CN205481939U - 空气源热泵驱动水蒸汽调制机 - Google Patents

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Abstract

一种空气源热泵驱动水蒸汽调制机：系统集成循环泵、空气源热泵、节流阀、喷嘴、闪蒸罐、喷嘴引射扩压装置；利用空气源热泵加热循环补水，以提供闪蒸热量；利用循环加热、节流、喷淋、闪蒸，持续产生二次蒸汽；利用蒸汽管网余压实现二次蒸汽热压缩，节省水蒸汽压缩机压缩电费与投资；投资回收期与水源热泵加热闪蒸和水蒸汽压缩机压缩的相比较可缩短50％；实现1份高压水蒸汽调制出n+1份中压水蒸汽的蒸汽倍增功能。

Description

空气源热泵驱动水蒸汽调制机
(一)技术领域
本发明涉及一种空气源热泵驱动水蒸汽调制机。
(二)背景技术
考虑输送损失以及最高蒸汽压力需求，通常蒸汽管网维持10bar以上压力。然而很多用户的蒸汽压力需求只有3-5bar，因此在用热设备端口设置减温、减压阀，来实现用热压力需求，从而就浪费了蒸汽管网的余压。
现有水源热泵加热闪蒸和水蒸汽压缩机压缩制取水蒸汽的工艺流程为：液态热载体流经蒸发器液态热载体侧，以使流入蒸发器工质侧的低压两相热泵工质吸收热量而蒸发成为低压过热气态热泵工质，并使液态热载体放热、降温后排出；热泵工质由吸气口吸入压缩机，并压缩成为高压过热气态热泵工质，而送入冷凝器工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质，最后经膨胀阀节流而重新成为低压两相热泵工质，流入蒸发器工质侧以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给循环补水侧。当闪蒸罐底部出口的循环水经补水三通与补水混合后，流经过滤器、循环泵、止回阀、冷凝器循环补水侧，而被冷凝热量加热升温，再经节流阀的减压以及喷嘴的喷淋，而在闪蒸罐内绝热闪蒸出二次蒸汽，最后二次蒸汽被闪蒸罐顶部设置的水蒸汽压缩机吸入并压缩成为所需压力的水蒸汽。
然而该技术难以推广，其原因为：
(1)水蒸汽压缩机单位吸气量的投资10倍于制冷压缩机；
(2)绝对压差超过3bar时，水蒸汽压缩机的等熵效率大幅降低，因此耗电量巨大；
(3)如果降低水蒸汽压缩机的绝对压差，就需提高水源热泵的绝对压差，从而导致水源热泵的耗电量增大；
(4)由于系统投资与耗电量较大，使其项目投资回收期超过7年，因此难以推广应用。
(三)发明内容
本发明目的是：利用空气源热泵产生二次蒸汽，利用蒸汽管网余压实现二次蒸汽热压缩，并使蒸汽流量倍增。
按照附图1所示的空气源热泵驱动水蒸汽调制机，其由1-风机；2-蒸发器；3-热泵工质；4-气液分离器；5-压缩机；6-冷凝器；7-储液器；8-干燥过滤器；9-膨胀阀；10-经济器；11-膨胀阀；12-闪蒸罐；13-过滤器；14-循环泵；15-止回阀；16-节流阀；17-喷嘴；18-喷嘴引射扩压装置组成，其特征在于：
风机1驱动气态热载体流经蒸发器2，组成气态热载体回路；
蒸发器2工质侧通过管道连接气液分离器4、压缩机5、冷凝器6工质侧、储液器7、干燥过滤器8、分流三通、经济器10过冷侧、膨胀阀11，组成空气源热泵过冷循环回路；
空气源热泵过冷循环回路中，分流三通、膨胀阀9、经济器10蒸发侧、压缩机5补气口，组成空气源热泵补气回路；
闪蒸罐12底部出口通过管道连接补水三通、过滤器13、循环泵14、止回阀15、冷凝器6循环补水侧、节流阀16、喷嘴17，组成补水循环加热闪蒸回路；
闪蒸罐12顶部出口通过管道连接喷嘴引射扩压装置18，组成水蒸汽热压缩回路。
经济器10的蒸发侧与过冷侧为逆向流动。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：气态热载体被风机1驱动而流经蒸发器2，以使流入蒸发器2工质侧的低压两相热泵工质3吸收热量而蒸发成为低压过热气态热泵工质3，并使气态热载体放热、降温后排出；热泵工质3经气液分离器4的分离而由吸气口吸入压缩机5，并压缩成为高压过热气态热泵工质3，而送入冷凝器6工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质3，流经储液器7、干燥过滤器8、分流三通后，一路经膨胀阀9节流而成为中压两相热泵工质3，再流入经济器10蒸发侧，以吸收过冷热量而蒸发成为中压过热气态热泵工质3，由补气口吸入压缩机5；另一路则逆流流经经济器10过冷侧而放出过冷热量成为高压过冷液态热泵工质3，再经膨胀阀11节流而成为低压两相热泵工质3，而重新流入蒸发器2工质侧以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给循环补水侧。闪蒸罐12底部出口的循环水经补水三通与补水混合后，流经过滤器13、循环泵14、止回阀15、冷凝器6循环补水侧，吸收另侧冷凝热量而升温，再经节流阀16的减压以及喷嘴17的喷淋，而在闪蒸罐12内绝热闪蒸出二次蒸汽，最后n份二次蒸汽在闪蒸罐12顶部设置的喷嘴引射扩压装置18中，由流经其中的1份高压水蒸汽引射后扩压，以调制成为n+1份中压水蒸汽。
