專利名稱：一種利用高溫?zé)煔怛?qū)動(dòng)的制冷和熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用高溫?zé)煔鉃閯?dòng)力的制冷和熱泵裝置，尤其是一種利用250 300°C煙氣為動(dòng)力的溴化鋰吸收法生產(chǎn)低溫水和高溫?zé)崴难b置，屬于制冷及熱泵工程應(yīng) 用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溴化鋰制冷是一種利用熱能驅(qū)動(dòng)的制冷技術(shù)，通過(guò)在低壓下溴化鋰對(duì)水的強(qiáng)烈吸 收作用，使水在系統(tǒng)中產(chǎn)生蒸發(fā)吸熱制冷，吸收后的溴化鋰水溶液再通過(guò)高溫?zé)崮苁顾?化從溶液中分離，然后通過(guò)冷凝實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)，最終達(dá)到制冷和制熱的目的。與利用電能的蒸氣壓縮制冷相比，溴化鋰吸收制冷可利用石化企業(yè)的低品位余熱 熱能作驅(qū)動(dòng)力，節(jié)約高品位電能，實(shí)現(xiàn)制冷和制熱，因此，近年來(lái)得到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注 和應(yīng)用。石化企業(yè)中存在大量的250 300°C的煙氣，煙氣直接排放，一方面浪費(fèi)了大量 的熱能，另一方面又對(duì)環(huán)境造成熱污染。如果采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，充分回收利用石化企業(yè)的 250 300°C的高溫?zé)煔庥酂幔M(jìn)行制冷和制熱，可節(jié)約大量的能耗。溴化鋰吸收制冷技術(shù)， 正好可以利用250 300°C的低溫位廢熱作為驅(qū)動(dòng)力，既可將45°C的低品位熱水提升到 70 80°C實(shí)現(xiàn)制熱，生產(chǎn)熱水為工藝過(guò)程和供暖使用；同時(shí)，又可制取7 15°C的低溫水 供工藝裝置冷卻循環(huán)水使用，改進(jìn)生產(chǎn)裝置的換熱流程。中國(guó)專利CN03143158. 5給出了一種利用余熱的吸收熱泵和吸收制冷方法，該方 法可利用85 140°C的含二氧化碳的蒸汽為驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)制冷和制熱。但該發(fā)明中，熱輸出 端設(shè)置在吸收器內(nèi)，由再生器來(lái)的物流經(jīng)熱交換后噴淋在取熱管上，使熱輸出溫位相應(yīng)下 降；而且系統(tǒng)利用熱源為含二氧化碳的蒸汽，對(duì)于煙氣余熱回收利用不適用，此外吸收制冷 系統(tǒng)還存在設(shè)備布置分散，占地面積大等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種利用高溫?zé)煔鉃閯?dòng)力的溴 化鋰吸收式制冷和熱泵裝置，從而利用250 300°C的低溫位熱能，通過(guò)高效無(wú)機(jī)導(dǎo)熱技術(shù) 充分利用余熱，生產(chǎn)低溫冷水和高溫水，實(shí)現(xiàn)制冷和制熱目的。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種利用高溫?zé)煔怛?qū)動(dòng)的制冷和熱泵裝置，包括煙氣余熱回收系統(tǒng)和溴化鋰吸收 制冷熱泵系統(tǒng)。其中煙氣余熱回收系統(tǒng)包括煙氣余熱鍋爐、蒸汽和凝結(jié)水循環(huán)管路和換熱 盤(pán)管；溴化鋰吸收制冷熱泵包括高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、冷凝器、吸收器、蒸發(fā)器、發(fā)生器 送液泵、吸收器循環(huán)噴淋泵、蒸發(fā)器循環(huán)噴淋泵、換熱器、節(jié)流器和管道閥門(mén)。所述的煙氣余 熱鍋爐為立式嵌套的雙筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒為水和蒸汽程，內(nèi)筒和外筒間圍成的環(huán)形腔體為煙氣 程，內(nèi)筒壁上周向設(shè)置有無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管元件，所述導(dǎo)熱管傾斜放置，內(nèi)部向上、外部向下，導(dǎo)熱 管外部與煙氣接觸側(cè)設(shè)有翅片。3
