专利名称：大气－地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统的制作方法
技术领域：
本发明属于供热工程中低温余热利用节能技术领域。
背景技术：
采用热泵技术进行余热利用是行之有效的手段，具有比较好的节能、环保和经济效益。在已有的热泵技术方案中，压缩式热泵和第一类吸收式热泵在对余热的利用程度上存在一定的局限性，比如在余热资源较为丰富、温度较高的情况下，采用前述两种类型的热泵方案时余热利用量和驱动能之间存在一定的比值，不能充分地利用余热。采用第二类吸收式热泵方案的余热利用技术中，一般采用大气环境作低温冷源，季节不同时热泵的运行参数差别较大，往往在环境温度高时不能正常工作。可见，在余热温度较高、余热量相对丰富时，很有必要找到合适的低温冷源，使第二类吸收式热泵能够根据热用户的需求长时间运行；或在由第二类吸收式热泵参与的复合热泵供热系统中，第二类吸收式热泵能够长时间、高负荷地运行，提高热泵供热系统的节能效益。
在自然界中，大气无处不在，气温低时是很好的冷源；土壤/地下水质量巨大，在合适的深度具有较低的温度并具有巨大的热容量，且受外界温度的影响小，只要深度、数量、区域设计合理，数个地源交替使用，可以保证第二类吸收式热泵连续或维持较长时间的运行。
发明内容
本发明的目的是要提供一种大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统。
本发明是这样实现的，大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统包括余热提取装置、第二类吸收式热泵、加热装置、风冷装置、地冷装置。风冷装置和地冷装置组成并/串联流程结构连接第二类吸收式热泵的冷却介质；余热提取装置连接第二类吸收式热泵的蒸发器和发生器；加热装置的热流体端连接热泵的吸收器。风冷装置是指置于室外的闭式换热器或开式冷却系统，利用自然风对换热器或冷却系统内的冷却介质进行降温，其中采用闭式换热器的风冷系统可以实现将冷却介质的温度冷却到0℃以下。地冷装置是埋管换热器和/或水冷换热器，分别埋入地下土壤中和地下井水中，通过温度较低的地下土壤和地下水对流经埋地换热器的热泵冷却介质进行冷却而向热泵提供冷源。并联流程主要用于冷源的切换——气温低时大气作第二类吸收式热泵的冷源，气温高时土壤或井内水源作热泵的冷源；串联流程用于大气、地源共同实现对热泵冷却介质的降温和大气对地源的冷却——冬季气温低，可对土壤或井水进行一定冷却，降低土壤或井水温度，使地下水起到一定的蓄冷作用，提升其作为热泵冷源的能力，以备室外温度较高的时候使用。大气—地源双冷却模式第二类吸收式热泵可参与复合热泵供热系统，或作为单独的供热系统对外提供热负荷。
附图是依据本发明所提供的大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵供热系统流程示意图。
图中，1—风冷装置，2、3—地冷装置，4—余热提取装置，5—第二类吸收式热泵，6—原油(或其它流体)加热装置，7—余热水循环泵，8—加热介质循环泵，9—冷却介质循环泵。
具体实施例方式下面结合附图和实施例来详细描述本发明。
附图所示是依据本发明所提出的大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵供热系统用于油田原油加热的流程示意图。
油田是产能大户同时也是耗能大户，在原油的开采、处理和集输系统中，需要很多的加热过程，但用热温度要求不高；在原油生产过程中，产液中含水量越来越多，油水分离过程产出大量的污水，具有比环境高的温度，污水中含有相当一部分热能；原油生产的处理和集输系统(联合站)具有分散性，土地占有面积广，大气利用的空间大，可利用的地源(土壤/地下水)广。因此，结合油田的用热情况和污水具体参数，将大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热技术应用于原油生产、特别是联合站内原油加热过程，能够得到很好的节能、环保和经济效益。本发明应用于原油生产领域是这样实现其目的的，用原油生产中伴生的热污水作为余热源，大气或地源(土壤/地下水)为冷源——气温低时(比如冬季)，风冷系统通过室外自然风对冷却介质的冷却向热泵提供冷源；气温高时，地冷系统通过温度较低的地下水对冷却介质冷却向热泵提供冷源；大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵独立或作为整体供热系统的参与者对外供热，满足原油加热需求。
采用大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵的原油加热技术的供热系统包含如下装置
①余热提取装置4——考虑污水的腐蚀性、杂质多、含油、含泥等特点而设置，污水一般不直接进入热泵，而是将污水中的热量传递到清水中再提供给热泵。为配合在线清洗，污水换热器应留有适当的余量或增设备用组。
