[发明专利]第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统及工作方法

权利要求书

1.一种第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：包括蒸发器(6)、水蒸汽吸收器(1)、水蒸汽发生器(3)、冷凝器(4)，换热管(1a)从所述冷凝器(4)的入口a进，依次通过所述冷凝器(4)和所述水蒸汽吸收器(1)后，从所述水蒸汽吸收器(1)出口b出；所述蒸发器(6)出口k与所述水蒸汽吸收器(1)入口n之间依次设有相连通的第二截止阀(11)、第一水蒸汽压缩机(7)和第三截止阀(12)；所述水蒸汽吸收器(1)出口c与所述水蒸汽发生器(3)入口d之间依次设有相连通的溶液回热器(2)和第一节流阀(10)；所述水蒸汽发生器(3)出口i与所述水蒸汽吸收器(1)入口j之间依次设有相连通的溶液泵(16)和溶液回热器(2)；所述水蒸汽吸收器(1)入口j连接喷淋管1b至水蒸汽吸收器(1)内；所述水蒸汽发生器(3)出口e与所述冷凝器(4)入口f之间通过管道连接，所述冷凝器(4)出口g与所述蒸发器(6)入口h之间设有相连通的水泵(5)，余热源管道入口s与所述蒸发器(6)入口t之间设有相连通的第一截止阀(19)，所述蒸发器(6)出口u与所述水蒸汽发生器(3)入口v之间通过管道连接，余热源管道最终从所述水蒸汽发生器(3)出口w出；

所述蒸发器(6)出口k与所述水蒸汽吸收器(1)入口n之间设有相连通的第四截止阀(13)；所述余热源管道入口s与所述蒸发器(6)入口t之间依次设有相连通的第八截止阀(18)和余热加热换热器(8)；所述第一水蒸汽压缩机(7)出口m与余热加热换热器(8)入口o之间设有相连通的第六截止阀(15)；所述蒸发器(6)出口k与所述余热加热换热器(8)入口o之间还设有相连通的第二水蒸汽压缩机(9)，所述蒸发器(6)出口k与所述第二水蒸汽压缩机(9)入口p之间设有相连通的第五截止阀(14)，所述第二水蒸汽压缩机(9)出口q与水蒸汽蒸发器(6)入口x之间依次设有相连通的第七截止阀(17)、余热加热换热器(8)和第二节流阀(20)。

2.根据权利要求1所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：余热源管道入口s的温度为20℃～100℃，换热管在冷凝器(4)入口a的温度为10℃～40℃，换热管在水蒸汽吸收器(1)出口b的温度为90℃～170℃。

3.根据权利要求2所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：所述第一节流阀(10)和第二节流阀(20)均为电子膨胀阀或热力膨胀阀。

4.根据权利要求3所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：第二截止阀(11)、第三截止阀(12)、第四截止阀(13)、第五截止阀(14)、第六截止阀(15)、第七截止阀(17)、第八截止阀(18)和第一截止阀(19)选用柱塞式截止阀、球阀或闸阀。

5.根据权利要求4所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：蒸发器(6)为满液式蒸发器或降膜式蒸发器。

6.根据权利要求5所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：所述冷凝器(4)为管壳式冷凝器或套筒式冷凝器。

7.根据权利要求6所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：所述余热加热换热器(8)和溶液回热器(2)为板式换热器或管壳式换热器。

8.根据权利要求7所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：所述第一水蒸汽压缩机(7)为双级或多级离心蒸汽压缩机或罗茨蒸汽压缩机。

9.根据权利要求8所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统，其特征在于：所述第二水蒸汽压缩机(9)为双螺杆蒸汽压缩机或罗茨蒸汽压缩机。

10.根据权利要求9所述的第二类溴化锂吸收压缩复合式高温热泵系统的工作方法，其特征在于：根据余热源进口温度T和最终出口的水或水蒸汽温度T₀的不同，分为如下5种工作模式：

