(一)技術領域

本發(fā)明涉及一種首先利用一次熱網(wǎng)供水梯級驅動兩臺串聯(lián)吸收式熱泵，其次利用其梯級回收回水顯熱以降低熱泵循環(huán)溫差，實現(xiàn)梯級加熱循環(huán)熱水的串聯(lián)吸收式熱泵與中間換熱器耦合的熱匯循環(huán)。

(二)

背景技術：

吸收式換熱器由一臺吸收式熱泵與一臺換熱器組合而成，布置在集中供熱系統(tǒng)的二級換熱站中，而將一次熱網(wǎng)的熱量傳遞至二次熱網(wǎng)中；由一次熱網(wǎng)的高溫段熱量驅動吸收式熱泵，并直接回收一次熱網(wǎng)的低溫段熱量，與換熱器的換熱量，一起輸出到二次熱網(wǎng)中；可將一次熱網(wǎng)的回水溫度大幅降到低于二次熱網(wǎng)回水溫度，從而降低一次熱網(wǎng)的循環(huán)驅動電耗。

某集中供熱系統(tǒng)的二級換熱站中，吸收式換熱器替代板式換熱器，只能將一次熱網(wǎng)回水溫度由60℃最低降到20℃，因此冬季流經電廠的低溫加熱器時，就無法回收20℃的循環(huán)冷卻水顯熱；因此，一次熱網(wǎng)的20℃回水只能由汽輪機0.4mpa表壓抽汽驅動的吸收式熱泵加熱到90℃，再于汽水加熱器中由汽輪機0.4mpa表壓抽汽加熱到130℃，并送回一次熱網(wǎng)供熱。因此說吸收式換熱器：

1、把一次熱網(wǎng)熱量全部傳遞給二次熱網(wǎng)。

2、一次熱網(wǎng)回水溫度只能由60℃最低降到20℃，雖然低于二次熱網(wǎng)的回水溫度，降低管網(wǎng)熱損，卻無法回收冬季20℃循環(huán)冷卻水顯熱。

3、一次熱網(wǎng)循環(huán)溫升可由60℃增大到110℃，因此相同循環(huán)流量或循環(huán)泵電耗，增加供熱面積83.3％；相同供熱量的循環(huán)流量降低83.3％，降低管網(wǎng)投資與循環(huán)泵電耗。

因此，電廠迫切期待發(fā)明一種兩臺吸收式熱泵串聯(lián)，首先利用一次熱網(wǎng)供水梯級驅動串聯(lián)吸收式熱泵，其次利用其梯級回收回水顯熱以降低熱泵循環(huán)溫差；從而實現(xiàn)其梯級加熱循環(huán)熱水的串聯(lián)吸收式熱泵與中間換熱器耦合的熱匯循環(huán)。

(三)

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：通過串聯(lián)連接兩臺吸收式熱泵、串聯(lián)各式熱匯換熱器、并聯(lián)各式冷匯換熱器；首先，利用一次熱網(wǎng)供水梯級驅動兩臺串聯(lián)吸收式熱泵；其次，利用其梯級回收回水顯熱以降低熱泵循環(huán)溫差；從而實現(xiàn)其梯級加熱循環(huán)熱水；以提高熱泵系統(tǒng)運行效率，降低一次熱網(wǎng)回水溫度達到7℃制冷水平，以便冬季回收20℃循環(huán)冷卻水顯熱、夏季回收空調負荷、春秋季梯級回收建筑余熱或工業(yè)余熱，其系統(tǒng)綜合能源利用率高達3.09。

按照附圖1所示的串聯(lián)吸收式熱泵與中間換熱器耦合的熱匯循環(huán)，其由1-吸收式熱泵機組；1-1-高溫再生器；1-2-回熱蒸發(fā)器；1-3-高溫吸收器；1-4-高溫冷凝器；1-5-熱匯循環(huán)泵；2-吸收式冷水機組；2-1-低溫再生器；2-2-制冷蒸發(fā)器；2-3-低溫吸收器；2-4-低溫冷凝器；2-5-冷匯循環(huán)泵；3-1-空調熱匯換熱器；3-2-冷卻熱匯換熱器；3-3-中溫熱匯換熱器；3-4-高溫熱匯換熱器；3-5-放熱循環(huán)泵；3-6-空調風機盤管；3-7-循環(huán)冷卻塔；4-冷匯換熱器；5-中間換熱器組成，其特征在于：

