专利名称：吸收式供热系统以及供热方法
技术领域：
本发明涉及一种热能工程领域的供热技术，特别涉及一种由两个单元 组成的吸收式供热系统以及供热方法。
背景技术：
请参阅图1所示，现有的吸收式热泵循环供热系统主要包括内设发生 换热器110的发生器11、内设冷凝换热器120的冷凝器12、内设蒸发换热 器130的蒸发器13和内设吸收换热器140的吸收器14,另外还有作为辅助 设备的吸收溶液自换热器150、吸收溶液泵以及节流器(图中未示)等。发 生器11和冷凝器12通过蒸气通路19相连，蒸发器13和吸收器14通过蒸 气通路18相连。吸收溶液通过吸收溶液管道16和15在发生器11和吸收 器14之间进行循环。
现有的吸收式热泵循环供热系统的工作过程包括(1)利用驱动热源 (如水蒸气、热水及燃气等)在发生器11中加热从吸收器14输送来的具有 一定浓度的溴化锂溶液，并使溴化锂溶液中的水蒸发出来，形成的浓溴化 锂溶液循环到吸收器14中。(2 )水蒸气通过蒸气通路19进入冷凝器12中， 又被冷凝换热器120中的冷却工质冷凝成冷凝水。(3)该冷凝水经冷凝水 管道17进入蒸发器13中，在蒸发换热器130中通入同一或另一驱动热源， 使来自冷凝器的冷凝水变为水蒸气。(4 )上述的水蒸气通过蒸气通路18进 入发生器14,被来自发生器ll中的浓溴化锂溶液吸收并产生吸收热，同时 溴化锂溶液的浓度降低，低浓度的溴化锂溶液循环至发生器11中，所述的 吸收热被用于加热换热器140内的工质(一般为水)，使该工质温度提高， 作为比上述驱动热源更高品位的热能向外输出(当工质为水时，可以水蒸 气的形式输出)，达到该吸收式热泵循环供热系统向外输出热能的目的。
以上所述的现有的吸收式热泵循环系统，为实现发生器ll中对溴化锂 溶液进行浓缩，必须通过发生换热器110对溴化锂溶液进行加热，以得到高浓度的溴化锂溶液，所以该热泵循环系统必须在发生器投入来自外部的 高温热源即驱动热源。这不仅限制了该热泵循环系统的供热系数的提高， 还在热源资源缺乏的地区，限制了该热泵循环系统的应用。
发明内容
题，而提供一种吸收式供热系统以及供热方法，所要解决的技术问题是使其 采用两个单元实现吸收式对外供热，简化供热系统结构，更加适于实用，且 具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据
本发明提出的一种吸收式供热系统，其包括发生器，其内设有发生换热 器，该发生器内填充有吸收溶液；吸收器，其内设有吸收换热器，该吸收 器内填充有吸收溶液；以及蒸汽通道，连通所述的发生器和所述的吸收器；浓度。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 优选的，本发明实施例的吸收式供热系统，其还包括吸收溶液输送装
置，连接于所述的发生器和所述的吸收器，用于在发生器和吸收器之间输
送吸收溶液。
优选的，本发明实施例的吸收式供热系统，其中所述的吸收溶液是由 工质和吸收剂组成，所述工质为水、曱醇和乙醇其中之一或几种物质的混 合物；所述吸收剂为LiBr、 LiCl、 LiN03、 ZnCh和CaCh其中之一或几种物 质的混合物。
优选的，本发明实施例的吸收式供热系统，其中所述的吸收器置于发 生器内部，或者发生器置于所述的吸收器内部。
优选的，本发明实施例的吸收式供热系统，其中所述的发生器和吸收 器具有一个共用的侧壁，所述的蒸汽通道为开i殳在该侧壁上的通孔。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种吸收式供热方法，其采用上述的吸收式供热系统，该方法 包括在发生器中，用低温热源加热低浓度吸收溶液并产生工质蒸汽；将上述工质蒸汽通过蒸汽通道输送至吸收器中，所述工质蒸汽被吸收器中的
高浓度吸收溶液所吸收，释放出高温的吸收热；以及在吸收器中进行换热， 将上述的吸收热向外输出。
优选的，本发明实施例的吸收式供热方法，其还包括当发生器中的 吸收溶液浓度与吸收器中的吸收溶液浓度之差小于预设值时，停止加热发 生器中的吸收溶液；将发生器中的吸收溶液输送至吸收器中；冷却吸收器 中的吸收溶液使其产生吸收剂结晶；将吸收器中的上清液输送至发生器中。
优选的，本发明实施例的吸收式供热方法，其中所述的发生器和吸收 器内的压力是相同的。
