專利名稱：大氣－地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于供熱工程中低溫余熱利用節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用熱泵技術(shù)進行余熱利用是行之有效的手段，具有比較好的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟效益。在已有的熱泵技術(shù)方案中，壓縮式熱泵和第一類吸收式熱泵在對余熱的利用程度上存在一定的局限性，比如在余熱資源較為豐富、溫度較高的情況下，采用前述兩種類型的熱泵方案時余熱利用量和驅(qū)動能之間存在一定的比值，不能充分地利用余熱。采用第二類吸收式熱泵方案的余熱利用技術(shù)中，一般采用大氣環(huán)境作低溫冷源，季節(jié)不同時熱泵的運行參數(shù)差別較大，往往在環(huán)境溫度高時不能正常工作?？梢?，在余熱溫度較高、余熱量相對豐富時，很有必要找到合適的低溫冷源，使第二類吸收式熱泵能夠根據(jù)熱用戶的需求長時間運行；或在由第二類吸收式熱泵參與的復(fù)合熱泵供熱系統(tǒng)中，第二類吸收式熱泵能夠長時間、高負荷地運行，提高熱泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能效益。
在自然界中，大氣無處不在，氣溫低時是很好的冷源；土壤/地下水質(zhì)量巨大，在合適的深度具有較低的溫度并具有巨大的熱容量，且受外界溫度的影響小，只要深度、數(shù)量、區(qū)域設(shè)計合理，數(shù)個地源交替使用，可以保證第二類吸收式熱泵連續(xù)或維持較長時間的運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)包括余熱提取裝置、第二類吸收式熱泵、加熱裝置、風(fēng)冷裝置、地冷裝置。風(fēng)冷裝置和地冷裝置組成并/串聯(lián)流程結(jié)構(gòu)連接第二類吸收式熱泵的冷卻介質(zhì)；余熱提取裝置連接第二類吸收式熱泵的蒸發(fā)器和發(fā)生器；加熱裝置的熱流體端連接熱泵的吸收器。風(fēng)冷裝置是指置于室外的閉式換熱器或開式冷卻系統(tǒng)，利用自然風(fēng)對換熱器或冷卻系統(tǒng)內(nèi)的冷卻介質(zhì)進行降溫，其中采用閉式換熱器的風(fēng)冷系統(tǒng)可以實現(xiàn)將冷卻介質(zhì)的溫度冷卻到0℃以下。地冷裝置是埋管換熱器和/或水冷換熱器，分別埋入地下土壤中和地下井水中，通過溫度較低的地下土壤和地下水對流經(jīng)埋地換熱器的熱泵冷卻介質(zhì)進行冷卻而向熱泵提供冷源。并聯(lián)流程主要用于冷源的切換——氣溫低時大氣作第二類吸收式熱泵的冷源，氣溫高時土壤或井內(nèi)水源作熱泵的冷源；串聯(lián)流程用于大氣、地源共同實現(xiàn)對熱泵冷卻介質(zhì)的降溫和大氣對地源的冷卻——冬季氣溫低，可對土壤或井水進行一定冷卻，降低土壤或井水溫度，使地下水起到一定的蓄冷作用，提升其作為熱泵冷源的能力，以備室外溫度較高的時候使用。大氣—地源雙冷卻模式第二類吸收式熱泵可參與復(fù)合熱泵供熱系統(tǒng)，或作為單獨的供熱系統(tǒng)對外提供熱負荷。


附圖是依據(jù)本發(fā)明所提供的大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵供熱系統(tǒng)流程示意圖。
圖中，1—風(fēng)冷裝置，2、3—地冷裝置，4—余熱提取裝置，5—第二類吸收式熱泵，6—原油(或其它流體)加熱裝置，7—余熱水循環(huán)泵，8—加熱介質(zhì)循環(huán)泵，9—冷卻介質(zhì)循環(huán)泵。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例來詳細描述本發(fā)明。
附圖所示是依據(jù)本發(fā)明所提出的大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵供熱系統(tǒng)用于油田原油加熱的流程示意圖。
