带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组的制作方法

本实用新型涉及一种第一类溴化锂吸收式热泵机组。属制冷设备技术领域。

背景技术：

目前我国在油田、化工、冶金、焦化等行业存在大量的如采油分离水、工艺废水、低温废热水等低品位热源，同时我们在生产工艺和生活中又需要大量的中温热源，在既有低品位余热又需要中温热源的场合，采用第一类溴化锂吸收式热泵机组提取低温余热水的热量，制取出比低温热源高40℃以上的中温热源，可节省大量40%以上的中压蒸汽消耗，实现能源的综合利用，取得了较好的经济效益。标准的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组（如图1）由蒸汽发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、溶液泵8、冷剂泵10、抽真空系统和控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀门等构成。制热流程是低温余热水进入蒸发器4传热管内，冷剂泵10将冷剂水液囊9中的冷剂水抽出并喷淋在蒸发器4内的传热管表面，吸收流经传热管内余热水的热量，汽化成冷剂蒸汽，余热水在放出热量后温度降低流出机组；吸收余热水热量后产生的冷剂蒸汽流入吸收器5，被吸收器顶部淋下的溴化锂浓溶液吸收。溴化锂浓溶液在吸收冷剂蒸汽时放出冷剂蒸汽的凝结热，加热流经吸收器传热管内的热水，使其温度升高后流出吸收器；溴化锂浓溶液在吸收冷剂蒸汽后浓度越来越低，汇集在吸收器底部，被溶液泵8抽出，经热交换器升温后进入蒸汽发生器1，在蒸汽发生器中被蒸汽加热浓缩，分离出冷剂蒸汽。浓溶液经热交换器传热管间与溴化锂稀溶液进行热量交换后流回吸收器4，继续吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽；而蒸汽发生器中产生的高温冷剂蒸汽流入冷凝器2内，加热流经冷凝器2传热管内的热水，使其温度继续升高后流出机组供用户使用，同时冷剂蒸汽放出热量后冷凝成冷剂水，进入蒸发器。因蒸发器中压力较低，进入蒸发器的冷剂水一部分闪发成冷剂蒸汽，另一部分冷剂水则因热量被闪发的那一部分带走而降温成饱和温度的冷剂水，流入蒸发器底部液囊。上述过程不断循环进行，即可不断地回收余热水热量制取所需的中温热源。但是，在生产工艺检修期间或其他原因，发生余热水断水情况，没有余热热量加入，热泵机组就只能停机，无法制取出所需的中温热源。如何才能解决在发生余热水断水情况，没有余热热量加入的条件下，蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组不需停机仍能为用户制取出所需的中温热源，成为目前研究的重要课题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种在余热水发生断水情况，没有余热热量加入的条件下，机组不需停机仍能为用户制取出所需的中温热源的带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组。

本实用新型目的是这样实现的：一种带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组，包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和冷剂泵，其特征在于：在溶液泵出口管与冷剂水液囊之间增设一稀溶液旁通管，并在其上设置一稀溶液旁通阀；在冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管上增设一冷凝器冷剂水切换球阀，同时在该冷凝器冷剂水切换球阀前的冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管与吸收器筒体底部之间增设一冷凝器冷剂水旁通管，并在其上设置一冷凝器冷剂水旁通阀。

热泵机组外部条件（指蒸汽、余热水、热水条件）正常情况下，稀溶液旁通阀、冷凝器冷剂水旁通阀处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀处于开启状态，热泵机组仍然按以往的供热流程运行。

当外部条件发生余热水断水非正常情况下，稀溶液旁通阀、冷凝器冷剂水旁通阀处于开启状态，冷凝器冷剂水切换球阀处于关闭状态，热泵机组按本实用新型的蒸汽直接供热流程运行。 此时，蒸汽仍然进入蒸汽发生器浓缩溶液放热而变成凝结水流出，热水仍然先进入吸收器再进入冷凝器，热水在冷凝器中吸收来自发生器冷剂蒸汽的凝结热量而升温，凝结后的冷剂水经冷凝器冷剂水旁通管直接进入吸收器筒体底部，与吸收器内淋下的浓溶液混合成为稀溶液，稀溶液由溶液泵送入蒸汽发生器内浓缩，上述过程不断循环进行，在没有余热热量加入的条件下，用蒸汽直接供热方式制取出所需的中温热源。由于余热水断水，没有余热热量加入，蒸发器内就蒸发不出冷剂蒸汽供吸收器浓溶液吸收，但吸收器传热管内有比浓溶液温度低的热水流过，淋在吸收器传热管外的浓溶液浓度不变而温度会降低，使吸收压力降低，蒸发压力也就降低，蒸发器传热管内存的未放空的余热水的热量就会被吸走而温度降低，为防止蒸发器传热管冻管，经稀溶液旁通管将部分稀溶液旁通入冷剂水液囊中冷剂水温度就会提升，由冷剂泵将混入溶液的冷剂水送入蒸发器传热管表面，蒸发器传热管表面温度升高，此循环也同时在不断的进行，这样就杜绝了蒸发器冻管的潜在因素，保证了在余热水断水非正常情况下，带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组能够安全稳定运行。