所述的溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)為三筒結(jié)構(gòu)，高壓發(fā)生器單獨(dú)為一個(gè)筒體，筒體 內(nèi)設(shè)置有高溫蒸汽換熱管，為發(fā)生器提供熱能，器內(nèi)還設(shè)有溫水取熱盤(pán)管，用于制備高溫?zé)?水。冷凝器和低壓發(fā)生器設(shè)置在一個(gè)筒體內(nèi)，冷凝器和低壓發(fā)生器為上下布置，冷凝器兩邊 設(shè)置有通氣隔板；蒸發(fā)器和吸收器設(shè)置在一個(gè)筒體內(nèi)，蒸發(fā)器和吸收器上下布置，蒸發(fā)器兩 邊設(shè)置有通氣隔板；冷凝器和蒸發(fā)器之間設(shè)置一個(gè)帶U形節(jié)流管的連通管，連通管在蒸發(fā) 器內(nèi)的出口設(shè)置有噴淋頭；蒸發(fā)器設(shè)置循環(huán)噴淋泵，通過(guò)循環(huán)噴淋強(qiáng)化換熱效果；吸收器 設(shè)置噴淋循環(huán)泵；吸收器內(nèi)的吸收液通過(guò)發(fā)生器送液泵與高壓發(fā)生器流出的濃溶液換熱后 送到高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器內(nèi)。低壓發(fā)生器與吸收器間設(shè)置有相連的溢流管，使得當(dāng)發(fā) 生器進(jìn)入吸收器正常管道堵塞時(shí)，濃溶液可溢流進(jìn)入吸收器，以保證裝置仍可正常工作。吸 收制冷工質(zhì)采用水-溴化鋰溶液，余熱鍋爐熱回收循環(huán)工質(zhì)為水。高溫?zé)煔怃寤囍评浜蜔岜孟到y(tǒng)工作過(guò)程如下在煙氣余熱回收系統(tǒng)中，來(lái)自煉 廠生產(chǎn)裝置排放的250 300°C煙氣首先進(jìn)入立式無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管余熱鍋爐，通過(guò)無(wú)機(jī)導(dǎo)熱元 件，煙氣余熱高效傳遞給余熱鍋爐內(nèi)筒的水，使水汽化并升溫到140 160°C，水蒸氣上升 進(jìn)入溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)的高壓發(fā)生器，通過(guò)換熱管與高壓發(fā)生器內(nèi)的溴化鋰溶液換 熱，對(duì)溴化鋰水溶液進(jìn)行加熱，使溶液中水蒸發(fā)與溴化鋰溶液分離，換熱后管內(nèi)蒸汽形成凝 結(jié)水回流到鍋爐中，由此循環(huán)加熱不斷將熱能傳遞給溴化鋰制冷系統(tǒng)，使溴化鋰吸收制冷 系統(tǒng)維持正常工作。在溴化鋰制冷熱泵系統(tǒng)中，發(fā)生兩個(gè)循環(huán)過(guò)程制冷劑-水循環(huán)和溴化鋰溶液循 環(huán)。高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高溫水蒸氣蒸發(fā)分離后與高壓發(fā)生器上部的溫水盤(pán)管換熱，將35 45°C左右溫水加熱到70 80°C，然后水蒸氣進(jìn)入低壓發(fā)生器，對(duì)低壓發(fā)生器內(nèi)的溴化鋰水 溶液加熱，溶液中水汽化分離后進(jìn)入冷凝器與冷卻水盤(pán)管冷凝換熱凝結(jié)成水，然后通過(guò)冷 凝器和蒸發(fā)器間的連通管節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器、吸收器筒體內(nèi)，在低壓下溴化鋰 對(duì)水強(qiáng)烈吸收作用下，冷凝水發(fā)生汽化并通過(guò)蒸發(fā)器兩端隔板進(jìn)入吸收器的溶液中，在蒸 發(fā)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)制冷，完成了制冷劑-水的循環(huán)，冷量通過(guò)冷凍水盤(pán)管帶走，生產(chǎn)提供7 15°C工藝?yán)鋮s水。在高、低壓發(fā)生器中，分離后的溴化鋰濃溶液通過(guò)連通管回流到吸收器 中，在吸收器內(nèi)與水吸收后形成低濃度的溴化鋰水溶液，然后通過(guò)發(fā)生器送液泵將溶液與 濃溶液換熱后輸送到高、低壓發(fā)生器內(nèi)，形成溴化鋰溶液循環(huán)。