一种供热设备的制作方法

本实用新型涉及供热领域，特别是涉及一种供热设备。

背景技术：

目前，燃料供暖的设备主要是锅炉，燃烧后产生的热量通过直接换热的方式满足建筑所需的热负荷，其效率一般在90％左右。虽然它在燃烧过程中直接排放的PM2.5很少，但其燃烧时产生的氮氧化物是形成PM2.5的关键因素。而且燃料燃烧产生的热量品位很高，而建筑热负荷所需的热量品位较低。所以，直接换热的方式难以高效地利用这种高品位热量。

现有提高燃料锅炉热效率的方法主要有显热回收法、冷凝热回收法和热泵热回收法，但即使在没有热损失的情况下，这些技术的一次能源效率最高也才是1.0。因此，在满足供热品位需求的前提下，需进一步提高燃料供热设备的效率，以减少燃料的消耗量，从而达到既节能又减少污染物排放的目的。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种供热设备，解决现有技术中燃料供热设备效率低、燃料消耗量大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种供热设备，其特征在于，包括：

第一换热器，所述第一换热器包括第一管程和第一壳程，所述第一壳程设有第一蒸气出口、第一溶液出口和第一溶液入口，所述第一换热器用于产生低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液和制冷剂蒸气；

第二换热器，包括第二管程和第二壳程，所述第二管程与回水连接，所述第二壳程包括第二溶液入口、第二溶液出口和第二蒸气入口，所述第二溶液入口与所述第一溶液出口连通，所述第二换热器用于低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液吸收制冷剂、成为高制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂浓溶液；

第三换热器，包括第三管程和第三壳程，所述第三管程与回水连接，所述第三壳程设有第三冷剂入口和第三冷剂出口，所述第三冷剂入口与所述第一蒸气出口连接，所述第三换热器用于冷凝制冷剂蒸气；

蒸发器，所述蒸发器的制冷剂入口与所述第三冷剂出口连接，所述蒸发器的制冷剂出口与所述第二蒸气入口连接，燃料燃烧产生的热量通过所述第一管程与所述蒸发器连通。

其中，还包括精馏器和溶液换热器，所述精馏器包括第四管程和第四壳程，所述第三冷剂入口通过所述第四壳程与所述第一蒸气出口连接，所述第一换热器与所述精馏器之间还设有回流通道，且所述精馏器与所述第一换热器为一体结构，所述第一溶液出口通过所述溶液换热器的高温侧与所述第二溶液入口连接，所述第二溶液出口通过所述第四管程与溶液换热器的低温侧入口连接，所述溶液换热器的低温侧出口与所述第一溶液入口连接；还包括第一控制阀、第二控制阀和旁通管，所述第一控制阀设于所述第三冷剂入口处，所述旁通管连接所述制冷剂蒸气与所述蒸发器，所述第二控制阀设于所述旁通管。

其中，还包括热回收器，所述第一管程的出口通过所述热回收器与所述蒸发器连接，所述第二管程和/或第三管程的入口通过所述热回收器与回水连接，用于回水吸收燃料燃烧产生的部分烟气余热。

其中，还包括回热器，所述蒸发器的制冷剂入口通过所述回热器的一侧与所述第三冷剂出口连接，所述蒸发器的制冷剂出口通过所述回热器的另一侧与所述第二蒸气入口连接。

其中，还包括第三控制阀和第四控制阀，所述第三冷剂出口还与所述第二蒸气入口连接，所述第三控制阀设于所述回热器和蒸发器之间，所述第四控制阀设于所述第三冷剂出口与所述第二蒸气入口连接处。

其中，所述热回收器为深度热回收装置。

其中，第一换热器、第二换热器、第三换热器和回热器、蒸发器、溶液换热器组成GAX循环或双效循环。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种供热设备，具有以下有益效果：

(1)燃料燃烧产生的热量通过第一、第二和第三换热器驱动蒸发器从环境空气中提取低位热量用于供暖，因此能够使燃料供暖的一次能源效率超过1.0，从而减少燃料的消耗量和污染物的排放；