高溫再生器1-1、回熱蒸發(fā)器1-2、高溫吸收器1-3、高溫冷凝器1-4，組成吸收式熱泵機組1；

低溫再生器2-1、制冷蒸發(fā)器2-2、低溫吸收器2-3、低溫冷凝器2-4，組成吸收式冷水機組2；

通過管道串聯(lián)連接高溫再生器1-1、低溫再生器2-1，組成供水梯級驅動吸收式熱泵回路；

通過管道串聯(lián)連接中間換熱器5、回熱蒸發(fā)器1-2、制冷蒸發(fā)器2-2、熱匯循環(huán)泵1-5，組成中間換熱器與吸收式熱泵梯級放熱、回熱、制冷回路；

通過管道串聯(lián)連接冷匯循環(huán)泵2-5、分流三通、低溫吸收器2-3、低溫冷凝器2-4、高溫吸收器1-3、高溫冷凝器1-4、匯流三通，組成吸收式熱泵梯級加熱回路；

通過管道串聯(lián)連接冷匯循環(huán)泵2-5、分流三通、中間換熱器5、匯流三通，組成中間換熱器并聯(lián)加熱回路。

通過管道串聯(lián)連接熱匯循環(huán)泵1-5出口、分流三通、并聯(lián)的空調熱匯換熱器3-1和冷卻熱匯換熱器3-2、匯流三通、中溫熱匯換熱器3-3、高溫熱匯換熱器3-4、高溫再生器1-1進口，組成梯級熱匯換熱器循環(huán)回路。

通過管道串聯(lián)連接匯流三通、并聯(lián)連接的冷匯換熱器4、冷匯循環(huán)泵2-5、分流三通，組成冷匯循環(huán)回路。

通過管道串聯(lián)連接空調熱匯換熱器3-1、空調風機盤管3-6、放熱循環(huán)泵3-5，組成空調放熱循環(huán)回路；通過管道串聯(lián)連接冷卻熱匯換熱器3-2、循環(huán)冷卻塔3-7、放熱循環(huán)泵3-5，組成冷卻放熱循環(huán)回路。

高溫熱匯換熱器3-4是熱水鍋爐3-4，或是壓縮式熱泵冷凝器3-4，或是吸收式熱泵的吸收器與冷凝器3-4，或是吸收式熱泵的吸收器與冷凝器3-4和熱水鍋爐3-4的串聯(lián)連接，或是壓縮式熱泵冷凝器3-4和熱水鍋爐3-4的串聯(lián)連接，或是吸收式熱泵的吸收器與冷凝器3-4、壓縮式熱泵冷凝器3-4、熱水鍋爐3-4的串聯(lián)連接，或是抽汽凝汽器3-4，或是背壓凝汽器3-4。

中溫熱匯換熱器3-3是排汽凝汽器3-3。

本發(fā)明的工作原理結合附圖1說明如下：

1、梯級熱匯循環(huán)：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，依次流經冷卻熱匯換熱器3-2、排汽凝汽器3-3、背壓凝汽器3-4，梯級吸收熱量以完成梯級熱匯循環(huán)。

2、供水梯級驅動吸收式熱泵：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，其高溫段依次流經高溫再生器1-1、低溫再生器2-1，以實現(xiàn)梯級驅動吸收式熱泵機組1、吸收式冷水機組2。

3、中間換熱器5串聯(lián)放熱：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，其中溫段流經中間換熱器5，以實現(xiàn)中間換熱器的串聯(lián)放熱。

4、吸收式熱泵梯級回熱與制冷：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，其低溫段依次流經回熱蒸發(fā)器1-2、制冷蒸發(fā)器2-2，以實現(xiàn)吸收式熱泵機組1和吸收式冷水機組2的梯級回熱與制冷。

5、吸收式熱泵梯級加熱循環(huán)：載熱劑由冷匯循環(huán)泵2-5驅動，依次流經分流三通、低溫吸收器2-3、低溫冷凝器2-4、高溫吸收器1-3、高溫冷凝器1-4、匯流三通，從而實現(xiàn)吸收式冷水機組2和吸收式熱泵機組1的梯級加熱循環(huán)。

6、中間換熱器5并聯(lián)加熱：載熱劑由冷匯循環(huán)泵2-5驅動，依次流經分流三通、中間換熱器5、匯流三通，從而實現(xiàn)中間換熱器的并聯(lián)加熱循環(huán)。

7、冷匯循環(huán)：載熱劑由冷匯循環(huán)泵2-5驅動，流經匯流三通、并聯(lián)連接的冷匯換熱器4、分流三通，并行放出熱量以實現(xiàn)冷匯循環(huán)。

8、冷卻放熱循環(huán)：載熱劑由放熱循環(huán)泵3-5驅動，流經冷卻熱匯換熱器3-2放熱，以替換循環(huán)冷卻塔3-7，并把其放熱量持續(xù)傳遞給冷卻熱匯換熱器3-2。