当外部条件恢复正常时，即有余热水流过蒸发器传热管内时，带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组只需将上述中的阀门进行切换，就可按以往热泵供热流程运行，继续回收余热水的余热，制取所需的中温热源。在蒸汽直接供热流程转入热泵供热流程的初期，由于蒸发器冷剂水中混入了稀溶液，所以需要打开蒸发器冷剂水旁通阀，进行冷剂水再生处理，直到冷剂水比重合格。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在以往蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在溶液泵出口管与冷剂水液囊之间增设一稀溶液旁通管，并在其上设置一稀溶液旁通阀；在冷凝器冷剂水进蒸发器U型管上增设一冷凝器冷剂水切换球阀，同时在冷凝器冷剂水切换球阀前的冷凝器冷剂水进蒸发器U型管与吸收器筒体底部之间增设一冷凝器冷剂水旁通管，并在其上设置一冷凝器冷剂水旁通阀。可实现两种功能：一种在外部条件正常情况下提取余热水热量制取所需的中温热源；另一种在外部条件发生余热水断水非正常情况下，只需通过机组本身的阀门切换，热泵机组就可从原来的供热流程转换到蒸汽直接供热流程，在没有余热热量加入情况下，制取出所需的中温热源。操作非常简便，解决了以往余热水断水情况下，热泵机组只能停机无法制取所需中温热源的重大问题，避免了对生产工艺或生活造成的不利影响。由于热泵自身实现了余热水断水情况时仍能制取中温热源，系统就不需设置备用的换热器，也就减小了系统投资成本。所以，本实用新型还具有非常好的经济效益。

附图说明

图1为以往蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。

图2为本实用新型带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组流程示意图。

图中：

蒸汽发生器1

冷凝器2

溶液热交换器3

蒸发器4

吸收器5

稀溶液液囊6

溶液泵出口管7

溶液泵8

冷剂水液囊9

冷剂泵10

冷剂水取样阀11

蒸发器冷剂水旁通阀12

蒸发器冷剂水调节阀13

U型管14

稀溶液旁通管15

稀溶液旁通阀16

冷凝器冷剂水旁通管17

冷凝器冷剂水旁通阀18

冷凝器冷剂水切换球阀19。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型是在以往蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组基础上，在溶液泵出口管7与冷剂水液囊9之间增设一稀溶液旁通管15，并在其上设置一稀溶液旁通阀16；在冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管14上增设一冷凝器冷剂水切换球阀19，同时在该冷凝器冷剂水切换球阀19前的冷凝器冷剂水进蒸发器的U型管14与吸收器5筒体底部之间增设一冷凝器冷剂水旁通管17，并在其上设置一冷凝器冷剂水旁通阀18。

热泵机组外部条件（指蒸汽、余热水、热水条件）正常情况下，稀溶液旁通阀16、冷凝器冷剂水旁通阀18处于关闭状态，冷凝器冷剂水切换球阀19处于开启状态，热泵机组仍然按以往的供热流程运行。

当外部条件发生余热水断水非正常情况下，稀溶液旁通阀16、冷凝器冷剂水旁通阀18处于开启状态，冷凝器冷剂水切换球阀19处于关闭状态，热泵机组按本实用新型的蒸汽直接供热流程运行。 此时，蒸汽仍然进入蒸汽发生器1浓缩溶液放热而变成凝结水流出，热水仍然先进入吸收器5再进入冷凝器2，热水在冷凝器2中吸收来自蒸汽发生器1冷剂蒸汽的凝结热量而升温，凝结后的冷剂水经冷凝器冷剂水旁通管17直接进入吸收器筒体底部，与吸收器5内淋下的浓溶液混合成为稀溶液，稀溶液由溶液泵8送入蒸汽发生器1内浓缩，蒸汽发生器1发生出来的冷剂蒸汽进入冷凝器2凝结，上述过程不断循环进行，在没有余热热量加入的条件下，用蒸汽直接供热方式制取出所需的中温热源。由于余热水断水，没有余热热量加入，蒸发器4内就蒸发不出冷剂蒸汽供吸收器5浓溶液吸收，但吸收器传热管内有比浓溶液温度低的热水流过，所以，淋在吸收器5传热管外的浓溶液浓度不变而温度会降低，使吸收压力降低，蒸发压力也就降低，蒸发器4传热管内存的未放空的余热水的热量就会被吸走而温度降低，为防止蒸发器传热管冻管，通过稀溶液旁通管15将部分稀溶液旁通入冷剂水液囊9中，冷剂水温度就会提升，由冷剂泵10将混入溶液的冷剂水送入蒸发器传热管表面，蒸发器传热管表面温度升高，此循环与溶液循环同时在不断的进行，这样就杜绝了蒸发器冻管的潜在因素，保证了在余热水断水非正常情况下，带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组能够安全稳定运行。

当外部条件恢复正常时，即有余热水流过蒸发器传热管内时，带蒸汽直接供热的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组只需将上述中的阀门进行切换，就可按以往热泵供热流程运行，继续回收余热水的余热，制取所需的中温热源。在蒸汽直接供热流程转入热泵供热流程的初期，由于蒸发器冷剂水中混入了稀溶液，所以需要打开蒸发器冷剂水旁通阀，进行冷剂水再生处理，直到冷剂水比重合格。

以上方案适用于所述热泵机组可以是带冷剂热回收器的机组（图中所示）、也可以是带蒸汽凝水热回收器的机组、也可以是二段或二段以上机组（图中所示）。