本发明涉及热泵技术领域,具体涉及一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统。
背景技术:
吸收式热泵可以回收工业生产中产生的大量低品位废热,对其加以利用并投入工业再生产,且其常用工质对环境几乎没有破坏作用。但目前研发的热泵系统普遍具有系统设计运行不合理,运行效率低,节能效果不明显等问题。解决此类问题将成为我国热泵发展的重要突破口。
就余热利用来看,工业生产产生的余热资源十分丰富,但余热利用率仅有30%。炼油厂的高温废水会造成后续生化处理的微生物代谢速率缓慢,生长缓慢,过高的温度甚至对微生物有致死作用,影响生化系统对废水的处理效果。其次高温废水排入河中会造成水中溶解氧量降低,严重威胁水生生物的生存。如何回收废水的余热并将其投入再生产成为近些年炼油厂节能减排的一个新重点和新趋势。
技术实现要素:
本发明的目的是针对上述不足,提出了一种利用第一吸收式热泵、第二吸收式热泵以及压缩式热泵子系统的串并联复叠,实现能量的梯级利用,并利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统。
本发明具体采用如下技术方案:
一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统,包括第一吸收式热泵子系统、第二吸收式热泵子系统、压缩式热泵子系统、热源管路和生活热水管路;
第一吸收式热泵子系统包括第一发生器、第一吸收器、第一溶液热交换器、第一蒸发器、第一节流阀和第一冷凝器,第一发生器的输出端连接第一冷凝器,第一冷凝器通过第一节流阀与第一蒸发器相连,第一蒸发器的输出端连接第一吸收器,第一吸收器通过第一溶液热交换器与第一发生器相连;
第二吸收式热泵子系统包括第二发生器、第二吸收器、第二溶液热交换器、第二蒸发器、第二节流阀和蒸发/冷凝器,第二发生器的输出端连接第二溶液热交换器及蒸发/冷凝器,蒸发/冷凝器通过第二节流阀与第二蒸发器相连;第二蒸发器的输出端连接第二吸收器;
压缩式热泵子系统包括压缩机、第三节流阀和冷凝器;压缩机的输出端与冷凝器相连,冷凝器与蒸发/冷凝器通过第三节流阀相连,蒸发/冷凝器的输出端连接压缩机;
热源管路包括冷却水管路和炼油厂废水管路,冷却水管路与第一蒸发器相连,炼油厂废水管路串联第一吸收式热泵子系统和第二吸收式热泵子系统,生活热水管路串联第二吸收式热泵子系统和压缩式热泵子系统。
优选地,第一、第二吸收式热泵子系统采用水-丙三醇有机工质对,其中水作为制冷剂,丙三醇作为吸收剂,压缩式热泵子系统采用r290/r1270混合烃类制冷剂。
优选地,系统包括第一吸收式热泵子系统运行模式和第二吸收式热泵子系统运行模式;
第一吸收式热泵子系统运行模式为:炼油厂废水在第一发生器内放热后进入第二吸收式热泵子系统;制冷剂自第一发生器蒸发后进入第一冷凝器,节流的低温低压制冷剂进入第一蒸发器,冷却水为第一吸收式热泵子系统提供低品位热源,冷却水在第一蒸发器内被冷却后循环使用,制冷剂在第一蒸发器吸热蒸发后进入第一吸收器,被吸收剂吸收;被吸收后的溶液经第一溶液热交换器回到第一发生器完成循环;生活热水管路先后进入第一吸收器、第一冷凝器,吸热后供向热用户;
第二吸收式热泵子系统运行模式为:经第一发生器放热后的炼油厂废水作为第二吸收式热泵的驱动热源,蒸发的制冷剂进入蒸发/冷凝器为压缩式热泵提供热源,被冷凝后的制冷剂通过第二节流阀进入第二蒸发器吸收炼油厂废水中的低品位废热,制冷剂被吸收过程中在第二吸收器中对压缩式热泵子系统产生的热水进行二次加热,溶液经第二溶液热交换器回到第二发生器完成循环。
优选地,压缩式热泵子系统回路循环的制冷剂在蒸发/冷凝器内吸热蒸发,蒸发后的制冷剂进入压缩机压缩,高温高压的混合制冷剂在冷凝器中加热生活热水,放热后的混合制冷剂经第三节流阀回到蒸发/冷凝器完成循环,生活热水管路先后进入冷凝器及第二吸收器。