9、中溫放熱：汽輪機排汽流經排汽凝汽器3-3，以把排汽凝結潛熱持續(xù)傳遞給排汽凝汽器3-3另側的載熱劑。

10、高溫放熱：汽輪機背壓排汽流經背壓凝汽器3-4，以把背壓排汽的凝結潛熱持續(xù)傳遞給背壓凝汽器3-4另側的載熱劑。

因此與現(xiàn)有吸收式熱泵+換熱器相比較，本發(fā)明技術優(yōu)勢如下：

(1)通過串聯(lián)連接兩臺吸收式熱泵與中間換熱器、串聯(lián)各式熱匯換熱器、并聯(lián)各式冷匯換熱器；

(2)首先，利用一次熱網(wǎng)供水梯級驅動兩臺串聯(lián)吸收式熱泵；

(3)其次，利用兩臺串聯(lián)吸收式熱泵與中間換熱器梯級回收回水顯熱以降低熱泵循環(huán)溫差；

(4)從而實現(xiàn)兩臺串聯(lián)吸收式熱泵梯級加熱循環(huán)熱水，以及中間換熱器并聯(lián)加熱循環(huán)熱水；

(5)以提高熱泵系統(tǒng)運行效率，降低一次熱網(wǎng)回水溫度達7℃制冷水平，以便冬季回收20℃循環(huán)冷卻水顯熱、夏季回收空調負荷、春秋季梯級回收建筑余熱或工業(yè)余熱。

(6)其系統(tǒng)綜合能源利用率高達2-12。

(四)附圖說明

附圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖。

如附圖1所示的串聯(lián)吸收式熱泵與中間換熱器耦合的熱匯循環(huán)，其中：1-吸收式熱泵機組；1-1-高溫再生器；1-2-回熱蒸發(fā)器；1-3-高溫吸收器；1-4-高溫冷凝器；1-5-熱匯循環(huán)泵；2-吸收式冷水機組；2-1-低溫再生器；2-2-制冷蒸發(fā)器；2-3-低溫吸收器；2-4-低溫冷凝器；2-5-冷匯循環(huán)泵；3-1-空調熱匯換熱器；3-2-冷卻熱匯換熱器；3-3-中溫熱匯換熱器；3-4-高溫熱匯換熱器；3-5-放熱循環(huán)泵；3-6-空調風機盤管；3-7-循環(huán)冷卻塔；4-冷匯換熱器；5-中間換熱器。

(五)具體實施方式

本發(fā)明提出的串聯(lián)吸收式熱泵與中間換熱器耦合的熱匯循環(huán)實施例如附圖1所示，現(xiàn)說明如下：其由吸收式熱泵機組1；供水加熱量4mw的高溫再生器1-1；回水吸熱量2.80mw的回熱蒸發(fā)器1-2；供熱量6.80mw的高溫吸收器1-3和高溫冷凝器1-4；流量100t/h、揚程100mh2o的熱匯循環(huán)泵1-5；吸收式冷水機組2；供水加熱量2.67mw的低溫再生器2-1；回水制冷量1.87mw的制冷蒸發(fā)器2-2；供熱量4.54mw的低溫吸收器2-3和低溫冷凝器2-4；流量611t/h、揚程35mh2o的冷匯循環(huán)泵2-5；顯熱供冷量2.67mw的冷卻熱匯換熱器3-2；余熱回收量4.53mw的排汽凝汽器3-3；加熱量7.08mw的背壓凝汽器3-4；流量100t/h、揚程25mh2o的放熱循環(huán)泵3-5；顯熱放熱量2.67mw的循環(huán)冷卻塔3-7；總放熱量14.18mw的3臺冷匯換熱器4；總放熱量2.84mw的中間換熱器5。

高溫再生器1-1、回熱蒸發(fā)器1-2、高溫吸收器1-3、高溫冷凝器1-4，組成吸收式熱泵機組1；

低溫再生器2-1、制冷蒸發(fā)器2-2、低溫吸收器2-3、低溫冷凝器2-4，組成吸收式冷水機組2；

通過管道串聯(lián)連接高溫再生器1-1、低溫再生器2-1，組成供水梯級驅動吸收式熱泵回路；

通過管道串聯(lián)連接中間換熱器5、回熱蒸發(fā)器1-2、制冷蒸發(fā)器2-2、熱匯循環(huán)泵1-5，組成中間換熱器與吸收式熱泵梯級放熱、回熱、制冷回路；

通過管道串聯(lián)連接冷匯循環(huán)泵2-5、分流三通、低溫吸收器2-3、低溫冷凝器2-4、高溫吸收器1-3、高溫冷凝器1-4、匯流三通，組成吸收式熱泵梯級加熱回路；

