熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，用以解決傳統(tǒng)熱泵余熱回收率低、熱量浪費的問題，包括壓縮式熱泵機組、吸收式熱泵機組、乏汽加熱器及驅(qū)動汽輪機，所述壓縮式熱泵機組通過輸送管路與所述吸收式熱泵機組相連接，所述驅(qū)動汽輪機一端設(shè)有一個驅(qū)動蒸汽入口，另一端通過輸送管路分別于乏汽加熱器及吸收式熱泵機組連接，所述吸收式熱泵機組上設(shè)有一個余熱水入口和一個熱網(wǎng)回水入口，所述壓縮式熱泵機組上設(shè)有一個余熱水出口，所述乏汽加熱器上設(shè)有一個熱網(wǎng)回水出口和一個冷凝水出口。
【專利說明】熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種余熱回收節(jié)能系統(tǒng)，尤其涉及一種熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，屬于余熱回收領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】[0002]熱力發(fā)電廠、化工廠有很多設(shè)備需要冷卻余熱，溫度在20_40°C。這部分余熱可以通過熱泵回收，將溫度提升至60°C以上用于冬季居民采暖供熱。
[0003]吸收式熱泵是目前余熱回收主要技術(shù)方式。因溴化鋰溶液本身的特性，吸收式熱泵存在一些局限，限制了其能力。溴化鋰溶液結(jié)晶可控范圍內(nèi)(≤62.5%)，吸收式熱泵機組蒸發(fā)溫度和吸收溫度間的差值在40°C以內(nèi)，而且吸收器釋放的吸收熱和冷凝器釋放的冷凝熱存在特定的比例關(guān)系，即:如果吸收熱釋放量固定，那么冷凝熱也將隨之固定。這使得吸收式熱泵的實際能力不能無限制擴大。例如，假定存在30-35°C的余熱水，如果熱網(wǎng)回水溫度高于70°C，無論驅(qū)動蒸汽參數(shù)多么優(yōu)越，因吸收式熱泵吸收器吸收溫度低于70°C，吸收式熱泵無法將回收余熱用于熱網(wǎng)回水加熱；如果熱網(wǎng)回水溫度為68°C，那么吸收式熱泵只能將熱網(wǎng)水從68°C加熱至71.5°C左右，驅(qū)動蒸汽壓力只要高于0.27MPa即可滿足；如果熱網(wǎng)回水溫度為60°C，那么吸收式熱泵可將熱網(wǎng)水從60°C加熱至78°C左右，驅(qū)動蒸汽壓力只要高于0.33MPa即可滿足。這使得吸收式熱泵在余熱回收供熱方面存在較大的局限性。例如對于30-35°C的余熱、60-100°C的熱網(wǎng)供回水參數(shù)，吸收式熱泵最高只能加熱至78V左右，對于78-100°C溫度段，仍必須由蒸汽加熱，因此節(jié)能收益大幅縮水。
[0004]對于采用壓縮式熱泵回收余熱用于居民供暖的方式，由于壓縮式熱泵冷凝器、蒸發(fā)器屬于相變換熱，因此對于超過10°c的加熱(或降溫)溫差，壓縮式熱泵的能效將大幅降低，影響節(jié)能收益。
[0005]另外，對于部分純凝改供熱發(fā)電機組，居民采暖供熱抽汽參數(shù)較高，一般
0.8-1.2MPa。如果采用吸收式熱泵回收循環(huán)水余熱，必須對蒸汽減溫減壓至合適參數(shù)，才能滿足吸收式熱泵運行條件。蒸汽減溫減壓，仍存在大量能量浪費。
