热泵溶液浓缩联产电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种热泵溶液浓缩联产电系统及方法，属于节能领域。其特征在于：该系统稀溶液（1）经过整流器（6）进入蒸发器（7）冷侧，被其热侧的制冷剂（4）加热浓缩，在气液分离器（8）中浓溶液（2）和水蒸气（3）分离，其中浓溶液（2）进入分流器，一部分进入浓溶液储罐（10），另一部分经过溶液泵（11）从第二进口进入整流器（6），与来自第一进口的稀溶液（1）掺混，开始下一轮循环；水蒸气（3）进入透平膨胀做功，再在冷凝器（13）热侧冷凝，经水泵(14)进入淡水储罐（15）；该系统通过透平（12）回收了水蒸气（3）的内能，降低了系统能耗；且浓溶液（2）一部分进入整流器（6）重新进入循环，通过掺混提高了溶液温度，回收了一部分热能，同时增大了蒸发器（7）冷侧的流量，防止结晶堵塞。

【技术实现步骤摘要】
热泵溶液浓缩联产电系统及方法
本专利技术涉及一种热泵溶液浓缩联产电系统及方法，属于节能领域。技术背景在化工、轻工、食品等工业中，有许多低浓度的物料需要将其浓缩，提高其浓度，才能成为产品，或进入下一道生产工艺。浓缩通常采用加热的方法使溶液中的溶剂蒸发，从而提高溶液的浓度。直接加热的方式耗能高，为了降低能耗，通常利用热泵系统提供溶剂蒸发的热量。但是采用热泵系统存在一些不足，溶液的沸点会随浓度增大而升高，因此热泵系统的工质冷凝放热温度需要提高，导致热泵系统的制热能效比（COP）显著下降，系统耗能随之提高；而且高温蒸汽被直接排出，浪费了相当大的内能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种低能耗，防堵塞的热泵溶液浓缩联产电系统及方法。该系统包括稀溶液储罐、整流器、蒸发器、气液分离器、分流器、浓溶液储罐、溶液泵、透平、冷凝器、水泵、淡水储罐、压缩机、节流阀；蒸发器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；冷凝器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；整流器包括第一进口、第二进口、出口；分流器包括进口、第一出口、第二出口；气液分离器包括进口、气体出口、液体出口；稀溶液储罐与整流器第一入口相连，整流器出口与冷凝器冷侧进口相连，其冷侧出口与气液分离器进口相连，气液分离器液体出口与分流器进口相连，分流器第一出口与浓溶液储罐相连，分流器第二出口通过溶液泵与整流器第二进口相连，气液分离器气体出口经过透平与冷凝器热侧进口相连，冷凝器热侧出口经过水泵与淡水储罐相连；蒸发器热侧出口经过节流阀与冷凝器冷侧进口相连，冷凝器冷侧出口经过压缩机与蒸发器热侧进口相连。本专利技术所述的热泵溶液浓缩联产电系统的工作方法包括以下过程：稀溶液储罐中的稀溶液从整流器第一进口进入整流器，再进入蒸发器冷侧，被其热侧的制冷剂加热浓缩，再进入气液分离器，其中水蒸气从气体出口流出，在透平内膨胀做功后，进入冷凝器热侧，被其冷侧的制冷剂冷凝，经水泵进入淡水储液罐；浓溶液从气液分离器液体出口流出，进入分流器，一部分通过分流器第一出口进入浓溶液储罐，另一部分从分流器第二出口流出，经过溶液泵从整流器第二进口进入整流器，与来自第一进口的稀溶液掺混，开始下一轮循环；制冷剂经压缩机加压后，进入蒸发器热侧，被其冷侧的溶液冷凝，经节流阀降温降压后进入冷凝器冷侧，被水蒸气加热蒸发后进入压缩机开始下一轮循环。该系统利用热泵系统提供溶液蒸发浓缩的热量，通过增加透平回收高温蒸汽内能，膨胀做功后的乏汽在冷凝器中向制冷剂放热冷凝，达到低能耗浓缩溶液的目的。该系统主要适用于沸点随浓度而提高的溶液浓缩，相比于常规的热泵浓缩系统，该系统的主要优势在以下三方面：第一，耗能低。常规系统在工质冷凝温度升高时COP显著降低。系统通过透平回收了水蒸气的内能，降低了系统能耗。第二，防堵塞。浓缩液一部分进入整流器重新进入循环，通过掺混提高了溶液温度，回收了一部分热能。并且增大了冷凝器冷侧的流量，可以防止冷侧结晶堵塞。第三，多产品。系统在浓缩溶液的同时可以利用透平做功得到电能，当用于原料不含除水外的易挥发性物质时，还可以得到淡水。