一种自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵
技术领域
本实用新型涉及一种换热设备，特别涉及一种自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵。
背景技术
工业领域很多装置在生产过程中产生大量的150℃以下的中温废热，这些中温废热通常以乏汽、废水、烟气、化工中间产物、燃油等形式存在，由于其品味低、腐蚀性、可燃性等因素无法直接使用而白白浪费掉；不仅如此，为满足工艺要求还可能需要设置专门的换热设备将这些中温废热冷却到一定温度，另一方面很多的工艺过程还需要用到蒸汽。因此，升温型吸收式热泵广泛用于回收中温废热作为驱动，在供给冷却水的条件下制取比中温废热温度更高的热水或蒸汽供生产使用。在制取蒸汽时，通常做法是设置汽水分离器，汽水分离器的热水经循环泵输送到吸收器传热管内吸热升温，然后进入汽水分离器通过压力和温度的降低闪蒸出蒸汽，闪蒸出的蒸汽供给蒸汽用户，这种方式热水的过热度小，热水循环量大，循环泵的电耗较高，另外热水出吸收器后处于气液两相状态，流动不稳定，在进汽水分离器之间的管路及进入汽水分离器后容易产生震动。
实用新型内容
(一)实用新型目的
本实用新型的目的是提供一种自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵，以提供一种省电、稳定的汽水分离流程。
(二)技术方案
为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵，包括蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器、溶液换热器和汽水分离器；所述蒸发器与所述吸收器连通，所述发生器与所述冷凝器连通；所述溶液换热器用于所述发生器与所述吸收器之间换热；吸收器换热管入口与汽水分离器下降管连通，汽水分离器进料管与吸收器换热管出口连通；所述汽水分离器放置的高度高于所述吸收器放置的高度；热水在所述吸收器的换热管内和所述汽水分离器之间自然循环流动。
进一步地，蒸发器换热管与发生器换热管串联或并联。
进一步地，所述蒸发器中设置有蒸发器布液装置，所述蒸发器布液装置与冷凝器壳体出口连通；所述吸收器中设置有吸收器布液装置，所述吸收器布液装置与发生器壳体出口连通；所述发生器中设置有发生器布液装置，所述发生器布液装置与吸收器壳体出口连通。
进一步地，第一泵，所述第一泵设置在发生器壳体出口与吸收器壳体入口之间，所述第一泵的入口与所述发生器壳体出口连通，所述第一泵的出口与所述发生器布液装置连通。
进一步地，第二泵，所述第二泵设置在所述冷凝器壳体出口与所述蒸发器壳体入口之间，所述第二泵的入口与所述冷凝器壳体出口连通，所述第二泵的出口与所述蒸发器布液装置连通。
进一步地，还包括冷却塔；冷却塔出口与冷却水输入口连通，冷却塔入口与冷却水排出口连通。
进一步地，所述冷却塔内设置有冷却塔布液装置，所述冷却塔布液装置与所述冷却水排出口连通。
进一步地，还包括：第三泵，所述第三泵的入口与所述冷却塔出口连通，所述第三泵的出口与所述冷却水输入口连通。
进一步地，所述第一泵为屏蔽泵；所述第二泵为屏蔽泵。
进一步地，所述溶液换热器用于第一管路和第二管路之间的换热；所述第一管路为吸收器壳体入口与发生器壳体出口连接的管路；所述第二管路为吸收器壳体出口与发生器壳体入口连接的管路。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
与常规的升温型吸收式热泵机组+循环泵+闪蒸罐的运行方式相比，这种热水侧自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵省去了循环泵的电耗，节省了安装空间，避免了高温热水进入闪蒸罐可能引起的震动，是一种很好的改进方式。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施例的换热机组的结构示意图。
附图标记：
1：蒸发器；11：蒸发器换热管；13：蒸发器壳体入口；14：蒸发器壳体出口；2：吸收器；21：吸收器换热管入口；22：吸收器换热管出口；23：吸收器壳体入口；24：吸收器壳体出口；3：发生器；31：发生器换热管；33：发生器壳体入口；34：发生器壳体出口；4：冷凝器；41：冷凝器冷凝管入口；42：冷凝器冷凝管出口；43：冷凝器壳体入口；44：冷凝器壳体出口；5：汽水分离器；51：汽水分离器进料管；52：汽水分离器下降管；53：蒸汽出口；54：排污管；55：补水管；61：热媒输入口；62：热媒排出口；71：冷却水输入口；72：冷却水排出口；81：蒸发器布液装置；82：吸收器布液装置；83：发生器布液装置；84：冷却塔布液装置；9：溶液换热器；101：第一泵；102：第二泵；103：第三泵；20：冷却塔；201：冷却塔入口；202：冷却塔出口。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