[0006]如何以上問題，目前還沒有相關(guān)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)熱泵余熱回收率低、熱量浪費的問題。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，包括壓縮式熱泵機組、吸收式熱泵機組、乏汽加熱器及驅(qū)動汽輪機，所述壓縮式熱泵機組通過輸送管路與所述吸收式熱泵機組相連接，所述驅(qū)動汽輪機一端設(shè)有一個驅(qū)動蒸汽入口，另一端通過輸送管路分別于乏汽加熱器及吸收式熱泵機組連接，所述吸收式熱泵機組上設(shè)有一個余熱水入口和一個熱網(wǎng)回水入口，所述壓縮式熱泵機組上設(shè)有一個余熱水出口，所述乏汽加熱器上設(shè)有一個熱網(wǎng)回水出口和一個冷凝水出口。[0009]進一步的，所述吸收式熱泵機組包括發(fā)生器、吸收器、吸收式熱泵蒸發(fā)器及吸收式熱泵冷凝器，所述熱網(wǎng)回水入口與所述吸收器接通，所述余熱水入口與所述吸收式熱泵蒸發(fā)器接通。
[0010]進一步的，所述壓縮式熱泵機組包括壓縮式熱泵蒸發(fā)器、壓縮式熱泵冷凝器及用于帶動壓縮式熱泵蒸發(fā)器、壓縮式熱泵冷凝器運轉(zhuǎn)的壓縮機，所述壓縮式熱泵蒸發(fā)器的內(nèi)部與所述余熱水出口相連通。
[0011]進一步的，所述壓縮機可以采用驅(qū)動汽輪機帶動運轉(zhuǎn)，將所述驅(qū)動汽輪機的中心轉(zhuǎn)動軸與所述壓縮機的中心轉(zhuǎn)動軸采用同心軸相連接，從而帶動壓縮機運轉(zhuǎn)。
[0012]進一步的，所述驅(qū)動蒸汽為高壓驅(qū)動蒸汽，所述高壓驅(qū)動蒸汽的壓強為0.SMPa以上。
[0013]進一步的，本發(fā)明還涉及采用本發(fā)明進行余熱回收用于居民采暖的方法，包括三個工藝流程:
[0014]I)驅(qū)動蒸汽驅(qū)動流程:驅(qū)動蒸汽通過位于驅(qū)動汽輪機上的驅(qū)動蒸汽入口進入驅(qū)動汽輪機，對驅(qū)動汽輪機進行做功，驅(qū)動蒸汽經(jīng)過驅(qū)動汽輪機后，分為兩個支路，其中一個支路進入乏汽加熱器，為乏汽加熱器提供熱源，另一個支路進入吸收式熱泵機組中的發(fā)生器，為發(fā)生器提供動力，使發(fā)生器帶動吸收式熱泵機組運轉(zhuǎn)；
[0015]2)余熱水供熱流程:余熱源中的余熱水通過位于吸收式熱泵機組上的余熱水入口一次進入到位于吸收式熱泵機組中的吸收式熱泵蒸發(fā)器和位于壓縮式熱泵機組中的壓縮式熱泵蒸發(fā)器中，為吸收式熱泵蒸發(fā)器和壓縮式熱泵蒸發(fā)器提供熱源；
[0016]3)熱網(wǎng)回水供暖流程:熱網(wǎng)回水通過位于吸收式熱泵機組中上的熱泵回水入口進入到吸收器中進行第一次余熱，然后依次經(jīng)過位于壓縮式熱泵機組中的壓縮式熱泵冷凝器、位于吸收式熱泵機組中的吸收式熱泵冷凝器進行第二次和第三次加熱，最后進入到乏汽加熱器，進行第四次加熱，達到所需的溫度，通過位于乏汽加熱器上的熱網(wǎng)回水出口，進入到城市供熱網(wǎng)，為居民供暖。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過高壓驅(qū)動蒸汽為乏汽加熱器及吸收式熱泵機組提供熱量，可以對熱網(wǎng)回水進行加熱，同時也可以通過高壓驅(qū)動蒸汽帶動壓縮式熱泵機組中的壓縮機和吸收式熱泵機組中的吸收器進行運轉(zhuǎn)，能夠有效減少高壓驅(qū)動蒸汽的節(jié)流損失；吸收器對水的加熱量受余熱水、熱網(wǎng)回水溫度影響比較明顯，因此熱網(wǎng)回水首先經(jīng)過吸收器，然后通過用余熱水及高壓驅(qū)動蒸汽對熱網(wǎng)回水依次進行四次分段加熱，從而能夠減少加熱過程中對熱量的損失，達到節(jié)能目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施方式一的工作示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施方式二的工作示意圖。