本发明具有如下有益效果:
一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统通过将第一吸收式热泵、第二吸收式热泵及压缩式热泵子系统的耦合,实现对炼油厂废水以及冷却水的余热回收利用,提高能源利用率,减少对环境的污染,达到节能环保的目的,通过在热泵中采用新型有机工质对水-丙三醇及以混合烃r290/r1270作为制冷剂,减少设备自身运行对环境造成的污染,提高了热泵运行的稳定性。
附图说明
图1为利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统结构框图。
其中,1为第一蒸发器,2为第一节流阀,3为第一冷凝器,4为蒸发/冷凝器,5为压缩机,6为第三节流阀,7为第二节流阀,8为冷凝器,9为第二蒸发器,10为第二吸收器,11为第二溶液热交换器,12为第二发生器,13为第一发生器,14为第一溶液热交换器,15为第一吸收器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明:
结合图1,一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统,包括第一吸收式热泵子系统、第二吸收式热泵子系统、压缩式热泵子系统、热源管路和生活热水管路;该系统包括第一吸收式热泵子系统、第二吸收式热泵子系统及压缩式热泵子系统,该系统基于第一、第二吸收式热泵工作原理,采用炼油厂废水余热作为第一吸收式热泵的高品位热源驱动第一发生器,炼油厂冷却水废热作为第一吸收式热泵低品位热源,第二吸收式热泵与压缩式热泵子系统耦合,实现能量的梯级利用。
第一吸收式热泵子系统包括第一发生器13、第一吸收器15、第一溶液热交换器14、第一蒸发器1、第一节流阀2和第一冷凝器3,第一发生器的输出端连接第一冷凝器,第一冷凝器通过第一节流阀与第一蒸发器相连,第一蒸发器1的输出端连接第一吸收器15,第一吸收器15通过第一溶液热交换器14与第一发生器13相连;
第二吸收式热泵子系统包括第二发生器12、第二吸收器10、第二溶液热交换器11、第二蒸发器9、第二节流阀7和蒸发/冷凝器4,第二发生器12的输出端连接第二溶液热交换器11及蒸发/冷凝器4,蒸发/冷凝器4通过第二节流阀7与第二蒸发器12相连;第二蒸发器9的输出端连接第二吸收器10;
压缩式热泵子系统包括压缩机5、第三节流阀6和冷凝器8;压缩机5的输出端与冷凝器8相连,冷凝器8与蒸发/冷凝器4通过第三节流阀6相连,蒸发/冷凝器4的输出端连接压缩机5;
热源管路包括冷却水管路和炼油厂废水管路,冷却水管路与第一蒸发器1相连,炼油厂废水管路串联第一吸收式热泵子系统和第二吸收式热泵子系统,生活热水管路串联第二吸收式热泵子系统和压缩式热泵子系统。
第一、第二吸收式热泵子系统采用水-丙三醇有机工质对,其中水作为制冷剂,丙三醇作为吸收剂,压缩式热泵子系统采用r290/r1270混合烃类制冷剂。
系统的工作模式包括第一吸收式热泵子系统运行模式和第二吸收式热泵子系统运行模式;
第一吸收式热泵子系统运行模式为:炼油厂废水在第一发生器13内放热后进入第二吸收式热泵子系统;制冷剂自第一发生器蒸发后进入第一冷凝器3,节流的低温低压制冷剂进入第一蒸发器1,冷却水为第一吸收式热泵子系统提供低品位热源,冷却水在第一蒸发器1内被冷却后循环使用,制冷剂在第一蒸发器吸热蒸发后进入第一吸收器15,被吸收剂吸收;被吸收后的溶液经第一溶液热交换器回到第一发生器完成循环;生活热水管路先后进入第一吸收器15、第一冷凝器3,吸热后供向热用户;
