基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统技术方案

本发明专利技术是一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统及循环过程，所述系统包括热源塔供热系统、溶液再生系统、太阳能集热系统，所述热源塔供热系统包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生系统包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八。本发明专利技术采用水合物法实现溶液再生，再生后的浓溶液经过冷凝器进行加热，然后与热源塔出口溶液混合，送入热泵机组放热，减少了热源塔系统的负荷，实现了系统的高效运行。

【技术实现步骤摘要】
基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统
本专利技术属于空调系统设计领域，具体涉及一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统。
技术介绍
长江中下游地区属于夏热冬冷地区，目前，该地区最常见的空调冷热源方案是冷水机组+锅炉、空气源热泵等。在冬季，冷水机组处于闲置状态，设备利用率较低，并且锅炉供热也会污染环境；而空气源热泵在冬季运行时则存在结霜问题。针对这些问题，部分学者提出了热源塔热泵系统。夏季工况，热源塔即为冷却塔，把冷却水系统的热量排到空气中；冬季工况，利用热源塔从空气中吸收热量，然后向热泵放热。热源塔分为开式热源塔和闭式热源塔。闭式热源塔溶液和空气间接换热，换热效率较低，较少采用。开式热源塔溶液和空气直接接触，换热效率较高，但在运行过程中溶液会吸收空气中的水蒸气，造成溶液浓度降低，溶液的冰点上升。为了保障系统的安全运行，需要将吸收的水分排出，使溶液浓度升高，实现溶液再生。因此，如何解决热源塔系统的溶液再生问题，设计一种高效运行的热源塔热泵系统成为迫切需要解决的技术难题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，实现了热量的高效利用，提高了热泵机组的效率。为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术是一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，所述系统包括热源塔供热系统、溶液再生系统、太阳能集热系统，所述热源塔供热系统包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生系统包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；其中所述热源塔供热系统的循环过程为：所述热泵机组出口的溶液经溶液泵一和电磁阀六进入热源塔，在热源塔中与空气换热，吸热后溶液温度升高，经电磁阀三进入热泵机组继续放热，完成热源塔供热过程；溶液再生系统的循环过程为：开启电磁阀五，热泵机组出口的稀溶液经溶液泵一和电磁阀五进入水合物生成釜，在水合物生成釜内，水合剂由下部通入，在低温高压下，水和水合剂生成类似冰晶状的气体水合物，气体水合物经过溶液泵二和电磁阀十进入水合物分离器，继续使气体水合物和溶液分离，上层的气体水合物经溶液泵三和电磁阀十二进入水合物分解器，下层的溶液经电磁阀十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，从蓄热器来的高温水在水合物分解器中加热气体水合物，在高温、常压条件下，气体水合物分解成水和气体水合剂，水合物分解器中，下部的水由电磁阀十五排出，上部的气体水合剂进入气液分离器进行气液分离，然后进入压缩机进行压缩，气体由低压变成高压，之后进入冷凝器进行冷凝，然后经过节流阀进行降压，最后通入水合物生成釜，与水结合生成气体水合物，水合物生成釜内稀溶液变成浓溶液，完成溶液再生系统循环；太阳能集热系统的循环过程为：蓄热器出口的水经过水泵二和电磁阀十六进入太阳能集热器，吸收太阳光的能量，水温升高，然后返回蓄热器，完成集热过程，从水合物分解器返回的水经过水泵一和电磁阀八进入蓄热器，在蓄热器中加热，加热后继续返回水合物分解器进行放热，为气体水合物分解提供热量，放热后再到蓄热器进行吸热，循环进行。本专利技术的进一步改进在于：水合物生成釜下部的浓溶液经过过滤器和电磁阀十三进入储液器，随溶液出来的气体水合剂在储液器上层，当积累一定压力后，开启电磁阀十四，使得气体水合剂进入气液分离器，然后再进入压缩机压缩，储液器内的浓溶液进入冷凝器与高温的气体水合剂进行换热，一方面使气体水合剂产生冷凝，另一方面使溶液温度升高，之后浓溶液经过电磁阀四与热源塔出口的溶液混合，一起进入热泵机组进行放热。本专利技术的进一步改进在于：从水合物分解器返回的水温度较高，关闭电磁阀八，经过水泵一和电磁阀七进入板式换热器，关闭电磁阀三，热源塔出口的溶液经过电磁阀二进入板式换热器，在板式换热器内溶液和水进行换热，溶液温度升高后经过电磁阀一进入热泵机组放热，板式换热器出口的水温度降低，然后到蓄热器进行加热，温度升高后再到水合物分解器，为水合物分解提供热量，当溶液浓度较高时，溶液浓缩过程停止，打开电磁阀九，蓄热器出口的水直接经过水泵一和电磁阀七，进入板式换热器与溶液进行换热，之后返回蓄热器吸热。本专利技术的进一步改进在于：所述水合剂采用R141b、C3H8或CO2。本专利技术的进一步改进在于：热源塔系统的工质可采用NaCl溶液、CaCl2溶液。本专利技术的有益效果是：第一、基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，采用水合物法实现溶液再生，再生后的浓溶液经过冷凝器进行加热，然后与热源塔出口溶液混合，送入热泵机组放热，保障了系统的安全运行，且实现了热量的高效利用。第二、基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，采用太阳能集热系统不仅为气体水合物分解过程提供热量，还可以加热热源塔出口溶液，提高出口溶液温度，热泵机组蒸发温度升高，因此热泵机组效率提高。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。如图1所示，本专利技术是基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，其特征在于：所述系统包括热源塔供热系统、溶液再生系统、太阳能集热系统，所述热源塔供热系统包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生系统包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；其中所述热源塔供热系统的循环过程为：所述热泵机组出口的溶液经溶液泵一和电磁阀六进入热源塔，在热源塔中与空气换热，吸热后溶液温度升高，经电磁阀三进入热泵机组继续放热，完成热源塔供热过程；溶液再生系统的循环过程为：开启电磁阀五，热泵机组出口的稀溶液经溶液泵一和电磁阀五进入水合物生成釜，在水合物生成釜内，水合剂由下部通入，在低温高压下，水和水合剂生成类似冰晶状的气体水合物，由于密度比溶液密度低，气体水合物浮在水面上，气体水合物经过溶液泵二和电磁阀十进入水合物分离器，继续使气体水合物和溶液分离，上层的气体水合物经溶液泵三和电磁阀十二进入水合物分解器，下层的溶液经电磁阀十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，从蓄热器来的高温水在水合物分解器中加热气体水合物，在高温、常压条件下，气体水合物分解成水和气体水合剂，水合物分解器中，下部的水由电磁阀十五排出，上部的气体水合剂进入气液分离器进行气液分离，然后进入压缩机进行压缩，气体由低压变成高压，之后进入冷凝器进行冷凝，然后经过节流阀进行降压，最后通入水合物生成釜，与水结合生成气体水合物，水合物生成釜内稀溶液变成浓溶液，完成溶液再生系统循环；太阳能集热系统的循环过程为：蓄热器出口的水经过水泵二和电磁阀十六进入太阳能集热器，吸收太阳光的能量，水温升高，然后返回蓄热器，完成集热过程，从水合物分解器返回的水经过水泵一和电磁阀八进入蓄热器，在蓄热器中加热，加热后继续返回水合物分解器进本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，其特征在于：所述系统包括热源塔供热系统、溶液再生系统、太阳能集热系统，所述热源塔供热系统包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生系统包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；其中所述热源塔供热系统的循环过程为：所述热泵机组出口的溶液经溶液泵一和电磁阀六进入热源塔，在热源塔中与空气换热，吸热后溶液温度升高，经电磁阀三进入热泵机组继续放热，完成热源塔供热过程；溶液再生系统的循环过程为：开启电磁阀五，热泵机组出口的稀溶液经溶液泵一和电磁阀五进入水合物生成釜，在水合物生成釜内，水合剂由下部通入，在低温高压下，水和水合剂生成类似冰晶状的气体水合物，气体水合物经过溶液泵二和电磁阀十进入水合物分离器，继续使气体水合物和溶液分离，上层的气体水合物经溶液泵三和电磁阀十二进入水合物分解器，下层的溶液经电磁阀十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，从蓄热器来的高温水在水合物分解器中加热气体水合物，在高温、常压条件下，气体水合物分解成水和气体水合剂，水合物分解器中，下部的水由电磁阀十五排出，上部的气体水合剂进入气液分离器进行气液分离，然后进入压缩机进行压缩，气体由低压变成高压，之后进入冷凝器进行冷凝，然后经过节流阀进行降压，最后通入水合物生成釜，与水结合生成气体水合物，水合物生成釜内稀溶液变成浓溶液，完成溶液再生系统循环；太阳能集热系统的循环过程为：蓄热器出口的水经过水泵二和电磁阀十六进入太阳能集热器，吸收太阳光的能量，水温升高，然后返回蓄热器，完成集热过程，从水合物分解器返回的水经过水泵一和电磁阀八进入蓄热器，在蓄热器中加热，加热后继续返回水合物分解器进行放热，为气体水合物分解提供热量，放热后再到蓄热器进行吸热，循环进行。...