[0020]其中，1、壓縮式熱泵機組；101、壓縮式熱泵蒸發(fā)器；102、壓縮式熱泵冷凝器；103、壓縮機；2、吸收式熱泵機組；201、發(fā)生器；202、吸收器；203、吸收式熱泵蒸發(fā)器；204、吸收式熱泵冷凝器；3、乏汽加熱器；4、驅(qū)動汽輪機；5、輸送管路；6、余熱水入口 ；7、熱網(wǎng)回水入口 ；8、余熱水出口 ；9、熱網(wǎng)回水出口 ；10、冷凝水出口 ；11、冷凝水回收系統(tǒng)；12、驅(qū)動蒸汽入□?！揪唧w實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0022]本發(fā)明提出了一種熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，本發(fā)明包括壓縮式熱泵機組1、吸收式熱泵機組2、乏汽加熱器3及驅(qū)動汽輪機4，在吸收式熱泵機組2包括吸收式熱泵蒸發(fā)器203、吸收式熱泵冷凝器204、吸收器202及用于驅(qū)動吸收式熱泵蒸發(fā)器203、吸收式熱泵冷凝器204、吸收器202運轉(zhuǎn)的發(fā)生器201，在吸收式熱泵機組2上設(shè)有一個余熱水入口 6和一個熱網(wǎng)回水入口 7，熱網(wǎng)回水入口 7與吸收器202接通，余熱水入口 6與吸收式熱泵蒸發(fā)器203接通；壓縮式熱泵機組I包括壓縮式熱泵蒸發(fā)器101、壓縮式熱泵冷凝器102及用于帶動壓縮式熱泵蒸發(fā)器101、壓縮式熱泵冷凝器102運行的壓縮機103，在壓縮式熱泵機組I上還設(shè)有一個余熱水出口 8，余熱水出口 8與壓縮式熱泵蒸發(fā)器101相連通。
[0023]在如圖1所示的實施例一中，驅(qū)動汽輪機4通過驅(qū)動蒸汽驅(qū)動運轉(zhuǎn)，驅(qū)動蒸汽通過位于驅(qū)動汽輪機4前端的驅(qū)動蒸汽入口 12進入驅(qū)動汽輪機4，然后分為兩個支路，其中一個支路的驅(qū)動蒸汽通過乏汽加熱器3入口進入乏汽加熱器3，為乏汽加熱器3提供熱源后，作為冷凝水從冷凝水出口 10排出至冷凝水回收系統(tǒng)11 ;另一個支路的驅(qū)動蒸汽經(jīng)過吸收式熱泵機組2中的發(fā)生器201蒸汽入口，進入發(fā)生器201，為發(fā)生器201提供動力，從而使發(fā)生器201帶動吸收式熱泵機組2進行運轉(zhuǎn)，在發(fā)生器201上還設(shè)有一個吸收式熱泵冷凝水出口，進入到發(fā)生器201中的驅(qū)動蒸汽經(jīng)過吸收式熱泵冷凝水出口排出至冷凝水回收系統(tǒng)11。
[0024]在吸收式熱泵機組2上設(shè)有一個余熱水入口 6，余熱源中的余熱水通過余熱水入口 6依次進入到吸收式熱泵蒸發(fā)器203和壓縮式熱泵蒸發(fā)器101，為吸收式熱泵蒸發(fā)器203和壓縮式熱泵蒸發(fā)器101提供熱源。