②第二类吸收式热泵5——二类吸收式热泵在投入的余热中，通过降低一部分余热的温度来提升另外一部分的温度从而达到热用户的需求；该热泵独立对外供热或成为全部供热系统中的一个组成部分。
③原油加热装置6——由于新的节能供热系统提供热介质的温度比传统加热系统提供的低，因此需要重新配置原油换热系统，这样做可避免因被加热原油直接进入热泵而导致主设备过于庞大、价格过高情况的出现。
④风冷装置1——通过室外自然风对冷却介质的冷却向热泵提供冷源，系统中的冷却介质在冬季等气温低时可利用室外自然风冷却，当冷量充裕的时候可以利用风冷后的冷却介质对地下水进行冷却，达到在冬季蓄冷其它季节使用的目的。
⑤地冷装置2、3——地冷系统通过温度较低的地下土壤或地下水对热泵冷却介质冷却以向热泵提供冷源，根据需要可设置多个区域交替使用；根据地源特性，地冷换热设备只在一定深度使用特殊管材的换热管，非换热部分可以使用普通或非金属材质。
风冷装置1和地冷装置2、3组成并/串联流程，并联流程用于根据不同的环境温度切换风冷和地冷，串联流程用于二者共同实现对热泵冷却介质的降温；在大气温度较低的时段(如冬季)，利用二者之间的串联流程，可以利用大气对土壤/地下水供冷降温。
附图中，经余热提取装置4升温后的流体进入第二类吸收式热泵5的蒸发器和发生器(并联或串联流程)；加热原油所用的热流体进入热泵的吸收器获取热能升温；冷却介质进入热泵的冷凝器对热泵内部冷剂蒸汽进行冷凝，带走热量由风冷或地冷装置带走。
风冷和地冷是这样实现对热泵提供冷量的①并联流程——阀门F2、F8打开，其余关闭，可实现风冷；阀门F3、F5、F6、F7打开其余关闭，或阀门F10、F11、F12、F13打开其余关闭，可实现地冷。②串联流程——阀门F2、F4、F5、F6、F7开，其余关闭；或阀门F2、F9、F11、F12、F13开，其余关闭，可实现风冷—地冷联合作用。
风冷分系统对地冷风系统的降温蓄冷是这样实现的阀门F2、F4、F5、F6、F7打开，其余关闭，可实现降温蓄冷；阀门F2、F9、F11、F12、F13打开，其余关闭，可实现降温蓄冷。在设计时，使风冷装置的换热负荷留有余量，以实现供热系统正常运行中的蓄冷。地冷换热装置一般设置两处以上，彼此间形成并联流程，根据地源(土壤/地下水)的温度变化情况进行切换。
利用原油生产过程中的热污水为余热源，大气—地源(土壤/地下水)作为第二类吸收式热泵交替或联合使用的双冷源，不涉及热的对大气排放和地下水的抽取与回灌，环保效果好。热泵的运行时间加大或保持持续运行，温度提高后的产热用于满足原油生产过程中的用热需求，提高热泵供热系统的节能效益，降低了工程的投资回收期限，经济效益显著提高。本发明可应用于其它有条件实现风冷—地冷相结合的余热利用领域。
权利要求
1.一种大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统，包括余热提取装置、第二类吸收式热泵、加热装置、风冷装置、地冷装置，其特征是风冷装置和地冷装置组成并/串联流程结构连接第二类吸收式热泵的冷却介质；余热提取装置连接第二类吸收式热泵的蒸发器和发生器；加热装置的热流体端连接热泵的吸收器。
2.根据权利要求1所述的大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统，其特征是所说的风冷装置是指置于室外的闭式换热器或开式冷却系统，利用自然风对换热器或冷却系统内冷却介质进行降温。
3.根据权利1所述的大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统，其特征是所说的地冷装置是埋管换热器和/或水冷换热器，分别埋入地下土壤中和地下井水中，通过温度较低的地下土壤和地下水对流经埋地换热器的热泵冷却介质进行冷却而向热泵提供冷源。
全文摘要
本发明提供了一种大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵加热系统，属于供热工程中低温余热利用技术领域。系统包括余热提取装置、第二类吸收式热泵、加热装置、风冷装置、地冷装置。采用风冷装置和地冷装置组成并/串联流程结构连接第二类吸收式热泵的冷却介质，作为热泵的冷源；利用油田污水等余热资源给热泵提供热源，来对原油加热或满足其它热需求。特别是采用地源冷却模式时，不涉及热向大气中排放和地下水的抽取与回灌，环境效益显著。还可使第二类吸收式热泵的运行时间延长或保持长年运行，提高了热泵供热系统的节能效果。该系统也可应用于有条件实现大气—地源双冷却模式的第二类吸收式热泵供热系统的热用户。
文档编号F25B30/06GK1811304SQ200610042460
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月18日 优先权日2006年2月18日
发明者李华玉 申请人:李华玉