模式A：第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机工作模式

当余热源进口温度T为20℃≤T＜60℃，而水蒸汽吸收器(1)出口b温度T₀要达到90℃≤T₀＜130℃时，系统运行仅需开启第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机，具体循环为：中央控制器测得位于余热源管道入口处温度传感器的温度，打开第四截止阀(13)即柱塞式截止阀、第五截止阀(14)即柱塞式截止阀、第七截止阀(17)即柱塞式截止阀和第八截止阀(18)即柱塞式截止阀，关闭第一截止阀(19)即柱塞式截止阀、第二截止阀(11)即柱塞式截止阀、第三截止阀(12)即柱塞式截止阀和第六截止阀(15)即柱塞式截止阀，余热源从管道入口s进入，经第八截止阀(18)即柱塞式截止阀从入口r进入余热加热换热器(8)即板式换热器换热升温至60℃以上后，从入口t进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，在蒸发器(6)即满液式蒸发器中放热降温后从出口u流出，通过入口v进入水蒸汽发生器(3)中，再通过出口w流出，由蒸发器(6)即满液式蒸发器入口h和x进入的水在蒸发器(6)即满液式蒸发器内回收余热的热量蒸发产生蒸汽，所产生的蒸汽从蒸发器(6)即满液式蒸发器出口k流出后分为两路，一路通过第五截止阀(14)即柱塞式截止阀从入口p进入第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机增温增压，压缩后的蒸汽通过第七截止阀(17)即柱塞式截止阀后从入口o进入余热加热换热器(8)即板式换热器，在余热加热换热器(8)即板式换热器内放热冷凝，冷凝水经过第二节流阀(20)即电子膨胀阀后节流降压后从入口x进入蒸发器(6)即满液式蒸发器，另一路通过第四截止阀(13)即柱塞式截止阀从入口n进入水蒸汽吸收器(1)中，与此同时，水蒸汽发生器(3)中的稀溴化锂溶液吸收来自入口v的余热热量后蒸发水分，使稀溴化锂溶液变为浓溴化锂溶液，蒸发产生的蒸汽从出口e流出通过入口f进入冷凝器(4)即管壳式冷凝器内，水蒸汽在冷凝器(4)即管壳式冷凝器内放热对加热换热管(1a)中的水进行一次加热，蒸汽放热冷凝后变为冷凝水，水蒸汽发生器(3)内的溴化锂浓溶液从出口i被溶液泵(16)抽出，经溶液回热器(2)即板式换热器换热升温后通过水蒸汽吸收器(1)入口j连接的喷淋管(1b)喷淋在水蒸汽吸收器(1)内，溴化锂浓溶液吸收来自入口n的蒸汽并放出大量热量加热管路中的水，从而换热管(1a)中的水经过第二次增温后从出口b流出，同时溴化锂浓溶液变为稀溴化锂溶液，稀溴化锂溶液通过溶液回热器(2)即板式换热器换热降温后，再经过第一节流阀(10)即电子膨胀阀节流降压，并从入口d再回到水蒸汽发生器(3)中，位于冷凝器(4)即管壳式冷凝器中的冷凝水被水泵(5)从管壳式冷凝器(4)即管壳式冷凝器出口g抽出后通过入口h进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，形成循环；

模式B：第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机和第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机同时工作模式