[0025]吸收式熱泵蒸發(fā)器203通過發(fā)生器201將熱量傳送給吸收器202和吸收式熱泵冷凝器204，壓縮式熱泵蒸發(fā)器101通過壓縮機103將熱量傳送給壓縮式熱泵冷凝器102，在實施例一中，壓縮式熱泵機組I通過外部設(shè)備對壓縮機103提供動力。
[0026]在吸收式熱泵機組2上還設(shè)有一個熱網(wǎng)回水入口 7，因吸收式熱泵吸收器202加熱量手余熱水溫度、熱網(wǎng)回水溫度影響比較明顯，所以熱網(wǎng)回水先經(jīng)過吸收器202，熱網(wǎng)回水通過熱網(wǎng)回水入口 7依次進入到吸收式熱泵機組2中的吸收器202、壓縮式熱泵機組I中的壓縮式熱泵冷凝器102、吸收式熱泵機組2中的吸收式熱泵冷凝器204及乏汽加熱器3，熱網(wǎng)回水經(jīng)過四次加熱后，達到所需要的溫度，然后通過乏汽加熱器3上的熱網(wǎng)回水出口 9，排出至城市供熱網(wǎng)。
[0027]本發(fā)明還提供了第二種實施方式，如圖2所示的實施方式二，在實施方式一的基礎(chǔ)上，將壓縮式熱泵機組I中的壓縮機103與驅(qū)動汽輪機4采用軸連接，當(dāng)驅(qū)動蒸汽通過驅(qū)動汽輪機4的轉(zhuǎn)動，帶動壓縮機103運轉(zhuǎn)，采用此實施方式，可以充分回收高壓驅(qū)動蒸汽節(jié)流損失，達到節(jié)能的目的。
[0028]本發(fā)明中所說的余熱源為包括電廠、化工廠等能夠產(chǎn)生余熱的工廠
[0029]本發(fā)明還涉及采用本發(fā)明進行余熱回收用于居民采暖的方法，包括三個工藝流程:
[0030]I)驅(qū)動蒸汽驅(qū)動流程:驅(qū)動蒸汽通過位于驅(qū)動汽輪機4上的驅(qū)動蒸汽入口 12進入驅(qū)動汽輪機4，對驅(qū)動汽輪機4進行做功，驅(qū)動蒸汽經(jīng)過驅(qū)動汽輪機4后，分為兩個支路，其中一個支路進入乏汽加熱器3，為乏汽加熱器3提供熱源，另一個支路進入吸收式熱泵機組2中的發(fā)生器201，為發(fā)生器201提供動力，使發(fā)生器201帶動吸收式熱泵機組2運轉(zhuǎn)；
[0031]2)余熱水供熱流程:余熱源中的余熱水通過位于吸收式熱泵機組2上的余熱水入口 6 —次進入到位于吸收式熱泵機組2中的吸收式熱泵蒸發(fā)器203和位于壓縮式熱泵機組I中的壓縮式熱泵蒸發(fā)器101中，為吸收式熱泵蒸發(fā)器203和壓縮式熱泵蒸發(fā)器101提供熱源；
[0032]3)熱網(wǎng)回水供暖流程:熱網(wǎng)回水通過位于吸收式熱泵機組2中上的熱泵回水入口進入到吸收器202中進行第一次余熱，然后依次經(jīng)過位于壓縮式熱泵機組I中的壓縮式熱泵冷凝器102、位于吸收式熱泵機組2中的吸收式熱泵冷凝器204進行第二次和第三次加熱，最后進入到乏汽加熱器3，進行第四次加熱，達到所需的溫度，通過位于乏汽加熱器3上的熱網(wǎng)回水出口 9，進入到城市供熱網(wǎng)，為居民供暖。
