水出口阀（10）、冷水进口阀（14）、冷水出口阀（15）；供热状态下余热水进口阀和余热水出口阀打开，冷水进口阀和冷水出口阀关闭，流经蒸发器的传热管内的是余热水；制冷状态下余热水进口阀和余热水出口阀关闭，冷水进口阀和冷水出口阀打开，流经蒸发器的传热管内的是冷水。
在热水进、出口管路上并列增设冷却水进、出口管路及相应的热水进口阀（8）、热水出口阀（12）、冷却水进口阀（13）、冷却水出口阀（18），并且在出吸收器进冷凝器管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路（16），冷却水旁通管路上设置一冷却水旁通阀（17）；供热状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水；制冷状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀打开，热水进口阀和热水出口阀关闭，流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水，并且自吸收器出来的冷却水被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入冷却水旁通管路，出来汇合后流出机组。
另一种方案，在上述方案基础上，在冷却水旁通管上设置冷却水旁通阀的同时，在进冷凝器支管上再增设一进冷凝器冷却水调节阀；或者在冷却水旁通管路分支处设置三通阀。均可实现对流入冷凝器和流经冷却水旁通管内冷却水流量的调节。
本发明可实现供热、供冷，无需其他辅助的设备。具体操作原理如下
冬季供热时，外部***阀门进行切换，将冷水***切换为余热水***，冷却水***切换为热水***，新增设的冷却水旁通阀处于关闭状态，机组仍按以往的供热流程运行，回收余热水热量制取出所需的中温热水。
夏季制冷时，外部***阀门进行切换，将余热水***切换为冷水***，热水***切换为冷却水***，工作蒸汽仍进入发生器，冷水进入蒸发器，冷却水先进入吸收器，自吸收器出来后被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入新增设的冷却水旁通管路，经冷却水旁通阀与出冷凝器的冷却水汇合后流出机组。机组的制冷循环与供热循环原理相同，区别在于制冷时需旁通部分冷却水。设计旁通部分冷却水的目的是为了提高发生压力，达到一机两用的目的。原因是供热时热水出口温度高，冷凝温度就高，发生压力也高，浓溶液自流的流动动力就大，在制冷时，冷却水出口温度较热水温度低，冷凝温度也低，发生压力也低，浓溶液自流的流动动力就小了，但浓溶液流动过程中的阻力变化甚微，为克服相应的阻力，需将浓溶液自流的流动动力提高，来保证制冷时机组安全稳定运行。将进入冷凝器的冷却水旁通一部分后，进入冷凝器的冷却水量减少，冷却水出口温度提高，冷凝温度就高，发生压力也高，浓溶液自流的流动动力就增大了。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在以往蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在出吸收器进冷凝器的管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路，并在其上设置一冷却水旁通阀；或者在冷却水旁通管上设置冷却水旁通阀的同时，在进冷凝器支管上再增设一进冷凝器冷却水调节阀；或者在旁通管路分支处设置一只三通阀。通过外部***阀门的切换与进入冷凝器冷却水流量的调节，使制冷工况时的发生压力提高，解决了在同一台机组上运行供热工况和运行制冷工况时遇到的发生器浓溶液流动动力难题，实现了热泵机组既能供热又能制冷。该机组操作非常简便，在应用蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组提取低温余热供热、又需要夏季制冷的场合，选用带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，就不需单独设置制冷机组，可大幅减小设备初投资成本。所以，本发明冬季供热时能节能减排实现能源综合利用、夏季又能制取冷源满足空调和生产工艺使用，提高了机组的年运行使用率，减少了设备初投资成本，具有非常好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为以往蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图；
图2为本发明带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图；
图3为本发明带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图；
图4为本发明带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。
蒸汽发生器1
冷凝器2
溶液热交换器3
蒸发器4
吸收器5
溶液泵6
冷剂泵7
热水进口阀8
余热水进口阀9
余热水出口阀10
出吸收器进冷凝器管路11
热水出口阀12
冷却水进口阀13
冷水进口阀14
冷水出口阀15
冷却水旁通管16
冷却水旁通管17
冷却水出口阀18
进冷凝器冷却水调节阀19
三通阀20。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述：
带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵3和冷剂泵7，以及相关连接管路和阀。