当余热源进口温度T为20℃≤T＜40℃，水蒸汽吸收器(1)出口b的温度T₀要达到130℃≤T₀≤170℃时，系统采用第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机和第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机同时工作的运行模式，具体循环为：中央控制器测得位于余热源管道入口处温度传感器的温度，令打开第二截止阀(11)即柱塞式截止阀、第三截止阀(12)即柱塞式截止阀、第五截止阀(14)即柱塞式截止阀、第七截止阀(17)即柱塞式截止阀和第八截止阀(18)即柱塞式截止阀，关闭第一截止阀(19)即柱塞式截止阀、第四截止阀(13)即柱塞式截止阀和第六截止阀(15)即柱塞式截止阀，余热源从管道入口s进入，经第八截止阀(18)即柱塞式截止阀从入口r进入余热加热换热器(8)即板式换热器换热升温达至60℃以上后，从入口t进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，在蒸发器(6)即满液式蒸发器中放热降温后从出口u流出，通过入口v进入水蒸汽发生器(3)中，再通过出口w流出，由蒸发器(6)即满液式蒸发器入口h和x进入的水在蒸发器(6)即满液式蒸发器内回收余热的热量蒸发产生蒸汽，所产生的蒸汽从蒸发器(6)即满液式蒸发器出口k流出后分为两路，一路通过第五截止阀(14)即柱塞式截止阀从入口p进入第一水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机增温增压，压缩后的蒸汽通过第七截止阀(17)即柱塞式截止阀后从入口o进入余热加热换热器(8)即板式换热器，在余热加热换热器(8)即板式换热器内放热冷凝，冷凝水经过第二节流阀(20)即电子膨胀阀节流降压后从入口x进入蒸发器(6)即满液式蒸发器，另一路通过第二截止阀(11)即柱塞式截止阀从入口l进入第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机中增压增温，压缩后的蒸汽通过第三截止阀(12)即柱塞式截止阀从入口n水蒸汽吸收器(1)中，与此同时，水蒸汽发生器(3)中的稀溴化锂溶液吸收来自入口v的余热热量后蒸发水分，使稀溴化锂溶液变为浓溴化锂溶液，蒸发产生的蒸汽从出口e流出通过入口f进入冷凝器(4)即管壳式冷凝器内，水蒸汽在冷凝器(4)即管壳式冷凝器内放热对加热换热管(1a)中的水进行一次加热，蒸汽放热冷凝后变为冷凝水，水蒸汽发生器(3)内的溴化锂浓溶液从出口i被溶液泵(16)抽出，经溶液回热器(2)即板式换热器换热升温后通过水蒸汽吸收器(1)入口j连接的喷淋管(1b)喷淋在水蒸汽吸收器(1)内，溴化锂浓溶液吸收来自入口n的蒸汽并放出大量热量加热管路中的水，从而换热管(1a)中的水经过第二次增温后从出口b流出，同时溴化锂浓溶液变为稀溴化锂溶液，稀溴化锂溶液通过溶液回热器(2)即板式换热器换热降温后，再经过第一节流阀(10)即电子膨胀阀节流降压，并从入口d再回到水蒸汽发生器(3)中，位于冷凝器(4)即管壳式冷凝器中的冷凝水被水泵(5)从冷凝器(4)即管壳式冷凝器出口g抽出后通过入口h进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，形成循环；