油田是產(chǎn)能大戶同時也是耗能大戶，在原油的開采、處理和集輸系統(tǒng)中，需要很多的加熱過程，但用熱溫度要求不高；在原油生產(chǎn)過程中，產(chǎn)液中含水量越來越多，油水分離過程產(chǎn)出大量的污水，具有比環(huán)境高的溫度，污水中含有相當(dāng)一部分熱能；原油生產(chǎn)的處理和集輸系統(tǒng)(聯(lián)合站)具有分散性，土地占有面積廣，大氣利用的空間大，可利用的地源(土壤/地下水)廣。因此，結(jié)合油田的用熱情況和污水具體參數(shù)，將大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱技術(shù)應(yīng)用于原油生產(chǎn)、特別是聯(lián)合站內(nèi)原油加熱過程，能夠得到很好的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟效益。本發(fā)明應(yīng)用于原油生產(chǎn)領(lǐng)域是這樣實現(xiàn)其目的的，用原油生產(chǎn)中伴生的熱污水作為余熱源，大氣或地源(土壤/地下水)為冷源——氣溫低時(比如冬季)，風(fēng)冷系統(tǒng)通過室外自然風(fēng)對冷卻介質(zhì)的冷卻向熱泵提供冷源；氣溫高時，地冷系統(tǒng)通過溫度較低的地下水對冷卻介質(zhì)冷卻向熱泵提供冷源；大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵獨立或作為整體供熱系統(tǒng)的參與者對外供熱，滿足原油加熱需求。
采用大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵的原油加熱技術(shù)的供熱系統(tǒng)包含如下裝置
①余熱提取裝置4——考慮污水的腐蝕性、雜質(zhì)多、含油、含泥等特點而設(shè)置，污水一般不直接進入熱泵，而是將污水中的熱量傳遞到清水中再提供給熱泵。為配合在線清洗，污水換熱器應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔炕蛟鲈O(shè)備用組。
②第二類吸收式熱泵5——二類吸收式熱泵在投入的余熱中，通過降低一部分余熱的溫度來提升另外一部分的溫度從而達到熱用戶的需求；該熱泵獨立對外供熱或成為全部供熱系統(tǒng)中的一個組成部分。
③原油加熱裝置6——由于新的節(jié)能供熱系統(tǒng)提供熱介質(zhì)的溫度比傳統(tǒng)加熱系統(tǒng)提供的低，因此需要重新配置原油換熱系統(tǒng)，這樣做可避免因被加熱原油直接進入熱泵而導(dǎo)致主設(shè)備過于龐大、價格過高情況的出現(xiàn)。
④風(fēng)冷裝置1——通過室外自然風(fēng)對冷卻介質(zhì)的冷卻向熱泵提供冷源，系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)在冬季等氣溫低時可利用室外自然風(fēng)冷卻，當(dāng)冷量充裕的時候可以利用風(fēng)冷后的冷卻介質(zhì)對地下水進行冷卻，達到在冬季蓄冷其它季節(jié)使用的目的。
⑤地冷裝置2、3——地冷系統(tǒng)通過溫度較低的地下土壤或地下水對熱泵冷卻介質(zhì)冷卻以向熱泵提供冷源，根據(jù)需要可設(shè)置多個區(qū)域交替使用；根據(jù)地源特性，地冷換熱設(shè)備只在一定深度使用特殊管材的換熱管，非換熱部分可以使用普通或非金屬材質(zhì)。
風(fēng)冷裝置1和地冷裝置2、3組成并/串聯(lián)流程，并聯(lián)流程用于根據(jù)不同的環(huán)境溫度切換風(fēng)冷和地冷，串聯(lián)流程用于二者共同實現(xiàn)對熱泵冷卻介質(zhì)的降溫；在大氣溫度較低的時段(如冬季)，利用二者之間的串聯(lián)流程，可以利用大氣對土壤/地下水供冷降溫。
附圖中，經(jīng)余熱提取裝置4升溫后的流體進入第二類吸收式熱泵5的蒸發(fā)器和發(fā)生器(并聯(lián)或串聯(lián)流程)；加熱原油所用的熱流體進入熱泵的吸收器獲取熱能升溫；冷卻介質(zhì)進入熱泵的冷凝器對熱泵內(nèi)部冷劑蒸汽進行冷凝，帶走熱量由風(fēng)冷或地冷裝置帶走。
