[发明专利]一种燃气吸收式热泵系统

说明书

本发明提供的燃气吸收式热泵系统，在传统单效吸收式系统的基础上引入中压蒸发和中压吸收的新形式，其中，中压蒸发器的热源为低温烟气潜热，低压蒸发器的热源为外界环境，并根据环境温度实时调节中压工质节流阀开度，从而控制中间压力达到最佳，进而增强了系统在低环境温度下的适应性，提高了系统在低环境温度下的性能系数。

技术领域

本发明涉及燃气供暖及吸收式系统领域，特别是一种燃气吸收式热泵系统。

背景技术

我国建筑能耗约占总能耗的23％，而随着城镇化建设加速发展和居民生活水平的提高，建筑能耗将进一步增大。数据显示若中国城镇人均建筑能耗达到美国的50％，预计2020年中国的建筑能耗将超过2005年中国能源供给总量。而建筑能耗中空调、供暖和热水能耗占比最大，尤其是北方冬季城镇采暖，约占建筑能耗的40％。

现有的供暖手段主要是燃料燃烧制热水，包括：燃煤/燃气锅炉，热电联产以及冷热电联产。燃煤系统会产生大量的颗粒物，是导致雾霾的主要原因，不符合节能减排、保护环境的需求。传统的热电联产和冷热电联产设备庞大、投资高，而且受限于发电效率和电驱动热泵的效率，其供暖的一次能源效率(在0℃环温下)往往不超过1.4。目前广泛应用的燃气锅炉系统，其排气温度高达150～200℃，造成了巨大的能源浪费，其一次能源效率一般在0.7～0.8之间。很多文献聚焦于燃气锅炉系统的烟气余热回收，主要手段包括采用空气预热器、冷凝锅炉和吸收式热泵。采用空气预热器的系统，由于空气侧不存在相变而烟气侧大部分余热来自于蒸汽凝结，回收效果非常有限；采用冷凝锅炉的系统，由于热水温度一般在50～60℃左右，与烟气的露点温度非常接近，因此大部分的烟气潜热无法回收，一次能源效率提升幅度很小。

Ming等人(Energy Conversion and Management,2014,87:175-184)利用吸收式热泵和烟气热交换器来回收燃气锅炉的烟气余热，并分析对比了三种形式的优劣。高温烟气显热通过烟气热交换器直接供给热水，低温烟气潜热供给吸收式热泵的蒸发器；而吸收式热泵的发生器热源则分别来自于高温烟气、热水和天然气直燃，模拟结果显示后两种形式可将燃气锅炉的一次能源效率提高10％。由于该系统的主要供热来源是天然气直燃，因此依次能源效率依旧不到0.9。Wei等人(Applied Thermal Engineering,2015,86:326-332)利用开式吸收式热泵来回收燃气锅炉的烟气余热。其发生器的驱动热源来自于天然气直燃，其燃烧产生的烟气连同一部分燃气锅炉产生的烟气直接进入吸收器中，蒸汽被CaCl2溶液吸收并释放出潜热，这部分吸收热连同冷凝热被用来预热进入燃气锅炉的热水。模拟结果显示，相较于采用吸收式热泵的燃气锅炉系统，该系统的一次能源效率提高1.5％，而相较于单一燃气锅炉系统提高11％。以上针对燃气锅炉的改进研究，其一次能源效率均无法突破1，且系统较为复杂。

对于传统的燃气吸收式热泵，其缺乏烟气余热(尤其是潜热部分)回收的有效手段，因而系统性能系数COP和一次能源效率PEE较低；同时当环境温度降低时，系统性能迅速恶化。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可以提高余热利用率的燃气吸收式热泵系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种燃气吸收式热泵系统，包括：烟气支路、工质支路、溶液支路及热水支路，其中：

所述烟气支路包括燃烧室(2)、与所述燃烧室(2)连接的溶液预热器(17)和与所述溶液预热器(17)连接的中压蒸发器(7)；

所述工质支路包括依次连接的精馏器(3)、冷凝器(4)、过冷器(5)、中压工质节流阀(6)、中压蒸发器(7)、分离器(8)、低压工质节流阀(9)和低压蒸发器(10)，所述低压蒸发器(10)还连接所述过冷器(5)；