优选的，本发明实施例的吸收式供热方法，其中所述的吸收器中的吸 收溶液为々包和溶液。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本发明提出的供热系统与现有的吸收式供热系统相比，结构简单，便 于制造和维护。另外，发生器和吸收器内的吸收溶液的浓度差可以保持较 大的值，从而可以使对外输出的热源品位提高得更多，即可获取更大的温 升。本发明的供热系统以及供热方法，由于其不设蒸发器和冷凝器，其仅 有一个低温热源投入过程和一个高温热源输出过程而没有冷却过程，因而 具有明显高于现有吸收式热泵循环系统的供热系数。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的丰支佳实施例 并配合附图详细i兌明如后。
图l是现有的吸收式热泵循环系统的流程图。
图2是本发明实施例1的吸收式供热系统的结构示意图。
图3是本发明实施例2的吸收式供热系统的结构示意图。
图4是本发明实施例3的吸收式供热系统的结构示意图。
图5是本发明实施例4的供热方法中吸收溶液再生过程的流程图。
具体实施例方式
6为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的吸收式供热系统其具 体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图2所示，是本发明实施例1的吸收式供热系统的结构示意图。 本供热系统包括发生器21、吸收器22、蒸汽通道23以及送液泵24。所 述的发生器21内填充有吸收溶液，该吸收溶液由工质和吸收剂组成。在发 生器21内设有发生换热器25,该发生换热器25连接外部低温热源，用于 加热吸收溶液。所述的吸收器22内填充有吸收溶液，其工质和吸收剂与发 生器21中的吸收溶液相同，但是其吸收剂浓度高于发生器21中吸收溶液 的吸收剂浓度，较佳的，其吸收器22中的吸收溶液为饱和溶液(或者过饱 和溶液，即共存有吸收剂结晶)。在吸收器22中设有吸收换热器26，该吸 收换热器26用于将吸收器22中的吸收热传给吸收换热器26中的外部工质 (水，或者热媒)以供用户使用。所述的蒸汽通道23连接于所述的发生器 21和吸收器22,用于将发生器21中产生的工质蒸汽输送到吸收器22中。 所述的送液泵24通过管道连接于所述的发生器21和吸收器22，用于在发 生器21和吸收器22之间输送吸收溶液。本实施例的吸收式供热系统的工 作过程是，外部低温热源通过发生换热器21加热发生器21中的吸收溶液， 使其产生工质蒸汽，该蒸汽通过蒸汽管道23进入到吸收器中(如图中虚线 所示)，由于吸收器22中的吸收溶液的浓度高于发生器21中吸收溶液的浓 度，所以在等压条件下，吸收器22中的吸收溶液可以在更高的温度下吸收 来自于发生器21的工质蒸汽，从而在该更高的温度下释放出吸收热。在吸 收换热器22中通入外部工质与吸收溶液进行热交换，/人而可以将上述的吸 收热带出吸收器，从而达到向外供热的目的。上述的吸收溶液中，所述工 质为水、曱醇和乙醇其中之一或几种物质的混合物；所述吸收剂为LiBr、 LiCl、 LiN03、 ZnCl2和CaCl2其中之一或几种物质的混合物。
请参阅图3所示，是本发明实施例2的吸收式供热系统的结构示意图。 本供热系统包括发生器31、吸收器32、蒸汽通道33以及送液泵34,上 述各个部件的作用与实施例l相同。所述的发生器31内填充有吸收溶液， 并设有发生换热器35。所述的吸收器32内填充有吸收溶液，其吸收剂浓度 高于发生器31中吸收溶液的吸收剂浓度，吸收器32内设有吸收换热器26。所述的发生器31和吸收器32具有共用的顶板和侧壁37，该侧壁37为绝热 壁，阻止发生器31与吸收器32之间发生热交换。在该侧壁37的上部开设 有通孔作为蒸汽通道37，用于使发生器31产生的工质蒸汽流动到吸收器 32中，并被其中的高浓度吸收溶液所吸收。吸收器33中产生的吸收热由吸 收换热器36中的外部工质输出，从而达到供热的目的。