附图说明图1是本专利技术提出的热泵溶液浓缩联产电系统；图中标号名称：1、稀溶液，2、浓溶液，3、水蒸气，4、制冷剂，5、稀溶液储罐，6、整流器，7、蒸发器，8、气液分离器，9、分流器，10、浓溶液储罐，11、溶液泵，12、透平，13、冷凝器，14、水泵，15、淡水储罐，16、压缩机，17、节流阀。具体实施方法下面参照附图说明热泵溶液浓缩联产电系统的工作过程。首先打开稀溶液储罐5，依次启动压缩机16，水泵14，溶液泵11。稀溶液储罐5中的稀溶液1从整流器6第一进口进入整流器6，再进入蒸发器7冷侧，被其热侧的制冷剂4加热浓缩，再进入气液分离器8，其中水蒸气7从气体出口流出，在透平12内膨胀做功后，进入冷凝器13热侧，被其冷侧的制冷剂4冷凝，经水泵14进入淡水储液罐；浓溶液2从气液分离器8液体出口流出，进入分流器9，一部分通过分流器9第一出口进入浓溶液储罐10，另一部分从分流器9第二出口流出，经过溶液泵11从整流器6第二进口进入整流器6，与来自第一进口的稀溶液1掺混，开始下一轮循环；制冷剂4经压缩机16加压后，进入蒸发器7热侧，被其冷侧的溶液6冷凝，经节流阀17降温降压后进入冷凝器13冷侧，被水蒸气3加热蒸发后进入压缩机16开始下一轮循环。系统停机时，依次关闭溶液泵11，水泵14，压缩机16。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵溶液浓缩联产电系统，其特征在于：该系统包括稀溶液储罐（5）、整流器（6）、蒸发器（7）、气液分离器（8）、分流器（9）、浓溶液储罐（10）、溶液泵（11）、透平（12）、冷凝器（13）、水泵（14）、淡水储罐（15）、压缩机（16）、节流阀（17）；蒸发器（7）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；冷凝器（13）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；整流器（6）包括第一进口、第二进口、出口；分流器（9）包括进口、第一出口、第二出口；气液分离器（8）包括进口、气体出口、液体出口；稀溶液储罐（5）与整流器（6）第一入口相连，整流器（6）出口与冷凝器（7）冷侧进口相连，其冷侧出口与气液分离器（8）进口相连，气液分离器（8）液体出口与分流器（9）进口相连，分流器（9）第一出口与浓溶液储罐（10）相连,分流器（9）第二出口通过溶液泵（11）与整流器（6）第二进口相连，气液分离器（8）气体出口经过透平（12）与冷凝器（13）热侧进口相连，冷凝器热侧出口经过水泵（14）与淡水储罐（15）相连；蒸发器（7）热侧出口经过节流阀（17）与冷凝器（13）冷侧进口相连，冷凝器（13）冷侧出口经过压缩机（16）与蒸发器（7）热侧进口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种热泵溶液浓缩联产电系统，其特征在于：该系统包括稀溶液储罐（5）、整流器（6）、蒸发器（7）、气液分离器（8）、分流器（9）、浓溶液储罐（10）、溶液泵（11）、透平（12）、冷凝器（13）、水泵（14）、淡水储罐（15）、压缩机（16）、节流阀（17）；蒸发器（7）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；冷凝器（13）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；整流器（6）包括第一进口、第二进口、出口；分流器（9）包括进口、第一出口、第二出口；气液分离器（8）包括进口、气体出口、液体出口；稀溶液储罐（5）与整流器（6）第一入口相连，整流器（6）出口与冷凝器（7）冷侧进口相连，其冷侧出口与气液分离器（8）进口相连，气液分离器（8）液体出口与分流器（9）进口相连，分流器（9）第一出口与浓溶液储罐（10）相连,分流器（9）第二出口通过溶液泵（11）与整流器（6）第二进口相连，气液分离器（8）气体出口经过透平（12）与冷凝器（13）热侧进口相连，冷凝器热侧出口经过水泵（14）与淡水储罐（15）相连；蒸发器（7）热侧出口经过节...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳晨，王彬，王鹏恩，何纬峰，蒲文灏，张绮钰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32