通過管道串聯(lián)連接冷匯循環(huán)泵2-5、分流三通、中間換熱器5、匯流三通，組成中間換熱器并聯(lián)加熱回路。

通過管道串聯(lián)連接熱匯循環(huán)泵1-5出口、分流三通、并聯(lián)的空調熱匯換熱器3-1和冷卻熱匯換熱器3-2、匯流三通、中溫熱匯換熱器3-3、高溫熱匯換熱器3-4、高溫再生器1-1進口，組成梯級熱匯換熱器循環(huán)回路。

通過管道串聯(lián)連接匯流三通、并聯(lián)連接的冷匯換熱器4、冷匯循環(huán)泵2-5、分流三通，組成冷匯循環(huán)回路。

通過管道串聯(lián)連接空調熱匯換熱器3-1、空調風機盤管3-6、放熱循環(huán)泵3-5，組成空調放熱循環(huán)回路；通過管道串聯(lián)連接冷卻熱匯換熱器3-2、循環(huán)冷卻塔3-7、放熱循環(huán)泵3-5，組成冷卻放熱循環(huán)回路。

高溫熱匯換熱器3-4是背壓凝汽器3-4。

中溫熱匯換熱器3-3是排汽凝汽器3-3。

本發(fā)明實施例中：

1、梯級熱匯循環(huán)：載熱劑由流量100t/h、揚程100mh2o的熱匯循環(huán)泵1-5驅動，依次流經顯熱供冷量2.67mw的冷卻熱匯換熱器3-2、余熱回收量4.53mw的排汽凝汽器3-3、加熱量7.08mw的背壓凝汽器3-4，梯級吸收熱量以完成梯級熱匯循環(huán)。

2、供水梯級驅動吸收式熱泵：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，其高溫段130℃供水流經加熱量4mw的高溫再生器1-1，而高溫段95℃供水流經加熱量2.67mw的低溫再生器2-1，以實現(xiàn)梯級驅動吸收式熱泵機組1、吸收式冷水機組2。

3、中間換熱器5串聯(lián)放熱：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，其中溫段72℃供水流經中間換熱器5，以實現(xiàn)中間換熱器的串聯(lián)放熱。

4、吸收式熱泵梯級回熱與制冷：載熱劑由熱匯循環(huán)泵1-5驅動，其低溫段47.5℃回水流經回水吸熱量2.80mw的回熱蒸發(fā)器1-2，而低溫段23℃回水流經回水制冷量1.87mw的制冷蒸發(fā)器2-2，以實現(xiàn)吸收式熱泵機組1和吸收式冷水機組2的梯級回熱與制冷。

5、吸收式熱泵梯級加熱循環(huán)：進口溫度40℃的載熱劑由流量611t/h、揚程35mh2o的冷匯循環(huán)泵2-5驅動，流經分流三通、供熱量4.54mw的低溫吸收器2-3和低溫冷凝器2-4，以被加熱升溫至48℃，再流經供熱量6.80mw的高溫吸收器1-3和高溫冷凝器1-4、匯流三通，以被繼續(xù)加熱升溫至60℃，從而實現(xiàn)吸收式冷水機組2和吸收式熱泵機組1的梯級加熱循環(huán)。

6、中間換熱器5并聯(lián)加熱：載熱劑由冷匯循環(huán)泵2-5驅動，依次流經分流三通、中間換熱器5、匯流三通，從而實現(xiàn)中間換熱器的2.84mw并聯(lián)加熱循環(huán)。

7、冷匯循環(huán)：載熱劑由冷匯循環(huán)泵2-5驅動，流經匯流三通、并聯(lián)連接3臺冷匯換熱器4、分流三通，并行放出14.18mw熱量以實現(xiàn)冷匯循環(huán)。

8、冷卻放熱循環(huán)：進口溫度33℃的載熱劑由流量100t/h、揚程25mh2o的放熱循環(huán)泵3-5驅動，流經冷卻熱匯換熱器3-2放熱后降溫至25℃，以替換全熱放熱量2.67mw的循環(huán)冷卻塔3-7，而被重新加熱至33℃，并把其放熱量持續(xù)傳遞給冷卻熱匯換熱器3-2。

9、中溫放熱：飽和溫度72℃的汽輪機排汽流經排汽凝汽器3-3，以把4.53mw的排汽凝結潛熱持續(xù)傳遞給排汽凝汽器3-3另側的載熱劑。

10、高溫加熱：飽和溫度133℃的汽輪機背壓排汽流經背壓凝汽器3-4，以把7.08mw的背壓排汽凝結潛熱持續(xù)傳遞給背壓凝汽器3-4另側的載熱劑。

本發(fā)明實現(xiàn)加熱量7.08mw、總放熱量14.18mw、冷卻量2.67mw、排汽回熱量4.53mw，因此其系統(tǒng)綜合能源利用率高達2。