在附图中示出了根据本实用新型实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
图1是根据本实用新型一实施例的换热机组的结构示意图。
如图1所示，在本实用新型一实施例的一个实施方式中，提供了一种升温型吸收式热泵，包括蒸发器1、吸收器2、发生器3、冷凝器4、溶液换热器9和汽水分离器5；蒸发器1与吸收器2连通，发生器3与冷凝器4连通，溶液换热器9用于发生器3与吸收器2之间换热，吸收器换热管入口21与汽水分离器下降管52连通，汽水分离器进料管51与吸收器换热管出口22连通，汽水分离器5放置的高度高于吸收器2放置的高度，热水在吸收器的换热管内和汽水分离器5之间自然循环流动。一般的升温型吸收式热泵在吸收器内产生热水后，通过泵打到一个汽水分离器内由于压力降低闪蒸出蒸汽，本实用新型涉及的吸收式热泵吸收器2换热管内热水通过汽水分离器进料管51和汽水分离器下降管52与汽水分离器5连接，吸收器2在下部，气液分离器5在上部，吸收器2换热管内的热水吸收吸收器2换热管外溴化锂溶液的热量后变成气液两相状态，经汽水分离器进料管51进入汽水分离器5分离出蒸汽，产生的蒸汽供给蒸汽用户，分离后的热水经汽水分离器下降管52继续进入吸收器2换热管内吸热，热水在吸收器2换热管和汽水分离器5自然循环流动的动力与吸收器2换热管和汽水分离器5内热水的高度差、密度差有关。与常规的升温型吸收式热泵机组+循环泵+闪蒸罐的运行方式相比，这种热水侧自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵省去了循环泵的电耗，节省了安装空间，避免了高温热水进入闪蒸罐可能引起的震动，是一种很好的改进方式。
该热泵产蒸汽的方式是通过热水在吸收器2和汽水分离器5之间自然循环的工艺，省去了传统的用泵强制循环闪蒸的流程的循环泵，节省了水泵的电耗，避免了管路或汽水分离器的震动，节省了安装空间，有更好的节能效果和经济效益。
在一可选实施例中，汽水分离器5设置有蒸汽出口，用于将分离出的蒸汽供给蒸汽用户。
在一可选实施例中，汽水分离器5还可以包括排污管54和补水系统。
在一可选实施例中，补水系统可以包括补水管55和补水阀。
在一可选实施例中，补水系统可以包括补水管55和补水泵。
汽水分离器5带有液位计和补水阀或补水泵，通过液位计控制补水阀的开度或补水泵的频率或启停。
在一可选实施例中，蒸发器换热管11与发生器换热管31串联。
在一可选实施例中，蒸发器换热管11与发生器换热管31并联。
在一优选实施例中，蒸发器换热管11与发生器换热管31串联。
在一可选实施例中，蒸发器换热管11与发生器换热管31串联时，热媒先进蒸发器换热管11，后进发生器换热管31。
在一可选实施例中，蒸发器换热管11与发生器换热管31串联时，热媒先进发生器换热管31，后进蒸发器换热管11。
在一优选实施例中，吸收器壳体出口24与发生器壳体入口33连通，冷凝器壳体出口44与蒸发器壳体入口13连通，发生器壳体出口34与吸收器壳体入口23连通，热媒输入口61与蒸发器换热管入口11连通，蒸发器换热管出口12与发生器换热管入口31连通，发生器换热管出口32与热媒排出口62连通，冷却水输入口71与冷凝器冷凝管入口41连通，冷凝器冷凝管出口42与冷却水排出口72连通。
热媒(中温热源)可以是工业生产过程中产生的乏汽、废水、烟气、燃油、或化工工艺的中间产物的一种。
在一可选实施例中，蒸发器1、发生器3、冷凝器4是管壳式换热器，管壳式换热器包括壳体和换热管。
在一可选实施例中，蒸发器1和冷凝器4的换热介质是水，吸收器2和发生器3的换热介质是溴化锂溶液。
在一可选实施例中，蒸发器1壳体内也可以采用浸没式结构。
在一可选实施例中，升温型吸收式热泵还可以包括：布液装置，吸收器2、发生器3与蒸发器1中分别设置有至少一个布液装置。
在一可选实施例中，蒸发器布液装置81设置在蒸发器1中，与冷凝器壳体出口14连通。
在一可选实施例中，吸收器布液装置82设置在吸收器2中，与发生器壳体出口34连通。
在一可选实施例中，发生器布液装置83设置在发生器3中，与吸收器壳体出口24连通。
在一可选实施例中，升温型吸收式热泵还可以包括：第一泵101，第一泵101设置在发生器壳体出口34与吸收器壳体入口23之间，第一泵101的入口与发生器壳体出口34连通，第一泵101的出口与发生器布液装置83连通。