第二吸收式热泵子系统运行模式为:经第一发生器放热后的炼油厂废水作为第二吸收式热泵的驱动热源,蒸发的制冷剂进入蒸发/冷凝器为压缩式热泵提供热源,被冷凝后的制冷剂通过第二节流阀进入第二蒸发器吸收炼油厂废水中的低品位废热,制冷剂被吸收过程中在第二吸收器中对压缩式热泵子系统产生的热水进行二次加热,溶液经第二溶液热交换器回到第二发生器完成循环。
压缩式热泵子系统回路循环的制冷剂在蒸发/冷凝器内吸热蒸发,蒸发后的制冷剂进入压缩机压缩,高温高压的混合制冷剂在冷凝器中加热生活热水,放热后的混合制冷剂经第三节流阀回到蒸发/冷凝器完成循环,生活热水管路先后进入冷凝器及第二吸收器。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
1.一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统,其特征在于,包括第一吸收式热泵子系统、第二吸收式热泵子系统、压缩式热泵子系统、热源管路和生活热水管路;
第一吸收式热泵子系统包括第一发生器、第一吸收器、第一溶液热交换器、第一蒸发器、第一节流阀和第一冷凝器,第一发生器的输出端连接第一冷凝器,第一冷凝器通过第一节流阀与第一蒸发器相连,第一蒸发器的输出端连接第一吸收器,第一吸收器通过第一溶液热交换器与第一发生器相连;
第二吸收式热泵子系统包括第二发生器、第二吸收器、第二溶液热交换器、第二蒸发器、第二节流阀和蒸发/冷凝器,第二发生器的输出端连接第二溶液热交换器及蒸发/冷凝器,蒸发/冷凝器通过第二节流阀与第二蒸发器相连;第二蒸发器的输出端连接第二吸收器;
压缩式热泵子系统包括压缩机、第三节流阀和冷凝器;压缩机的输出端与冷凝器相连,冷凝器与蒸发/冷凝器通过第三节流阀相连,蒸发/冷凝器的输出端连接压缩机;
热源管路包括冷却水管路和炼油厂废水管路,冷却水管路与第一蒸发器相连,炼油厂废水管路串联第一吸收式热泵子系统和第二吸收式热泵子系统,生活热水管路串联第二吸收式热泵子系统和压缩式热泵子系统。
2.如权利要求1所述的一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统,其特征在于,第一、第二吸收式热泵子系统采用水-丙三醇有机工质对,其中水作为制冷剂,丙三醇作为吸收剂,压缩式热泵子系统采用r290/r1270混合烃类制冷剂。
3.如权利要求1所述的一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统,其特征在于,系统包括第一吸收式热泵子系统运行模式和第二吸收式热泵子系统运行模式;
第一吸收式热泵子系统运行模式为:炼油厂废水在第一发生器内放热后进入第二吸收式热泵子系统;制冷剂自第一发生器蒸发后进入第一冷凝器,节流的低温低压制冷剂进入第一蒸发器,冷却水为第一吸收式热泵子系统提供低品位热源,冷却水在第一蒸发器内被冷却后循环使用,制冷剂在第一蒸发器吸热蒸发后进入第一吸收器,被吸收剂吸收;被吸收后的溶液经第一溶液热交换器回到第一发生器完成循环;生活热水管路先后进入第一吸收器、第一冷凝器,吸热后供向热用户;
第二吸收式热泵子系统运行模式为:经第一发生器放热后的炼油厂废水作为第二吸收式热泵的驱动热源,蒸发的制冷剂进入蒸发/冷凝器为压缩式热泵提供热源,被冷凝后的制冷剂通过第二节流阀进入第二蒸发器吸收炼油厂废水中的低品位废热,制冷剂被吸收过程中在第二吸收器中对压缩式热泵子系统产生的热水进行二次加热,溶液经第二溶液热交换器回到第二发生器完成循环。
4.如权利要求1所述的一种利用炼油厂废水及冷却水余热驱动的吸收式热泵系统,其特征在于,压缩式热泵子系统回路循环的制冷剂在蒸发/冷凝器内吸热蒸发,蒸发后的制冷剂进入压缩机压缩,高温高压的混合制冷剂在冷凝器中加热生活热水,放热后的混合制冷剂经第三节流阀回到蒸发/冷凝器完成循环,生活热水管路先后进入冷凝器及第二吸收器。
技术总结