在上述過(guò)程中，設(shè)置有吸收 液循環(huán)噴淋泵和蒸發(fā)器循環(huán)噴淋泵，以便強(qiáng)化換熱效果。通過(guò)上述高效余熱回收系統(tǒng)和溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)，利用250 300°C高溫 煙氣余熱為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了將35 45°C左右溫水加熱提升到70 80°C，同時(shí)生產(chǎn)低溫7 15°C工藝?yán)鋮s水的效果。本發(fā)明具有明顯的節(jié)能、環(huán)保和節(jié)約資源的效果，具有廣泛的應(yīng)用 前景。本發(fā)明的余熱鍋爐采用立式嵌套的雙筒結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用無(wú)機(jī)高效熱管作為導(dǎo)熱元 件，不僅大大改善了煙氣與循環(huán)工質(zhì)的傳熱效率，還實(shí)現(xiàn)了循環(huán)工質(zhì)的循環(huán)。同時(shí)將本發(fā) 明結(jié)構(gòu)的余熱鍋爐同溴化鋰制冷熱泵系統(tǒng)結(jié)合，使得石化企業(yè)的大量高溫?zé)煔庥辛诵碌挠?途。高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)余熱鍋爐能夠供給溴化鋰制冷熱泵系統(tǒng)以動(dòng)力，同時(shí)還能生產(chǎn)70 80°C 的熱水和7 15°C工藝?yán)鋮s水，滿足了生產(chǎn)和生活的需要。所以，本發(fā)明的裝置具有明顯的 節(jié)能、環(huán)保和節(jié)約資源的效果，并且具有非常廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的工藝流程和裝置圖，也是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例圖。圖2為本發(fā)明中的一種立式無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的高煙氣制冷和熱泵裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖1和圖2。本發(fā)明的以高溫?zé)煔鉃閯?dòng)力的溴化鋰制冷和熱泵系統(tǒng)包括無(wú)機(jī) 導(dǎo)熱元件立式煙氣余熱鍋爐系統(tǒng)、溴化鋰吸收制冷和熱泵系統(tǒng)。其中無(wú)機(jī)導(dǎo)熱元件立式煙 氣余熱鍋爐系統(tǒng)，包括余熱鍋爐1、蒸汽和凝結(jié)水循環(huán)管路23、蛇形盤(pán)管2構(gòu)成；余熱鍋爐 1由煙氣出口 15、煙氣進(jìn)口 18、外部殼體16、內(nèi)部殼體19、無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管17、蒸汽出口 20和凝 結(jié)水進(jìn)口 21組成，鍋爐內(nèi)注入適量的軟化水。溴化鋰吸收制冷和熱泵系統(tǒng)，包括高壓發(fā)生 器4、冷凝器5、低壓發(fā)生器6、蒸發(fā)器7、吸收器8、節(jié)流導(dǎo)管9、換熱器10、發(fā)生器送液泵11、 吸收液循環(huán)噴淋泵12和蒸發(fā)器循環(huán)噴淋泵13。其特征是煙氣余熱回收系統(tǒng)為立式嵌套 的雙筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒19內(nèi)部為水和蒸汽程，內(nèi)筒19和外筒16間圍成的環(huán)形腔體為煙氣程，內(nèi) 筒19壁上周向設(shè)置有無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管元件17，導(dǎo)熱管傾斜放置，內(nèi)部(圓心側(cè))向上、外部(圓 周側(cè))向下，外部與煙氣接觸側(cè)設(shè)有翅片22，高壓發(fā)生器4與余熱回收鍋爐1為上下布置， 方便冷凝液自流；溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)為三筒結(jié)構(gòu)，高壓發(fā)生器4為單獨(dú)一個(gè)筒體，筒 