本发明专利技术提供了一种中温热源驱动双温热量输出的复合吸收式热泵，通过将升温型热泵和增热型热泵的结构整合为一体，可以同时实现升温型热泵和增热型热泵的功能，从单一的中温热源吸收热量同时输出高温热水或低压蒸汽和低温热水；结构简单，成本较低，相对现有的单级热泵只增加了一套发生器、吸收器、溶液换热器以及必要的阀门和泵；可以有效回收升温型热泵中由冷却水带走的热量，余热利用率高；低压发生器的蒸汽可直接进入冷凝器，可工作于复合式工作模式和升温型工作模式这两种工作模式，方便快捷，一机两用，具有很高的灵活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中低温余热利用热泵
，尤其是一种中温热源驱动双温热量输出的复合吸收式热泵。
技术介绍
在大力倡导节能减排的今天，来源广泛、数量庞大的中低温热源受到了广泛的重视。中低温热源主要来源于工业余热以及太阳能、地热等中低温可再生能源等。中低温热源的合理、高效利用将会减少化石能源的消耗，提高能源的利用率，达到节能减排的效果。例如，目前对于80-120℃左右的余热主要是采用直接换热的方式来生产采暖热水或者生活、卫生热水。这种方式不但效率偏低，而且对于在热水需求很少的季节和地区，这种余热的利用方式将会具有一定的局限性。在很多领域，如橡胶硫化、医院消毒、酒店热水、印染染整、烟厂烘干、胶合板厂压膜、纸厂烘干、食品蒸煮、造酒蒸馏、建筑供热制冷等，对100℃以上的低压蒸汽存在着巨大的需求。针对该情况可以采用第二类热泵技术，使低品位余热得到有效利用。现有的一般形式的第二类吸收式热泵(升温型)如图1所示。由蒸发器1、吸收器102、溶液热交换器103、溶液节流阀104、溶液泵105、发生器106、冷凝器12、冷剂泵13及连接各部件的管路、阀门所构成。中温热源作为驱动热源并联或串联通过蒸发器1和发生器106，冷却水通过冷凝器12带走冷凝热，高温热媒通过吸收器102进行吸热升温。机组运行时，经由冷剂泵13抽取的制冷剂进入蒸发器1吸收中温热源的热量发生气化过程，产生的蒸汽进入吸收器102，被吸收剂浓溶液吸收，并释放热量加热流经吸收器的高温热媒水；吸收器102中的吸收剂浓溶液吸收制冷剂蒸汽被稀释，经溶液换热器103换热降温、溶液节流阀104节流降压后进入发生器106，稀溶液被中温热源加热浓缩产生制冷剂浓溶液和制冷剂蒸汽；制冷剂浓溶液经过溶液泵105、溶液换热器加压、升温后重新回
到吸收器102中吸收冷剂蒸气；制冷剂蒸气进入冷凝器12中进行冷凝过程，产生的冷凝热被冷却水带走，制冷剂经冷剂泵13加压后进入蒸发器1，实现了制冷剂的循环过程。现有的一般形式的第一类吸收式热泵(增热型)如图2所示。由蒸发器1、吸收器102、溶液泵103、溶液节流阀104、溶液换热器105、发生器106、冷凝器12、冷剂节流阀107及连接各部件的管路和阀门组成。制冷剂在蒸发器1中被低温热水加热蒸发生成制冷剂蒸气，制冷剂蒸气在吸收器102中被浓制冷剂浓溶液吸收生成制冷剂稀溶液，并释放热量来对高温热媒水进行初步加热；制冷剂溶液经过溶液泵103加压，然后经过溶液热交换器105换热升温后进入发生器106中被驱动热源加热浓缩；发生器106中浓缩过程产生的制冷剂蒸气进入冷凝器12中释放冷凝热来进一步加热高温热媒水，冷凝产生的制冷剂经过冷剂节流阀107节流降压后进入蒸发器1中，实现了制冷剂的循环；发生器106中浓缩过程产生的吸收剂浓溶液经过溶液换热器105换热降温，然后经过溶液节流阀阀104节流降压后返回吸收器102，实现了吸收剂的循环。通常情况下，80-99℃的热源驱动的第二类单级吸收式热泵可以实现最高40℃左右的温升，输出部分低压蒸汽，而大部分热量向30～40℃的环境排放，因此总的能量利用效果并不理想。同时，用80-99℃的热源驱动的第一类热泵生产60℃的热水非常困难，其要求有较高的蒸发温度，而且受环境的影响很大，使得第一类热泵技术在针对低温余热的利用时存在很大的不足。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种中温热源驱动双温热量输出的复合吸收式热泵。(二)技术方案本专利技术提供了一种中温热源驱动双温热量输出的复合吸收式热泵，包括：升温子系统和增热子系统；其中，所述升温子系统连接增热子系统，二者组成工作介质循环回路；所述升温子系统，其接收中温热源，利用工作介质对高温热媒进行温度提升，输出高温热水或低压蒸气，并将中温热