请参阅图4所示，是本发明实施例3的吸收式供热系统的结构示意图。 本供热系统包括发生器41、吸收器42、蒸汽通道43以及送液泵44,上 述各个部件的作用与实施例1相同。所述的发生器41内填充有吸收溶液， 并设有发生换热器45。所述的吸收器42内填充有吸收溶液，其吸收剂浓度 高于发生器41中吸收溶液的吸收剂浓度，吸收器42内设有吸收换热器46。 本实施例中的发生器41置于吸收器42之内，所以保持发生器41为敞口状 态，即可使其所产生的工质蒸汽流动到吸收器42中的吸收溶液的表面，从 而被该吸收溶液所吸收，并释放吸收热，通过吸收换热器46将该吸收热向 外输出，实现供热的目的。图中所示的发生器41与吸收器42的通过管道 相连，用于将发生器41中的吸收溶液输送到发生器42中，在该管道上设 有阀门47用于控制管道的导通和关闭。所述的送液泵44也连接于所述的 发生器41和吸收器42，用于将吸收器42上部的吸收溶液输送到位置较高 的发生器41中。
可选的，实施例3的供热系统的结构不变，在发生器41中填充高浓度 的吸收溶液，在吸收器42中填充低浓度的吸收溶液，通过在吸收换热器42 中通入外部低温热源，则可以使发生换热器45向外供热。
本发明的实施例4还提供一种供热方法，其采用实施例1或者2所示 的吸收式供热系统实现。该方法包括用外部低温热源通过发生换热器加 热发生器中的低浓度吸收溶液，使其产生工质蒸汽；该工质蒸汽通过蒸汽 通道进入到吸收器中；在吸收器中，来自发生器的工质蒸汽被高浓度的吸 收溶液所吸收，并释放出吸收热。由于吸收器中的吸收溶液浓度高于发生 器中的吸收溶液浓度，所以在吸收器和发生器内压力相等的情况下，吸收 器中的吸收溶液可实现在比发生器吸收溶液更高的温度下吸收工质蒸汽并 释放出吸收热。通过吸收换热器中的外部工质将上述的吸收热输送至外部 用户，从而达到供热的目的。此时，由于在上述过程中，吸收器的工作温度高于发生器的工作温度，可以实现从吸收换热器输出的外部工质温度高 于发生换热器输入的外部低温热源的温度，从而可以提供更高品位的热量。 根据本实施例的供热方法，从外部投入的低温热源的温度与向外部提供的 高温热源的温度之差即温升与发生器吸收溶液和吸收器吸收溶液的浓度之 差有关。该浓度差越大，则温升越大。随着供热过程的进行，吸收器中的 吸收溶液由于不断地吸收工质蒸汽而浓度逐渐降低，而发生器中的吸收溶 液，由于工质不断地-故蒸发，其浓度逐渐升高，因而吸收器吸收溶液与发 生器吸收溶液的浓度差会逐渐减小。当上述浓度差小于一定预设数值时，
则停止供热。此时，需要进行吸收溶液的再生过程。请参阅图5所示，将 发生器中的吸收溶液通过送液泵输送到吸收器中，然后在发生器中通入低 温冷量，使吸收器中的吸收溶液降温，随着温度的降低吸收器中的吸收溶 液将达到饱和状态，当温度进一步降低时，吸收溶液中的吸收剂会形成结 晶并沉积在吸收器的底部，而上清液的吸收剂浓度会随之降低。当吸收器 内的吸收溶液的温度进而降低到一定程度，吸收器底部沉积有大量结晶， 且上清液的吸收剂浓度降低到一定值时，即可停止冷却，并将上清液通过 送液泵输送至发生器中。至此，吸收器中的吸收溶液浓度得到了提高而发 生器中的吸收溶液浓度得到了降低，从而完成吸收溶液的再生过程，此后 即可进行下一次的供热过程。由于吸收溶液的比热叙艮小，其冷却量较小， 又由于吸收剂的结晶热比工质的蒸发热小得多，所以吸收溶液再生过程只 需少量的冷量即可完成。本实施例中所述工质为水、曱醇和乙醇其中之一 或几种物质的混合物；所述吸收剂为LiBr、 LiCl、 LiN03、 ZnCl2和CaCl2其 中之一或几种物质的混合物。
实例
本实例采用实施例4的供热方法，以饱和温度为75。C的湿蒸汽作为外 部低温热源。吸收溶液采用水为工质，溴化锂为吸收剂，发生器中吸收溶 液的LiBr起始质量浓度为56%, LiBr终止质量浓度为58°/ 。吸收器中吸收 溶液的LiBr起始质量浓度为71%,在吸收过程中吸收器的工作温度通过外部工质与吸收溶液的换热始终保持在ll(TC左右。由于本实例在吸收器底部 始终保有LiBr结晶，在吸收过程中该结晶不断地溶解，因而吸收器中吸收 溶液的LiBr质量浓度始终保持在ll(TC饱和溶解状态的71%左右。吸收过 程中释放出的110°C吸收热通过外部工质由吸收换热器向外部提供。