(2)第二换热器中产生的浓溶液作为精馏器的冷却介质，这样可以合理利用溶液的温度品位，回收精馏的热量；

(3)燃烧产生的烟气在经过发生器后首先在热回收器中被回水吸收一部分余热，然后与环境空气混合后为蒸发器提供热量，这样不仅能够大量回收烟气中的余热、提高蒸发温度和设备性能，还可能会减少蒸发器的结霜；

(4)部分高温制冷剂蒸气可以经过旁通管进入蒸发器进行除霜，使设备在结霜后尽快恢复正常运行；而且利用这种方式除霜时该设备仍能够产生热量，为热用户供热；

(5)工况恶劣、原设备无法正常工作的情况下，可以打开第四控制阀阀、关闭第三控制阀阀，保证供热正常进行。

附图说明

图1为本实用新型一种供热设备的结构图；

图2为本实用新型一种供热方法的流程图；

图中，1、热回收器；2、第一换热器；3、精馏器；4、第二换热器；5、第一控制阀；6、第二控制阀；7、旁通管；8、回热器；9、第三控制阀；10、蒸发器；11、第四控制阀；12、第二换热器；13、溶液泵；14、第五控制阀；15、溶液换热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

全文中提到的“稀溶液”代表低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液，“浓溶液”代表高制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液。

如图1所示，本实用新型公开一种供热设备，包括：第一换热器2，所述第一换热器2包括第一管程和第一壳程，所述第一壳程设有第一蒸气出口、第一溶液出口和第一溶液入口，所述第一换热器2用于产生低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液和制冷剂蒸气；

第二换热器12，包括第二管程和第二壳程，所述第二管程与回水连接，所述第二壳程包括第二溶液入口、第二溶液出口和第二蒸气入口，所述第二溶液入口与所述第一溶液出口连通，所述第二换热器12用于低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液吸收制冷剂、成为高制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂浓溶液；

第三换热器4，包括第三管程和第三壳程，所述第三管程与回水连接，所述第三壳程设有第三冷剂入口和第三冷剂出口，所述第三冷剂入口与所述第一蒸气出口连接，所述第三换热器4用于冷凝制冷剂蒸气；

蒸发器10，所述蒸发器10的制冷剂入口与所述第三冷剂出口连接，所述蒸发器10的制冷剂出口与所述第二蒸气入口连接，燃料燃烧产生的热量通过所述第一管程与所述蒸发器10连通。

具体的，在第一壳程中通入制冷剂和吸收剂的混合溶液，第一管程中通入燃料燃烧产生的热量，经过换热后，产生的制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝产热，产生的低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液(简称稀溶液)在吸收器中吸收制冷剂产热，且两部分热量均与回水进行换热，用于满足建筑的热负荷。外部燃料燃烧产生的热量没有通过直接换热的方式传递给回水，而是通过第一、第二和第三换热器驱动蒸发器提取外部低位热量，这部分热量也进入到回水中，因此本实用新型的供热设备能够使燃料供暖的一次能源效率超过1.0，从而减少燃料的消耗量和污染物的排放。

其中，还包括精馏器3和溶液换热器15，所述精馏器3包括第四管程和第四壳程，所述第三冷剂入口通过所述第四壳程与所述第一蒸气出口连接，所述第一换热器2与所述精馏器3之间还设有回流通道，且所述精馏器3与所述第一换热器2为一体结构，所述第一溶液出口通过所述溶液换热器15的高温侧与所述第二溶液入口连接，所述第二溶液出口通过所述第四管程与溶液换热器15的低温侧入口连接，所述溶液换热器15的低温侧出口与所述第一溶液入口连接；还包括第一控制阀5、第二控制阀6和旁通管7，所述第一控制阀5设于所述第三冷剂入口处，所述旁通管7连接所述制冷剂蒸气与所述蒸发器10，所述第二控制阀6设于所述旁通管7。精馏器3用于提高制冷剂蒸气的纯度。精馏器3可与第一换热器2分开设置，所述精馏器3与所述第一换热器2为一体结构，即精馏器3可以设置于第一换热器2的内部，以减少热量损失。稀溶液吸收制冷剂产热后生成的浓溶液(高制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液，简称浓溶液)温度较低，因此将其通入精馏器中作为冷却介质，这样可以合理利用溶液的温度品位，回收精馏的热量。当蒸发器10结霜时，控制阀5和6的开度，使精馏器3出口的部分高温制冷剂蒸气经过旁通管7进入蒸发器10进行除霜，而且这个过程中本设备仍能正常产热。除霜结束后，再将阀门5和6调整回原来的状态。