源排出；所述增热子系统，其接收中温热源，利用工作介质对低温热媒增热，输出低温热水，并将中温热源排出。优选地，所述升温子系统包括：第一阀门V1、蒸发器1、高压吸收器2、第一溶液换热器3、第一溶液节流阀4、第一溶液泵5、低压发生器6和冷剂泵13；其中，所述第一阀门V1连接所述蒸发器1，所述蒸发器1连接所述高压吸收器2以及所述冷剂泵13；所述高压吸收器2具有高温热媒入口和高温热媒出口，其连接所述第一溶液换热器3，所述第一溶液换热器3经所述第一溶液节流阀4连接所述低压发生器6；所述低压发生器6连接所述蒸发器1，其中温热源出口排空，并经所述第一溶液泵5连接所述第一溶液换热器3。优选地，所述增热子系统包括：第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、低压吸收器7、第二溶液泵8、第二溶液节流阀9、第二溶液换热器10、中压发生器11和冷凝器12；其中，所述低压吸收器7具有低温热媒入口和低温热媒出口，其经第三阀门V3连接所述低压发生器6，并依次通过所述第二溶液泵8、第二溶液换热器10连接所述中压发生器11；所述中压发生器11经所述第四阀门V4连接所述冷凝器12，并依次通过所述第二溶液换热器10、第二溶液节流阀9连接所述低压吸收器7，并连接所述第二阀门V2，其中温热源出口排空；所述冷凝器12包括低温热媒入口和低温热媒出口，其通过所述冷剂泵13与所述蒸发器1相连，并连接所述低压吸收器7。优选地，打开第一阀门V1，部分中温热源s1进入蒸发器1，冷剂泵13将制冷剂s5送入蒸发器1，中温热源将制冷剂蒸发为制冷剂蒸气G3；制冷剂蒸气G3在高压吸收器2被预热后的吸收剂浓溶液s7吸收，形成第一高温吸收剂稀溶液s6，放出热量被输入的高温热媒G2吸收，生成高温热媒输出G1；第一高温吸收剂稀溶液s6通过第一溶液换热器3降温成为中温吸收剂稀溶液s8，然后经过第一溶液节流阀4节流降压后进入低压发生器6；蒸发器排出的中温热源输送至低压发生器6，中温热源加热中温吸收剂稀溶液s8后排空，生成第一吸收剂浓溶液s9和制冷剂蒸气G5；第一吸收剂浓溶液s9进入第一溶液换热器3与第一高温吸收剂稀溶液s6换热，预热后的吸收剂浓溶液s7进入高压吸收器2继续参与吸收放热。优选地，打开第二、三和四阀门V2、V3和V4，低压发生器产生的制冷剂蒸气G5在低压吸收器7被升温后的吸收剂浓溶液s11吸收，产生第二高温吸收剂稀溶液s10，放出热量被输入的低温热媒s4吸收，预热后的低温热媒输送至冷凝器12；第二高温吸收剂稀溶液s10进入第二溶液换热器10与第二吸收剂浓溶液s13换热，降温后的吸收剂稀溶液s12进入中压发生器11；另一部分中温热源s2进入中压发生器11，中温热源加热降温后的吸收剂稀溶液s12后排空，生成制冷剂蒸气G6和第二吸收剂浓溶液s13，第二吸收剂浓溶液s13依次通过第二溶液换热器10升温、第二溶液节流阀9节流降压，升温后的吸收剂浓溶液s11进入到低压吸收器7继续参与吸收放热；制冷剂蒸气G6进入到冷凝器12进行冷凝放热，加热预热过的低温热媒，生成低温热媒输出s3，冷凝后的制冷剂在冷剂泵13作用下送入蒸发器1。优选地，所述低压发生器的蒸汽出口经第五阀门V5连接所述冷凝器的第二蒸汽入口。优选地，打开第一和第五阀门V1和V5，关闭第二、三和四阀门V2、V3和V4，由低压发生器产生的制冷剂蒸气G4经由第五阀门V5进入冷凝器，在冷凝器12中进行冷凝放热，加热低温本文档来自技高网...