当发生器中吸收溶液的LiBr质量浓度增至58%左右时，吸收器的工作 温度会开始呈下降趋势，此时即结束吸收过程并开始再生过程。首先，启 动送液泵将发生器中的吸收溶液输送至吸收器，接着对吸收器中的吸收溶 液进4于冷却。本实例采用-15'C的不冻液作为冷量供应源，将该不冻液通入 吸收换热器以冷却吸收器中的吸收溶液。本实例的不冻液冷量由压缩式制 冷循环系统提供，所采用压缩式制冷循环以15。C的冷却水为冷凝器的冷源， 其制冷系数(C0P)为3. 0以上。在吸收溶液温度降至-15。C并完成LiBr结 晶的沉降分离之后，启动送液泵将吸收器中的上清液送至发生器，该上清 液的LiBr质量浓度为-15。C下的饱和溶解度，即56%左右。本实例的供热系 数约为0. 80。
比较例
采用如图1所示的现有吸收式热泵循环系统进行供热，以饱和温度为 75。C的湿蒸汽作为蒸发器和发生器的驱动热源(即外部低温热源)，以15 。C的冷却水作为冷凝器的冷源。吸收溶液采用水为工质，溴化锂为吸收剂， 发生器中吸收溶液的LiBr质量浓度为62%，吸收器中吸收溶液的LiBr质量 浓度为58%。在此条件下吸收器释;^文出ll(TC的吸收热，通过外部工质由吸 收换热器向外部提供。本比较例的供热系数约为0.47。
上述实例及比较例的的供热系数定义如下
供热系数=通过吸收换热器向外部提供的热量/ (所投入外部低温热源 的热量+用于吸收溶液再生所需的冷量)
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但
10凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1、一种吸收式供热系统，其特征在于其包括发生器，其内设有发生换热器，该发生器内填充有吸收溶液；吸收器，其内设有吸收换热器，该吸收器内填充有吸收溶液；以及蒸汽通道，连通所述的发生器和所述的吸收器；发生器中吸收溶液的吸收剂浓度低于吸收器中吸收溶液的吸收剂浓度。
2、 根据权利要求1所述的吸收式供热系统，其特征在于其还包括吸收 溶液输送装置，连接于所述的发生器和所述的吸收器，用于在发生器和吸 收器之间输送吸收溶液。
3、 根据权利要求1所述的吸收式供热系统，其特征在于其中所述的吸 收溶液是由工质和吸收剂组成，所述工质为水、甲醇和乙醇其中之一或几 种物质的混合物；所述吸收剂为LiBr、 LiCl、 LiN03、 ZnCh和CaClz其中之 一或几种物质的混合物。
4、 根据权利要求1所述的吸收式供热系统，其特征在于其中所述的吸 收器置于发生器内部，或者发生器置于所述的吸收器内部。
5、 根据权利要求1所述的吸收式供热系统，其特征在于其中所述的发 生器和吸收器具有一个共用的侧壁，所述的蒸汽通道为开设在该侧壁上的 通孔。
6、 一种吸收式供热方法，其特征在于其采用权利要求l所述的吸收式 供热系统，该方法包括在发生器中，加热低浓度吸收溶液并产生工质蒸汽； 将上述工质蒸汽通过蒸汽通道输送至吸收器中，所述工质蒸汽被吸收 器中的高浓度吸收溶液所吸收，释放出高温的吸收热；以及 在吸收器中进^f亍换热，将上述的吸收热向外输出。
7、 根据权利要求6所述的吸收式供热方法，其特征在于其还包括当发生器中的吸收溶液浓度与吸收器中的吸收溶液浓度之差小于预设 值时，停止加热发生器中的吸收溶液；将发生器中的吸收溶液输送至吸收器中；冷却吸收器中的吸收溶液使其产生吸收剂结晶； 将吸收器的上清液输送至发生器中。
8、 根据权利要求6所述的吸收式供热方法，其特征在于其中所述的发 生器和吸收器内的压力是相同的。
9、 根据权利要求6所述的吸收热供热方法，其特征在于其中所述的吸 收器中的吸收溶液为饱和溶液。
全文摘要
本发明关于一种吸收式供热系统和供热方法。该供热系统包括发生器，其内设有发生换热器，该发生器内填充有吸收溶液；吸收器，其内设有吸收换热器，该吸收器内填充有吸收溶液；蒸汽通道，连通所述的发生器和所述的吸收器；发生器内的吸收溶液浓度低于吸收器中吸收溶液的浓度；以及吸收溶液输送装置，连接于所述的发生器和所述的吸收器，用于在发生器和吸收器之间输送吸收溶液。通过外部热源加热发生器中的低浓度吸收溶液，产生工质蒸汽，在吸收器中所述工质蒸汽被高浓度的吸收溶液吸收，在高温下释放吸收热，从而可输出高品位的热。本发明的供热系统和供热方法具有结构简单和供热系数高的优点。
文档编号F25B15/06GK101586890SQ200810112010
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者苏庆泉 申请人:苏庆泉