體內(nèi)設(shè)置有高溫蒸汽換熱管2，提供驅(qū)動(dòng)熱能，及溫水取熱盤(pán)管3，以制備高溫?zé)崴焕淠?5和低壓發(fā)生器6設(shè)置在一個(gè)筒體內(nèi)，冷凝器5和低壓發(fā)生器6為上下布置，冷凝器5兩邊 設(shè)置有向內(nèi)傾斜的多葉通氣隔板M ；蒸發(fā)器7和吸收器8設(shè)置在另一個(gè)筒體內(nèi)，蒸發(fā)器7和 吸收器8上下布置，蒸發(fā)器7兩邊設(shè)置有向內(nèi)下傾斜的多葉通氣隔板25，冷凝器5和蒸發(fā)器 7之間設(shè)置有一個(gè)帶U形節(jié)流管9的連通管，連通管在蒸發(fā)器內(nèi)的出口設(shè)置有噴淋頭；蒸發(fā) 器設(shè)置循環(huán)噴淋泵13，吸收器設(shè)置循環(huán)噴淋泵12。高溫?zé)煔怃寤囍评浜蜔岜孟到y(tǒng)工作過(guò)程如下來(lái)自煉廠裝置排放的250 300°C煙氣首先進(jìn)入煙氣余熱回收系統(tǒng)的立式無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管余熱鍋爐1，通過(guò)無(wú)機(jī)導(dǎo)熱元件 17，煙氣余熱高效傳遞給余熱鍋爐內(nèi)筒的水，使水汽化并升溫到140 160°C，水蒸氣上升 通過(guò)管道23進(jìn)入溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)的高壓發(fā)生器4內(nèi)的盤(pán)管2中，與其中的溴化鋰 溶液換熱，使溶液中水蒸發(fā)分離，換熱后管內(nèi)蒸汽形成凝結(jié)水回流到鍋爐1中，如此循環(huán)加 熱，不斷將熱能傳遞給溴化鋰制冷系統(tǒng)，使溴化鋰吸收制冷系統(tǒng)維持正常工作。在溴化鋰制冷熱泵系統(tǒng)中，高壓發(fā)生器4產(chǎn)生的高溫水蒸氣蒸發(fā)分離后與高壓發(fā)生 器上部的溫水盤(pán)管3換熱，將管內(nèi)35 45°C左右溫水加熱到70 80°C，然后水蒸氣進(jìn)入低壓 發(fā)生器6中，對(duì)低壓發(fā)生器內(nèi)的溴化鋰水溶液加熱，溶液中水汽化分離后，通過(guò)隔板通道24進(jìn) 入冷凝器5中與冷卻水盤(pán)管冷凝換熱凝結(jié)成水，然后通過(guò)連通管9節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器7 ；在蒸 發(fā)器7、吸收器8筒體內(nèi)，在低壓條件，溴化鋰對(duì)水強(qiáng)烈吸收作用下，水汽化通過(guò)蒸發(fā)器7兩端隔 板25進(jìn)入吸收器8的溶液中，完成了制冷劑-水的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)制冷，冷量通過(guò)冷凍水盤(pán)管帶 走，生產(chǎn)7 15°C工藝?yán)鋮s水。在高低壓發(fā)生器4中，分離后的濃溶液通過(guò)連通管26回流到吸 收器8中，在吸收器8內(nèi)濃溶液與水吸收形成稀的溴化鋰水溶液，通過(guò)發(fā)生器送液泵11輸送稀 溶液經(jīng)過(guò)換熱器10與濃溶液換熱后，進(jìn)入高、低壓發(fā)生器4和6內(nèi)，形成溴化鋰溶液循環(huán)。在 上述過(guò)程中，設(shè)置有吸收液循環(huán)噴淋泵12和蒸發(fā)器循環(huán)噴淋泵13，以便強(qiáng)化換熱效果。
權(quán)利要求
1.一種利用高溫?zé)煔怛?qū)動(dòng)的制冷和熱泵裝置，包括煙氣余熱回收系統(tǒng)和溴化鋰吸收制 冷和熱泵系統(tǒng)；其中煙氣余熱回收系統(tǒng)包括煙氣余熱鍋爐、蒸汽和凝結(jié)水循環(huán)管路和換熱 盤(pán)管；溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)包括高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、冷凝器、吸收器、蒸發(fā)器、發(fā) 生器送液泵、吸收器循環(huán)噴淋泵、蒸發(fā)器循環(huán)噴淋泵、換熱器、節(jié)流器和管道閥門(mén)；其特征在 于，所述的煙氣余熱鍋爐為立式嵌套的雙筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒為水和蒸汽程，內(nèi)筒和外筒間圍成的 