其中，还包括热回收器1，所述第一管程的出口通过所述热回收器1与所述蒸发器10连接，所述第二管程和/或第三管程的入口通过所述热回收器1与回水连接，用于回水回收燃料燃烧产生的烟气中的余热。具体的，外部燃料燃烧产生的烟气带着热量先进入第一管程，再进入热回收器1与回水换热，最后烟气与环境空气混合后为蒸发器提供热量。因此，本实用新型梯级、深度利用燃料燃烧后的热量作为热源进行多次换热，能量利用率高。

其中，所述热回收器1与所述第二管程和/或第三管程的连接关系为串联、并联的任意组合。具体的，列出以下几种方案：热回收器1分别与第二换热器2、第三换热器4并联，热回收器1与第二换热器2、第三换热器4串联，热回收器1与第二换热器2、第三换热器4混联等连接方式。如图1所示，为热回收器1与第二换热器2、第三换热器4串联的连接方式。

其中，还包括回热器8，所述蒸发器10的制冷剂入口通过所述回热器8的一侧与所述第三冷剂出口连接，所述蒸发器10的制冷剂出口通过所述回热器8的另一侧与所述第二蒸气入口连接。

其中，还包括第三控制阀9和第四控制阀11，所述第三冷剂出口还与所述第二蒸气入口连接，所述第三控制阀9设于回热器8和蒸发器10之间，所述第四控制阀11设于所述第三冷剂出口与所述第二蒸气入口连接处，在第二壳程的稀溶液入口处还设有第五控制阀14。如图1所示，当工况恶劣、上述工作流程无法正常运行的情况下，可以打开第四控制阀11、关闭第三控制阀9，使回热器8和蒸发器10停止工作；冷凝之后的制冷剂也直接从第三换热器4流到第二换热器12，与从第五控制阀14流入的稀溶液混合后在溶液泵13的作用下返回第一换热器2。这样使整个设备接近于传统的燃料锅炉，因此可以通过直接换热的方式满足建筑的热负荷，能够保证恶劣工况下供热过程正常进行。

其中，所述热回收器1为深度热回收装置(申请号CN201410374397.0中的锅炉烟气深度热回收装置)。深度热回收装置与普通的热回收器相比还具有位于热回收器1的底部的热回收器1凝水槽和热回收器1排水口。还包含串联布置的N级热回收装置，其中N≥1；每级热回收装置均包含热回收烟气入口、喷淋水入口、喷嘴、热回收器1、热回收烟气出口、烟气凝水槽、烟气凝水管、热回收集水槽、热回收排水管、热回收空气入口和热回收空气出口；每级热回收装置中，所述的喷嘴、热回收器1、热回收集水槽和热回收排水管从上到下依次布置；烟气凝水槽和烟气凝管水依次布置在热回收器1的底部；

热回热器1烟气出口与第一级热回收烟气入口相连，每级热回收烟气出口与下级热回收烟气入口相连，第N级热回收烟气出口与外界相通；每级热回收空气入口与下级热回收空气出口相连；

第N级热回收空气入口与外界相通，第一级热回收空气出口与第一管程入口相连；每级热回收排水管与下级热回收集水槽相连，第N级热回收排水管与外界相通，第一级热回收装置之后的每级热回收排水管还与本级的喷淋水入口相连。

