利用吸收式热泵的热水余热回收系统及其回收热水余热的方法与流程

2021-02-28 05:02:47|

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本发明涉及余热回收技术。

背景技术：

目前市场上有不少针对高温蒸汽的余热回收装置，但是对于中压、中温（0.1mpa、70℃左右）的热水，一直缺乏高效且低成本的能量回收方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用吸收式热泵的热水余热回收系统，其能回收中压中温热水的余热，提高能源利用率，降低能耗。

本发明采用了以下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种利用吸收式热泵的热水余热回收系统，包括第一类吸收式热泵、水泵以及膨胀机。第一类吸收式热泵包括第一蒸发器余热路入口、第一蒸发器余热路出口、第二蒸发器余热路入口、第二蒸发器余热路出口、吸收器换热路入口以及冷凝器换热路出口；第一类吸收式热泵的第一蒸发器余热路入口与膨胀机的排气口连通，第一类吸收式热泵的第一蒸发器余热路出口与水泵的进水口连通；第一类吸收式热泵的吸收器换热路入口与水泵的出水口连通，第一类吸收式热泵的冷凝器换热路出口与膨胀机的进气口连通；第一类吸收式热泵用于回收从第二蒸发器余热路入口流入的热水的余热，并将换热后的热水从第二蒸发器余热路出口排出。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用吸收式热泵回收热水余热的方法，包括以下步骤：

中压高温驱动蒸汽进入第一类吸收式热泵，加热第一类吸收式热泵的发生器；

待回收余热的中压中温热水及膨胀机排出的低压中温蒸汽进入第一类吸收式热泵的蒸发器中换热，低压中温蒸汽换热后变成低压低温热水并进入水泵，中压中温热水换热后变为中压低温热水并从所述第一类吸收式热泵排出；

水泵输出的高压低温热水输入第一类吸收式热泵，依次经第一类吸收式热泵的吸收器和冷凝器增温，得到高压高温蒸汽；

高温高压蒸汽输入膨胀机，驱动膨胀机做功。

本发明至少具有以下优点：

在本发明实施例中，第一类吸收式热泵能够将膨胀机做功后所排出的气体的能量回收，并制造出适合膨胀机吸气的高温高压蒸汽，以驱动膨胀机做功，进而驱动负载或发电，起到了将能量从低品位泵送到高品位的热泵的作用。在此过程中，中压中温的热水的余热被第一类吸收式热泵回收利用，减少了第一类吸收式热泵对驱动热源的消耗，提高了能源利用率。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例的利用吸收式热泵的热水余热回收系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参见图1。根据本发明一实施例的一种利用吸收式热泵的热水余热回收系统包括第一类吸收式热泵1、水泵2以及膨胀机3。

第一类吸收式热泵1包括第一蒸发器余热路入口1a、第一蒸发器余热路出口1b、第二蒸发器余热路入口1c、第二蒸发器余热路出口1d、吸收器换热路入口1e、冷凝器换热路出口1f、驱动热源入口1g以及驱动热源出口1h。

第一类吸收式热泵1的第一蒸发器余热路入口1a与膨胀机3的排气口连通，第一类吸收式热泵的第一蒸发器余热路出口1b与水泵2的进水口连通；第一类吸收式热泵1的吸收器换热路入口1e与水泵2的出水口连通，第一类吸收式热泵的冷凝器换热路出口1f与膨胀机3的进气口连通；第一类吸收式热泵1的驱动热源入口1g用于接收外部输入的驱动热源，在第一类吸收式热泵1中完成换热后的驱动热源从驱动热源出口1h排出。第一类吸收式热泵1可回收从第二蒸发器余热路入口1c流入的热水的余热，并将换热后的热水从第二蒸发器余热路出口1d排出。

在本实施例中，第一类吸收式热泵1的第一蒸发器余热路入口1a、第一蒸发器余热路出口1b、第二蒸发器余热路入口1c、第二蒸发器余热路出口1d均连通于第一类吸收式热泵1内的同一个蒸发器。

可选地，膨胀机为螺杆膨胀机或汽轮机。

根据本发明一实施例的利用吸收式热泵回收热水余热的方法，包括以下步骤：

作为驱动热源的中压高温驱动蒸汽进入第一类吸收式热泵1，加热第一类吸收式热泵的发生器；

待回收余热的中压中温热水及膨胀机3排出的低压中温蒸汽分别进入第一类吸收式热泵1的蒸发器中换热，低压中温蒸汽换热后变成低压低温热水并进入水泵2，中压中温热水换热后变为中压低温热水并从第一类吸收式热泵1排出；

水泵2输出的高压低温热水输入第一类吸收式热泵1，依次经第一类吸收式热泵1的吸收器和冷凝器增温，得到高压高温蒸汽；

高温高压蒸汽输入膨胀机3，驱动膨胀机做功。

在本实施例中，中压高温驱动蒸汽的温度高于高温高压蒸汽的温度。低压中温蒸汽的温度（即膨胀机的排气温度）等于待回收余热的中压中温热水的温度，低压中温蒸汽的压力（即膨胀机的排气压力）为处于该低压中温蒸汽的温度下的饱和压力。高温高压蒸汽的温度（即膨胀机的进气温度）为处于该高温高压蒸汽的压力（即膨胀机的进气压力）下的饱和温度。水泵的泵前压力为膨胀机的排气压力，泵后压力为膨胀机的吸气压力。

以下结合一具体的应用实施对本发明的工作原理和过程进行说明。在该应用实例中，0.27mpa为高压，0.10mpa为中压，0.03mpa为低压；130℃为高温，70℃为中温，40℃为低温。中压高温驱动蒸汽的压力为0.1mpa，温度为400℃；待回收余热的中压中温热水的压力为0.1mpa，温度为70℃；低压中温蒸汽的压力为0.03mpa，温度为70℃；低压低温热水的压力为0.03mpa，温度为40℃；高压低温热水的压力为0.27mpa，温度为40℃；高压高温蒸汽的压力为0.27mpa，温度为130℃。膨胀机采用双螺杆膨胀机。

请参阅图1。膨胀机3排出的低压中温蒸汽进入第一类吸收式热泵1的第一蒸发器余热路入口1a，被蒸发器的制冷剂蒸汽冷却为低压低温热水，经第一类吸收式热泵1的第一蒸发器余热路出口1b排出。该低压低温热水被水泵2加压为高压低温热水后流入第一类吸收式热泵1的吸收器换热路入口1e，被吸收器预加热。待回收余热的中压中温热水通入第一类吸收式热泵1的第二蒸发器余热路入口1c，回收热量后经第一类吸收式热泵1的第二蒸发器余热路出口1d排出。中压高温驱动蒸汽进入第一类吸收式热泵1的驱动热源入口1g，为第一类吸收式热泵1提供热量，放热后从第一类吸收式热泵1的驱动热源出口1h排出。高压低温热水通入第一类吸收式热泵1后，依次经第一类吸收式热泵1的吸收器和冷凝器增温，得到高压高温蒸汽，然后通过第一类吸收式热泵1的冷凝器换热路出口1f排出，进入膨胀机3，驱动膨胀机3做功，进而驱动负载或带动发电机发电，从膨胀机3排出的气体成为低压中温蒸汽，再通入第一类吸收式热泵1，完成循环。

在其它的实施方式中，中压中温热水的温度可以超过70℃。当膨胀机3的进气压力为0.9mpa时，膨胀机3优选采用多级汽轮机。

作为驱动热源的中压高温驱动蒸汽的温度一般选用200℃~400℃，温度越高用量越少，最佳温度的选择需要综合考虑工况和成本的要求。

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