環(huán)形腔體為煙氣程；在內(nèi)筒壁上周向設(shè)置有無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管元件；所述溴化鋰吸收制冷熱泵系 統(tǒng)為三筒結(jié)構(gòu)，高壓發(fā)生器單獨(dú)為一個(gè)筒體，筒體內(nèi)設(shè)置有高溫蒸汽換熱管，器內(nèi)還設(shè)有溫 水取熱盤(pán)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的煙氣余熱鍋爐中的無(wú)機(jī)導(dǎo)熱管傾 斜放置，兩端分別位于內(nèi)筒和外筒，其內(nèi)筒端高于外筒端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的冷凝器和低壓發(fā)生器設(shè)置在一個(gè) 筒體內(nèi)，冷凝器和低壓發(fā)生器為上下布置，冷凝器兩邊設(shè)置有通氣隔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)器和吸收器設(shè)置在一個(gè)筒體 內(nèi)，蒸發(fā)器和吸收器上下布置，蒸發(fā)器兩邊設(shè)置有通氣隔板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)器設(shè)置循環(huán)噴淋泵，通過(guò)循環(huán) 噴淋強(qiáng)化換熱效果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的吸收器設(shè)置噴淋循環(huán)泵，吸收器內(nèi) 的吸收液通過(guò)發(fā)生器送液泵與高壓發(fā)生器流出的濃溶液換熱后送到高壓發(fā)生器和低壓發(fā) 生器內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的低壓發(fā)生器與吸收器間設(shè)置有相 連的溢流管，當(dāng)發(fā)生器進(jìn)入吸收器正常管道堵塞時(shí)，濃溶液經(jīng)溢流管溢流進(jìn)入吸收器，以保 證裝置正常工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的冷凝器和蒸發(fā)器之間設(shè)置一個(gè)帶U 形節(jié)流管的連通管，連通管在蒸發(fā)器內(nèi)的出口設(shè)置有噴淋頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的煙氣余熱回收系統(tǒng)和溴化鋰吸收 制冷和熱泵系統(tǒng)間通過(guò)設(shè)置在高壓發(fā)生器內(nèi)的蛇形盤(pán)管進(jìn)行換熱。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用高溫?zé)煔鉃閯?dòng)力的制冷和熱泵裝置。所述裝置包括煙氣余熱回收系統(tǒng)和溴化鋰吸收制冷和熱泵系統(tǒng)。所述溴化鋰吸收制冷熱泵系統(tǒng)為三筒結(jié)構(gòu)，高壓發(fā)生器單獨(dú)設(shè)置在一個(gè)筒體內(nèi)，冷凝器與低壓發(fā)生器設(shè)置在一個(gè)筒體內(nèi)，蒸發(fā)器和吸收器設(shè)置在一個(gè)筒體內(nèi)；所述煙氣余熱回收系統(tǒng)包括一個(gè)立式結(jié)構(gòu)的煙氣余熱鍋爐，余熱鍋爐包括內(nèi)外兩個(gè)圓筒形腔體，內(nèi)筒器壁上設(shè)有無(wú)機(jī)導(dǎo)熱元件，筒內(nèi)為蒸汽程，內(nèi)外筒間腔體為煙氣程。本發(fā)明的裝置設(shè)計(jì)合理，可將35～45℃左右溫水加熱到70～80℃，同時(shí)還可生產(chǎn)7～15℃低溫水，制冷、制熱兼用，可廣泛應(yīng)用于利用煙氣制冷和制熱的各種場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保利用高溫?zé)煔獾哪康摹?br> 文檔編號(hào)F22B1/18GK102052801SQ20091018816
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者任龍, 姜陽(yáng), 方向晨, 王海波, 齊慧敏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院