風(fēng)冷和地冷是這樣實現(xiàn)對熱泵提供冷量的①并聯(lián)流程——閥門F2、F8打開，其余關(guān)閉，可實現(xiàn)風(fēng)冷；閥門F3、F5、F6、F7打開其余關(guān)閉，或閥門F10、F11、F12、F13打開其余關(guān)閉，可實現(xiàn)地冷。②串聯(lián)流程——閥門F2、F4、F5、F6、F7開，其余關(guān)閉；或閥門F2、F9、F11、F12、F13開，其余關(guān)閉，可實現(xiàn)風(fēng)冷—地冷聯(lián)合作用。
風(fēng)冷分系統(tǒng)對地冷風(fēng)系統(tǒng)的降溫蓄冷是這樣實現(xiàn)的閥門F2、F4、F5、F6、F7打開，其余關(guān)閉，可實現(xiàn)降溫蓄冷；閥門F2、F9、F11、F12、F13打開，其余關(guān)閉，可實現(xiàn)降溫蓄冷。在設(shè)計時，使風(fēng)冷裝置的換熱負荷留有余量，以實現(xiàn)供熱系統(tǒng)正常運行中的蓄冷。地冷換熱裝置一般設(shè)置兩處以上，彼此間形成并聯(lián)流程，根據(jù)地源(土壤/地下水)的溫度變化情況進行切換。
利用原油生產(chǎn)過程中的熱污水為余熱源，大氣—地源(土壤/地下水)作為第二類吸收式熱泵交替或聯(lián)合使用的雙冷源，不涉及熱的對大氣排放和地下水的抽取與回灌，環(huán)保效果好。熱泵的運行時間加大或保持持續(xù)運行，溫度提高后的產(chǎn)熱用于滿足原油生產(chǎn)過程中的用熱需求，提高熱泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能效益，降低了工程的投資回收期限，經(jīng)濟效益顯著提高。本發(fā)明可應(yīng)用于其它有條件實現(xiàn)風(fēng)冷—地冷相結(jié)合的余熱利用領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)，包括余熱提取裝置、第二類吸收式熱泵、加熱裝置、風(fēng)冷裝置、地冷裝置，其特征是風(fēng)冷裝置和地冷裝置組成并/串聯(lián)流程結(jié)構(gòu)連接第二類吸收式熱泵的冷卻介質(zhì)；余熱提取裝置連接第二類吸收式熱泵的蒸發(fā)器和發(fā)生器；加熱裝置的熱流體端連接熱泵的吸收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)，其特征是所說的風(fēng)冷裝置是指置于室外的閉式換熱器或開式冷卻系統(tǒng)，利用自然風(fēng)對換熱器或冷卻系統(tǒng)內(nèi)冷卻介質(zhì)進行降溫。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)，其特征是所說的地冷裝置是埋管換熱器和/或水冷換熱器，分別埋入地下土壤中和地下井水中，通過溫度較低的地下土壤和地下水對流經(jīng)埋地換熱器的熱泵冷卻介質(zhì)進行冷卻而向熱泵提供冷源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵加熱系統(tǒng)，屬于供熱工程中低溫余熱利用技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括余熱提取裝置、第二類吸收式熱泵、加熱裝置、風(fēng)冷裝置、地冷裝置。采用風(fēng)冷裝置和地冷裝置組成并/串聯(lián)流程結(jié)構(gòu)連接第二類吸收式熱泵的冷卻介質(zhì)，作為熱泵的冷源；利用油田污水等余熱資源給熱泵提供熱源，來對原油加熱或滿足其它熱需求。特別是采用地源冷卻模式時，不涉及熱向大氣中排放和地下水的抽取與回灌，環(huán)境效益顯著。還可使第二類吸收式熱泵的運行時間延長或保持長年運行，提高了熱泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能效果。該系統(tǒng)也可應(yīng)用于有條件實現(xiàn)大氣—地源雙冷卻模式的第二類吸收式熱泵供熱系統(tǒng)的熱用戶。
文檔編號F25B30/06GK1811304SQ200610042460
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月18日
發(fā)明者李華玉 申請人:李華玉