在一可选实施例中，第一泵101为溶液泵。
在一可选实施例中，升温型吸收式热泵还可以包括：第二泵102，第二泵102设置在冷凝器壳体出口44与蒸发器壳体入口13之间，第二泵102的入口与冷凝器壳体出口44连通，第二泵102的出口与蒸发器布液装置81连通。
在一可选实施例中，第二泵102为冷剂泵。
蒸发器1壳体内产生的冷剂蒸汽，出口可以通过一个连接管与吸收器2的壳体连通，冷剂蒸汽被吸收器2换热管外侧的溴化锂溶液吸收，发生器3的壳体内溴化锂溶液浓缩产生的冷剂蒸汽通过另一连接管与冷凝器4壳体的冷剂蒸汽进口连接，冷凝器壳体出口44的冷剂水通过一个冷剂泵连接至蒸发器1壳体的冷剂水进口，发生器3壳体的换热介质出口通过一个溶液泵经溶液换热器9低温侧后连接至吸收器2壳体的换热介质进口，吸收器2壳体的换热介质出口经溶液换热器9高温侧连接至发生器3壳体的换热介质进口，冷凝器4的换热管进口和出口连接外部冷却水进出口，可以通过冷却水泵与冷却塔20连接，溶液换热器9串接在吸收器2壳体的换热介质进出口和发生器3壳体的换热介质进出口之间的管路中间。
溶液换热器9可以是钎焊换热器、全焊接换热器或管壳式换热器。
在一可选实施例中，溶液换热器9可以是钎焊换热器、全焊接换热器或管壳式换热器。
在一可选实施例中，升温型吸收式热泵还包括冷却塔20，冷却塔出口202与冷却水输入口71连通，冷却塔入口201与冷却水排出口72连通。
在一可选实施例中，冷却塔20内设置有冷却塔布液装置84，冷却塔布液装置84与冷却水排出口72连通。
在一可选实施例中，换热机组还可以包括：第三泵103，第三泵103的入口与冷却塔出口202连通，第三泵103的出口与冷却水输入口71连通。
在一可选实施例中，第三泵103为冷剂泵。
在一可选实施例中，第一泵101、第二泵102可以用屏蔽泵。泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子，取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，能做到完全无泄漏。
在一可选实施例中，溶液换热器9用于第一管路和第二管路之间的换热；第一管路为吸收器壳体入口23与发生器壳体出口34连接的管路，第二管路为吸收器壳体出口24与发生器壳体入口33连接的管路。
热媒(中温热源)首先进入到热泵机组的蒸发器1中，冷剂水吸收其热量而蒸发，产生的水蒸气进入到吸收器2中被溴化锂溶液吸收；从蒸发器1流出的热媒(中温热源)然后进入发生器3中作为驱动热源，加热浓缩来自吸收器2中的溴化锂稀溶液，产生的冷剂蒸汽进入冷凝器4中，被来自冷却塔20的冷却水冷凝为冷剂水，然后经第二泵102送入蒸发器1中继续冷剂循环，而产生的浓溶液经第一泵101加压并在溶液换热器9中与来自吸收器2的稀溶液换热后进入到吸收器2中继续吸收冷剂蒸气完成溴化锂溶液循环。热水从汽水分离器5中经汽水分离器下降管52进入吸收器2换热管内被管外吸收水蒸气后放热的溴化锂溶液加热升温变成气液两相状态通过汽水分离器进料管51进入汽水分离器5中分离出蒸汽，分离出的蒸汽通过汽水分离器5中蒸汽出口53供给蒸汽用户。由于溴化锂溶液吸收从蒸发器1来的蒸汽会产生比中温热源更高的温度，因此，适当的控制换热介质的流量和流速，会从吸收器2的换热管获取比中温热源更高温度的热水。从冷却塔20中回来的冷却水进入机组的冷凝器4中带走冷剂蒸汽的凝结热，然后流回冷却塔20降温。
本实用新型旨在保护一种自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵，包括蒸发器1、吸收器2、发生器3、冷凝器4、溶液换热器9和汽水分离器5；蒸发器1与吸收器2连通，发生器3与冷凝器4连通，溶液换热器9用于第一管路和第二管路之间的换热，第一管路为吸收器壳体入口23与发生器壳体出口34连接的管路，第二管路为吸收器壳体出口24与发生器壳体入口33连接的管路。吸收器换热管入口21与汽水分离器下降管52连通，汽水分离器进料管51与吸收器换热管出口22连通，汽水分离器5放置的高度高于吸收器2放置的高度，热水在吸收器的换热管内和汽水分离器5之间自然循环流动。与常规的升温型吸收式热泵机组+循环泵+闪蒸罐的运行方式相比，这种热水侧自然循环产蒸汽的升温型吸收式热泵省去了循环泵的电耗，节省了安装空间，避免了高温热水进入闪蒸罐可能引起的震动，是一种很好的改进方式。
以上参照本实用新型的实施例对本实用新型予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本实用新型的范围之内。