[0033]在本發(fā)明中，因為吸收式熱泵冷凝器204加熱溫度只與發(fā)生溫度及位于發(fā)生器201內(nèi)的溴化鋰溶液有關(guān)系，因此在結(jié)晶可控范圍內(nèi)《62.5%)，只要提高驅(qū)動蒸汽的壓力，便可以獲得較高的加熱溫度。為了達到所需要的溫度，驅(qū)動蒸汽采用了 0.SMPa以上的高壓驅(qū)動蒸汽。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于:包括壓縮式熱泵機組、吸收式熱泵機組、乏汽加熱器及驅(qū)動汽輪機，所述壓縮式熱泵機組通過輸送管路與所述吸收式熱泵機組相連接，所述驅(qū)動汽輪機一端設(shè)有一個驅(qū)動蒸汽入口，另一端通過輸送管路分別于乏汽加熱器及吸收式熱泵機組連接，所述吸收式熱泵機組上設(shè)有一個余熱水入口和一個熱網(wǎng)回水入口，所述壓縮式熱泵機組上設(shè)有一個余熱水出口，所述乏汽加熱器上設(shè)有一個熱網(wǎng)回水出口和一個冷凝水出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于:所述吸收式熱泵機組包括發(fā)生器、吸收器、吸收式熱泵蒸發(fā)器及吸收式熱泵冷凝器，所述熱網(wǎng)回水入口與所述吸收器接通，所述余熱水入口與所述吸收式熱泵蒸發(fā)器接通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮式熱泵機組包括壓縮式熱泵蒸發(fā)器、壓縮式熱泵冷凝器及用于帶動壓縮式熱泵蒸發(fā)器、壓縮式熱泵冷凝器運轉(zhuǎn)的壓縮機，所述壓縮式熱泵蒸發(fā)器的內(nèi)部與所述余熱水出口相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮機可以采用驅(qū)動汽輪機帶動運轉(zhuǎn)，將所述驅(qū)動汽輪機的中心轉(zhuǎn)動軸與所述壓縮機的中心轉(zhuǎn)動軸采用同心軸相連接，從而帶動壓縮機運轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵余熱回收用于居民采暖的節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動蒸汽為高壓驅(qū)動蒸汽，所述高壓驅(qū)動蒸汽的壓強為0.SMPa以上。
6.一種采用本發(fā)明進行余熱回收用于居民采暖的方法，其特征在于，包括三個工藝流程: 1)驅(qū)動蒸汽驅(qū)動流程:驅(qū)動蒸汽通過位于驅(qū)動汽輪機上的驅(qū)動蒸汽入口進入驅(qū)動汽輪機，對驅(qū)動汽輪機進行做功，驅(qū)動蒸汽經(jīng)過驅(qū)動汽輪機后，分為兩個支路，其中一個支路進入乏汽加熱器，為乏汽加熱器提供熱源，另一個支路進入吸收式熱泵機組中的發(fā)生器，為發(fā)生器提供動力，使發(fā)生器帶動吸收式熱泵機組運轉(zhuǎn)； 2)余熱水供熱流程:余熱源中的余熱水通過位于吸收式熱泵機組上的余熱水入口一次進入到位于吸收式熱泵機組中的吸收式熱泵蒸發(fā)器和位于壓縮式熱泵機組中的壓縮式熱泵蒸發(fā)器中，為吸收式熱泵蒸發(fā)器和壓縮式熱泵蒸發(fā)器提供熱源； 3)熱網(wǎng)回水供暖流程:熱網(wǎng)回水通過位于吸收式熱泵機組中上的熱泵回水入口進入到吸收器中進行第一次余熱，然后依次經(jīng)過位于壓縮式熱泵機組中的壓縮式熱泵冷凝器、位于吸收式熱泵機組中的吸收式熱泵冷凝器進行第二次和第三次加熱，最后進入到乏汽加熱器，進行第四次加熱，達到所需的溫度，通過位于乏汽加熱器上的熱網(wǎng)回水出口，進入到城市供熱網(wǎng)，為居民供暖。
【文檔編號】F25B27/02GK103528113SQ201310468743
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】姜培朋 申請人:濟南國海能源科技有限公司