模式C：第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机工作且余热加热模式

当余热源进口温度T为40℃≤T＜60℃，水蒸汽吸收器(1)出口b温度T₀要达到130℃≤T₀≤170℃时，系统采用第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机工作且余热加热的运行模式，具体系统的循环为：中央控制器测得位于余热源管道入口处温度传感器的温度，令打开第二截止阀(11)即柱塞式截止阀、第三截止阀(12)即柱塞式截止阀、第六截止阀(15)即柱塞式截止阀和第八截止阀(18)即柱塞式截止阀，关闭第一截止阀(19)即柱塞式截止阀、第四截止阀(13)即柱塞式截止阀、第五截止阀(14)即柱塞式截止阀、第七截止阀(17)即柱塞式截止阀，余热源从管道入口s进入，经第八截止阀(18)即柱塞式截止阀从入口r进入余热加热换热器(8)即板式换热器换热升温达至60℃以上后，从入口t进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，在蒸发器(6)即满液式蒸发器中放热降温后从出口u流出，通过入口v进入水蒸汽发生器(3)中，再通过出口w流出，由蒸发器(6)即满液式蒸发器入口h和x进入的水在蒸发器(6)即满液式蒸发器内回收余热的热量蒸发产生蒸汽，所产生的蒸汽从蒸发器(6)即满液式蒸发器出口k流出，经第二截止阀(11)即柱塞式截止阀从入口l进入第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机增温增压，压缩后的蒸汽分从出口m流出为两路，一路通过第六截止阀(15)即柱塞式截止阀后从入口o进入余热加热换热器(8)即板式换热器中，在余热加热换热器(8)即板式换热器内放热冷凝，冷凝水经过第二节流阀(20)即电子膨胀阀后节流降压后从入口x进入蒸发器(6)即满液式蒸发器，另一路通过第三截止阀(12)即柱塞式截止阀后从入口n进入水蒸汽吸收器(1)中，与此同时，水蒸汽发生器(3)中的稀溴化锂溶液吸收来自入口v的余热热量后蒸发水分，使稀溴化锂溶液变为浓溴化锂溶液，蒸发产生的蒸汽从出口e流出通过入口f进入冷凝器(4)即管壳式冷凝器内，水蒸汽在冷凝器(4)即管壳式冷凝器内放热对加热换热管(1a)中的水进行一次加热，蒸汽放热冷凝后变为冷凝水，水蒸汽发生器(3)内的溴化锂浓溶液从出口i被溶液泵(16)抽出，经溶液回热器(2)即板式换热器换热升温后通过水蒸汽吸收器(1)入口j连接的喷淋管(1b)喷淋在水蒸汽吸收器(1)内，溴化锂浓溶液吸收来自入口n的蒸汽并放出大量热量加热管路中的水，从而换热管(1a)中的水经过第二次增温后从出口b流出，同时溴化锂浓溶液变为稀溴化锂溶液，稀溴化锂溶液通过溶液回热器(2)即板式换热器换热降温后，再经过第一节流阀(10)即电子膨胀阀节流降压，并从入口d再回到水蒸汽发生器(3)中，位于冷凝器(4)即管壳式冷凝器中的冷凝水被水泵(5)从冷凝器(4)即管壳式冷凝器出口g抽出后通过入口h进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，形成循环；

模式D：第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机与第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机都不工作模式

当余热源进口温度T为60℃≤T＜80℃，水蒸汽吸收器(1)出口b温度T₀要达到90℃≤T₀≤130℃，和余热源进口温度T为80℃≤T≤100℃时，水蒸汽吸收器(1)出口b温度T₀要达到130℃≤T₀≤150℃时，系统采用第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机与第二水蒸汽压缩机(9)即双螺杆蒸汽压缩机都不工作运行模式，系统集体循环为：中央控制器测得位于余热源管道入口处温度传感器的温度，令打开第一截止阀(19)即柱塞式截止阀和第四截止阀(13)即柱塞式截止阀，关闭第二截止阀(11)即柱塞式截止阀、第三截止阀(12)即柱塞式截止阀、第五截止阀(14)即柱塞式截止阀、第六截止阀(15)即柱塞式截止阀、第七截止阀(17)即柱塞式截止阀和第八截止阀(18)即柱塞式截止阀，余热源从管道入口s进入，经第一截止阀(19)即柱塞式截止阀后从入口t进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，在蒸发器(6)即满液式蒸发器中放热降温后从出口u流出，通过入口v进入水蒸汽发生器(3)中，再通过出口w流出，由蒸发器(6)入口h进入的水在蒸发器(6)即满液式蒸发器内回收余热的热量蒸发产生蒸汽，所产生的蒸汽从蒸发器(6)即满液式蒸发器出口k流出，经第四截止阀(13)即柱塞式截止阀后从入口n进入水蒸汽吸收器(1)中，与此同时，水蒸汽发生器(3)中的稀溴化锂溶液吸收来自入口v的余热热量后蒸发水分，使稀溴化锂溶液变为浓溴化锂溶液，蒸发产生的蒸汽从出口e流出通过入口f进入冷凝器(4)即管壳式冷凝器内，水蒸汽在冷凝器(4)即管壳式冷凝器内放热对加热换热管(1a)中的水进行一次加热，蒸汽放热冷凝后变为冷凝水，水蒸汽发生器(3)内的溴化锂浓溶液从出口i被溶液泵(16)抽出，经溶液回热器(2)即板式换热器换热升温后通过水蒸汽吸收器(1)入口j连接的喷淋管(1b)喷淋在水蒸汽吸收器(1)内，溴化锂浓溶液吸收来自入口n的蒸汽并放出大量热量加热管路中的水，从而换热管(1a)中的水经过第二次增温后从出口b流出，同时溴化锂浓溶液变为稀溴化锂溶液，稀溴化锂溶液通过溶液回热器(2)即板式换热器换热降温后，再经过第一节流阀(10)即电子膨胀阀节流降压，并从入口d再回到水蒸汽发生器(3)中，位于冷凝器(4)即管壳式冷凝器中的冷凝水被水泵(5)从冷凝器(4)即管壳式冷凝器出口g抽出后通过入口h进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，形成循环；