在余热水进、出口管路上并列增设冷水进、出口管路及相应的余热水进口阀9、余热水出口阀10、冷水进口阀14、冷水出口阀15；供热状态下余热水进口阀和余热水出口阀打开，冷水进口阀和冷水出口阀关闭，流经蒸发器的传热管内的是余热水；制冷状态下余热水进口阀和余热水出口阀关闭，冷水进口阀和冷水出口阀打开，流经蒸发器的传热管内的是冷水。
在热水进、出口管路上并列增设冷却水进、出口管路及相应的热水进口阀8、热水出口阀12、冷却水进口阀13、冷却水出口阀18，并且在出吸收器进冷凝器管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，冷却水旁通管路上设置一冷却水旁通阀17；供热状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水；制冷状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀打开，热水进口阀和热水出口阀关闭，流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水，并且自吸收器出来的冷却水被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入冷却水旁通管路，出来汇合后流出机组。
如图2所示，在出吸收器进冷凝器的管路11与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，并在其上设置一冷却水旁通阀17，供热时，该冷却水旁通阀17处于关闭状态；制冷时，开启该冷却水旁通阀17并根据所需冷凝温度调节冷却水旁通管路16的冷却水流量，以减少进入冷凝器2的冷却水流量，提高浓溶液自流的流动动力。
如图3所示，在出吸收器进冷凝器的管路11与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，在旁通管路上设置一冷却水旁通阀17的同时，在进冷凝器支管上也增设一进冷凝器冷却水调节阀19。供热时，冷却水旁通阀17处于关闭状态，进冷凝器冷却水调节阀19处于开启状态；制冷时，根据所需冷凝温度，开启冷却水旁通阀17并调节所旁通的冷却水流量，并对进冷凝器冷却水调节阀19进行调节，使进入冷凝器冷却水流量更精准，浓溶液自流的流动动力提高的准确合理。
如图4所示，在出吸收器进冷凝器的管路11与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路16，在旁通管路处直接设置一只三通阀20。供热时，旁通冷却水一路处于关闭状态，另二通处于开启状态，热水出吸收器后经阀门进入冷凝器；制冷时，根据冷凝温度需要，调节三通阀20的开度，以达到旁通部分冷却水量提高进入冷凝器冷却水流量的精准度，提高浓溶液自流的流动动力。
需要说明的是：带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组在供热和制冷两种不同功能转换时，还需要切换外部***阀门。供热时，外部***上的冷水进口阀14、冷水出口阀15、冷却水进口阀13、冷却水出口阀18和冷却水旁通阀17一直处于关闭状态，余热水进口阀9、余热水出口阀10、热水进口阀8和热水出口阀12一直处于开启状态；制冷时，外部***上的冷水进口阀14、冷水出口阀15、冷却水进口阀13和冷却水出口阀18和冷却水旁通阀17一直处于开启状态，余热水进口阀9、余热水出口阀10、热水进口阀8和热水出口阀12一直处于关闭状态。在供热时流经蒸发器4传热管内的是余热水，制冷时流经蒸发器4传热管内的是冷水；在供热时流经吸收器5和冷凝器2传热管内的是热水，制冷时流经吸收器5和冷凝器2传热管内的是冷却水。
以上方案适用于所述热泵机组可以是带蒸汽凝水热回收器的机组、也可以是二段或二段以上机组。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵，以及相关连接管路和阀，其特征在于：
在余热水进、出口管路上并列增设冷水进、出口管路及相应的余热水进口阀（9）、余热水出口阀（10）、冷水进口阀（14）、冷水出口阀（15）；供热状态下余热水进口阀和余热水出口阀打开，冷水进口阀和冷水出口阀关闭，流经蒸发器的传热管内的是余热水；制冷状态下余热水进口阀和余热水出口阀关闭，冷水进口阀和冷水出口阀打开，流经蒸发器的传热管内的是冷水；
在热水进、出口管路上并列增设冷却水进、出口管路及相应的热水进口阀（8）、热水出口阀（12）、冷却水进口阀（13）、冷却水出口阀（18），并且在出吸收器进冷凝器管路与出冷凝器的总管路之间增设一冷却水旁通管路（16），冷却水旁通管路上设置一冷却水旁通阀（17）；供热状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀关闭，热水进口阀和热水出口阀打开，流经吸收器和冷凝器传热管内的是热水；制冷状态下冷却水进口阀、冷却水出口阀和冷却水旁通阀打开，热水进口阀和热水出口阀关闭，流经吸收器和冷凝器传热管内的是冷却水，并且自吸收器出来的冷却水被分为两路，一路进入冷凝器，另一路进入冷却水旁通管路，出来汇合后流出机组。
2.根据权利要求1所述的带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：在冷却水旁通管上设置冷却水旁通阀（17）的同时，在进冷凝器支管上再增设一进冷凝器冷却水调节阀（19）；或者在冷却水旁通管路分支处设置三通阀（20）。
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