【技术特征摘要】
1.基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统，其特征在于：所述系统包括热源塔供热系统、溶液再生系统、太阳能集热系统，所述热源塔供热系统包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生系统包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；其中所述热源塔供热系统的循环过程为：所述热泵机组出口的溶液经溶液泵一和电磁阀六进入热源塔，在热源塔中与空气换热，吸热后溶液温度升高，经电磁阀三进入热泵机组继续放热，完成热源塔供热过程；溶液再生系统的循环过程为：开启电磁阀五，热泵机组出口的稀溶液经溶液泵一和电磁阀五进入水合物生成釜，在水合物生成釜内，水合剂由下部通入，在低温高压下，水和水合剂生成类似冰晶状的气体水合物，气体水合物经过溶液泵二和电磁阀十进入水合物分离器，继续使气体水合物和溶液分离，上层的气体水合物经溶液泵三和电磁阀十二进入水合物分解器，下层的溶液经电磁阀十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，从蓄热器来的高温水在水合物分解器中加热气体水合物，在高温、常压条件下，气体水合物分解成水和气体水合剂，水合物分解器中，下部的水由电磁阀十五排出，上部的气体水合剂进入气液分离器进行气液分离，然后进入压缩机进行压缩，气体由低压变成高压，之后进入冷凝器进行冷凝，然后经过节流阀进行降压，最后通入水合物生成釜，与水结合生成气体水合物，水合物生成釜内稀溶液变成浓溶液，完成溶液再生系统循环；太阳能集热系统的循环过程为：蓄热器出口的水经过水泵二和电磁阀十六进入太阳能集...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹先齐，文先太，杲东彦，陶爱荣，余鹏飞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32