其中，第一换热器2、第二换热器12、第三换热器4和回热器8、蒸发器10、溶液换热器15组成GAX循环或双效循环。具体的，第一换热器2、第二换热器12、第三换热器4和回热器8、蒸发器10、溶液换热器15组成单效吸收式循环，而改变第一和第二换热器的结构可以将此循环变为GAX循环(廖健敏,杜垲.氨水吸收式制冷GAX循环性能分析[D].南京:东南大学,2004.)、双效循环(余珏,张国强,郝小礼.双效吸收式制冷系统稳态仿真研究[J].制冷与空调(北京),2005,5(3):24-28.)等。

如图2所示，本实用新型一种供热设备的一种供热方法，包括：在第一壳程中通入吸收剂和制冷剂的混合溶液，燃料燃烧产生的热量通过第一管程给蒸发器提供驱动力，并与第一壳程中的吸收剂和制冷剂的混合溶液换热，在第一壳程中生成的稀溶液通入第二溶液入口，生成的制冷剂蒸气通入第三冷剂入口；

回水通入第二管程和第三管程；

第三管程中的回水与第三壳程中的制冷剂换热，冷凝后的制冷剂经过节流进入蒸发器吸收外界热量，从而成为制冷剂蒸气并升温；

所述制冷剂蒸气被第二壳程的稀溶液吸收，这个过程中产生的热量被第二管程的回水所吸收；

第二管程和第三管程的出口用于给外界供水。

本实用新型公开的一种供热方法，燃料燃烧产生的热量提供给第一换热器，以驱动蒸发器从环境空气中提取低位热量，因此能够使燃料供暖的一次能源效率超过1.0，从而减少燃料的消耗量和污染物的排放。

其中，还包括精馏器和溶液换热器，所述第一壳程产生的制冷剂蒸气还经过精馏器进行提纯，经第二管程排出的高制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂浓溶液通入第四管程，用作精馏器的冷却介质，第一壳程产生的低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液与通过第四管程后的高制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂浓溶液在溶液换热器中进行换热；还包括第一控制阀和第二控制阀，当蒸发器结霜时，控制第一控制阀和第二控制阀的开度，使精馏器出口的部分高温制冷剂蒸气经过旁通管进入蒸发器进行除霜。

其中，还包括热回收器和回热器，所述回水经过第二管程和第三管程之前，还包括回水通过热回收器与燃料燃烧产生的烟气余热进行换热，经过换热后的烟气与室外空气混合为蒸发器提供热量；由蒸发器排出的气态制冷剂在与由第三冷剂出口排出的液态制冷剂换热后，通入第二蒸气入口；还包括第三控制阀和第四控制阀，当出现故障时，打开第四控制阀，关闭第三控制阀，回热器和蒸发器停止工作，冷凝后的制冷剂从第三换热器通入第二换热器，与第二壳程的低制冷剂浓度的制冷剂-吸收剂稀溶液混合放热。

本实用新型公开一种换热设备，燃料燃烧产生的热量通过第一、第二和第三换热器驱动蒸发器从环境空气中提取低位热量用于供暖，因此能够使燃料供暖的一次能源效率超过1.0，从而减少燃料的消耗量和污染物的排放；利用第一换热器将制冷剂和吸收剂的混合溶液分离为第三换热器需要的制冷剂蒸气和第二换热器需要的稀溶液；第二换热器中产生的浓溶液作为精馏器的冷却介质，这样可以合理利用溶液的温度品位，回收精馏的热量；燃烧产生的烟气在经过发生器后首先在热回收器中被回水吸收一部分余热，然后与环境空气混合后为蒸发器提供热量，这样不仅能够大量回收烟气中的余热、提高蒸发温度和设备性能，还可能会减少蒸发器的结霜；梯级、深度利用燃料燃烧的热量，以达到最高的能量利用效率；部分高温制冷剂蒸气可以经过旁通管进入蒸发器进行除霜，使设备在结霜后尽快恢复正常运行，利用这种方式除霜时该设备仍能够产生热量，为用户供热；工况恶劣、原设备无法正常工作的情况下，可以打开第四控制阀、关闭第三控制阀，保证供热正常进行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。