模式E：仅第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机工作而余热不加热模式

当余热源进口温度T为60℃≤T＜80℃，水蒸汽吸收器(1)出口b温度T0要达到130℃≤T0≤170℃，和余热源进口温度T为80℃≤T＜100℃，水蒸汽吸收器(1)出口b温度T₀要达到150℃≤T₀≤170℃时，系统采用第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机工作而余热不加热的运行模式，具体循环为：中央控制器测得位于余热源管道入口处温度传感器的温度，令打开第一截止阀(19)即柱塞式截止阀、第二截止阀(11)即柱塞式截止阀和第三截止阀(12)即柱塞式截止阀，关闭第四截止阀(13)即柱塞式截止阀、第五截止阀(14)即柱塞式截止阀、第六截止阀(15)即柱塞式截止阀、第七截止阀(17)即柱塞式截止阀和第八截止阀(18)即柱塞式截止阀，余热源从管道入口s进入，经过第一截止阀(19)即柱塞式截止阀后从入口t进入蒸发器(6)即满液式蒸发器中，在蒸发器(6)即满液式蒸发器中放热降温后从出口u流出，通过入口v进入水蒸汽发生器(3)中，再通过出口w流出，由蒸发器(6)即满液式蒸发器入口h进入的水在蒸发器(6)即满液式蒸发器内回收余热的热量蒸发产生蒸汽，所产生的蒸汽从蒸发器(6)即满液式蒸发器出口k流出，经第二截止阀(11)即柱塞式截止阀后从入口l进入第一水蒸汽压缩机(7)即双级离心蒸汽压缩机增温增压，压缩后的蒸汽通过第三截止阀(12)即柱塞式截止阀从入口n进入吸收器中，与此同时，水蒸汽发生器(3)中的稀溴化锂溶液吸收来自入口v的余热热量后蒸发水分，使稀溴化锂溶液变为浓溴化锂溶液，蒸发产生的蒸汽从出口e流出通过入口f进入冷凝器(4)即管壳式冷凝器内，水蒸汽在冷凝器(4)即管壳式冷凝器内放热对加热换热管(1a)中的水进行一次加热，蒸汽放热冷凝后变为冷凝水，水蒸汽发生器(3)内的溴化锂浓溶液从出口i被溶液泵(16)抽出，经溶液回热器(2)即板式换热器换热升温后通过水蒸汽吸收器(1)入口j连接的喷淋管(1b)喷淋在水蒸汽吸收器(1)内，溴化锂浓溶液吸收来自入口n的蒸汽并放出大量热量加热管路中的水，从而换热管1a中的水经过第二次增温后从出口b流出，同时溴化锂浓溶液变为稀溴化锂溶液，稀溴化锂溶液通过溶液回热器(2)即板式换热器换热降温后，再经过第一节流阀(10)即电子膨胀阀节流降压，并从入口d再回到水蒸汽发生器(3)中，位于冷凝器(4)即管壳式冷凝器中的冷凝水被水泵(5)从冷凝器(4)即管壳式冷凝器出口g抽出后通过入口h进入蒸发器(6)中，形成循环。