【技术保护点】
中温热源驱动双温热量输出的复合吸收式热泵，其特征在于，包括：升温子系统和增热子系统；其中，所述升温子系统连接增热子系统，二者组成工作介质循环回路；所述升温子系统，其接收中温热源，利用工作介质对高温热媒进行温度提升，输出高温热水或低压蒸气，并将中温热源排出；所述增热子系统，其接收中温热源，利用工作介质对低温热媒增热，输出低温热水，并将中温热源排出。
【技术特征摘要】
1.中温热源驱动双温热量输出的复合吸收式热泵，其特征在于，包括：升温子系统和增热子系统；其中，所述升温子系统连接增热子系统，二者组成工作介质循环回路；所述升温子系统，其接收中温热源，利用工作介质对高温热媒进行温度提升，输出高温热水或低压蒸气，并将中温热源排出；所述增热子系统，其接收中温热源，利用工作介质对低温热媒增热，输出低温热水，并将中温热源排出。2.如权利要求1所述的复合吸收式热泵，其特征在于，所述升温子系统包括：第一阀门(V1)、蒸发器(1)、高压吸收器(2)、第一溶液换热器(3)、第一溶液节流阀(4)、第一溶液泵(5)、低压发生器(6)和冷剂泵(13)；其中，所述第一阀门(V1)连接所述蒸发器(1)，所述蒸发器(1)连接所述高压吸收器(2)以及所述冷剂泵(13)；所述高压吸收器(2)具有高温热媒入口和高温热媒出口，其连接所述第一溶液换热器(3)，所述第一溶液换热器(3)经所述第一溶液节流阀(4)连接所述低压发生器(6)；所述低压发生器(6)连接所述蒸发器(1)，其中温热源出口排空，并经所述第一溶液泵(5)连接所述第一溶液换热器(3)。3.如权利要求2所述的复合吸收式热泵，其特征在于，所述增热子系统包括：第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、低压吸收器(7)、第二溶液泵(8)、第二溶液节流阀(9)、第二溶液换热器(10)、中压发生器(11)和冷凝器(12)；其中，所述低压吸收器(7)具有低温热媒入口和低温热媒出口，其经第三阀门(V3)连接所述低压发生器(6)，并依次通过所述第二溶液泵(8)、第二溶液换热器(10)连接所述中压发生器(11)；所述中压发生器(11)经所述第四阀门(V4)连接所述冷凝器(12)，并依次通过所述第二溶液换热器(10)、第二溶液节流阀(9)连接所述低压吸收器(7)，并连接所述第二阀门(V2)，其中温热源出口排空；所述冷凝器(12)包括低温热媒入口和低温热媒出口，其通过所述冷剂泵(13)与所述蒸发器(1)相连，并连接所述低压吸收器(7)。4.如权利要求2所述的复合吸收式热泵，其特征在于，打开第一阀门(V1)，部分中温热源(s1)进入蒸发器(1)，冷剂泵(13)将制冷剂(s5)送入蒸发器(1)，中温热源将制冷剂蒸发为制冷剂蒸气(G3)；制冷剂蒸气(G3)在高压吸收器(2)被预热后的吸收剂浓溶液(s7)吸收，形成第一高温吸收剂稀溶液(s6)，放出热量被输入的高温热媒(G2)吸收，生成高温热媒输出(G1)；第一高温吸收...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋军，刘锋，金红光，刘泰秀，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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