因此与现有水源热泵加热闪蒸和水蒸汽压缩机压缩制取水蒸汽的技术相比较，本发明特点如下：
(1)系统集成循环泵、空气源热泵、节流阀、喷嘴、闪蒸罐、喷嘴引射扩压装置；
(2)利用蒸汽管网余压实现二次蒸汽热压缩，节省水蒸汽压缩机压缩电费与投资；
(3)投资回收期与水源热泵加热闪蒸和水蒸汽压缩机压缩的相比较可缩短50％；
(4)实现1份高压水蒸汽调制出n+1份中压水蒸汽的蒸汽倍增功能。
因此与现有水源热泵加热闪蒸和水蒸汽压缩机压缩制取水蒸汽的技术相比较，本发明技术优势如下：系统集成循环泵、空气源热泵、节流阀、喷嘴、闪蒸罐、喷嘴引射扩压装置；利用空气源热泵加热循环补水，以提供闪蒸热量；利用循环加热、节流、喷淋、闪蒸，持续产生二次蒸汽；利用蒸汽管网余压实现二次蒸汽热压缩，节省水蒸汽压缩机压缩电费与投资；投资回收期与水源热泵加热闪蒸和水蒸汽压缩机压缩的相比较可缩短50％；实现1份高压水蒸汽调制出n+1份中压水蒸汽的蒸汽倍增功能。
(四)附图说明
附图1为本发明的系统流程图。
如附图1所示，其中：1-风机；2-蒸发器；3-热泵工质；4-气液分离器；5-压缩机；6-冷凝器；7-储液器；8-干燥过滤器；9-膨胀阀；10-经济器；11-膨胀阀；12-闪蒸罐；13-过滤器；14-循环泵；15-止回阀；16-节流阀；17-喷嘴；18-喷嘴引射扩压装置。
(五)具体实施方式
本发明提出的空气源热泵驱动水蒸汽调制机实施例如附图1所示，现说明如下：其由风机1；蒸发吸热量410kW的蒸发器2；R124热泵工质3；气液分离器4；吸气量500m3/h的压缩机5；冷凝加热量502kW的管壳式冷凝器6；储液器7；接口直径42mm/壁厚1mm的紫铜干燥过滤器8；膨胀阀9；过冷量25kW的经济器10；膨胀阀11；直径500mm/高度3m/壁厚4mm的不锈钢闪蒸罐12；接口直径70mm/壁厚2mm的不锈钢过滤器13；接口直径70mm/扬程7mH2O/流量86m3/h的循环泵14；接口直径70mm/壁厚2mm的不锈钢止回阀15；接口直径70mm/壁厚2mm的不锈钢节流阀16；接口直径70mm/壁厚2mm的不锈钢喷嘴17；引射蒸汽流量0.7t/h、出口蒸汽流量0.9t/h的喷嘴引射扩压装置18组成。
风机1驱动气态热载体流经蒸发器2，组成气态热载体回路；
蒸发器2工质侧通过管道连接气液分离器4、压缩机5、冷凝器6工质侧、储液器7、干燥过滤器8、直径42mm/壁厚1mm的紫铜分流三通、经济器10过冷侧、膨胀阀11，组成空气源热泵过冷循环回路；
空气源热泵循环回路中，分流三通、接口直径19mm/壁厚0.6mm的紫铜膨胀阀9、经济器10蒸发侧、压缩机5补气口，组成空气源热泵补气回路；
闪蒸罐12底部出口通过直径70mm/壁厚2mm的不锈钢管连接接口直径70mm/壁厚2mm的不锈钢补水三通、过滤器13、循环泵14、止回阀15、冷凝器6循环补水侧、节流阀16、喷嘴17，组成补水循环加热闪蒸回路；
闪蒸罐12顶部出口通过直径70mm/壁厚2mm的不锈钢管连接喷嘴引射扩压装置18，组成水蒸汽热压缩回路。
经济器10的蒸发侧与过冷侧为逆向流动。
本发明实施例中气态热载体为南方的环境空气，空气被风机1驱动而流经蒸发器2，以使流入蒸发器2工质侧的低压两相热泵工质3吸收410kW热量而蒸发成为低压过热气态热泵工质3，并使空气放热、降温后排出；热泵工质3经气液分离器4的分离而由吸气口吸入压缩机5，并压缩成为高压过热气态热泵工质3，而送入冷凝器6工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质3，流经储液器7、干燥过滤器8、分流三通后，一路经膨胀阀9节流而成为中压两相热泵工质3，再流入经济器10蒸发侧，以吸收过冷热量而蒸发成为中压过热气态热泵工质3，由补气口吸入压缩机5；另一路则逆流流经经济器10过冷侧而放出过冷热量成为高压过冷液态热泵工质3，再经膨胀阀11节流而成为低压两相热泵工质3，而重新流入蒸发器2工质侧以完成热泵循环，同时把502kW冷凝热量释放给循环补水侧。
闪蒸罐12底部出口流量85t/h、温度87℃的循环水经补水三通与流量0.7t/h、温度20℃补水混合后，流经过滤器13、循环泵14、止回阀15、冷凝器6循环补水侧，吸收另侧502kW冷凝热量而升温至92℃，再经节流阀16的减压以及喷嘴17的喷淋，而在闪蒸罐12内绝热闪蒸出流量0.7t/h、温度87℃的二次蒸汽，最后二次蒸汽在闪蒸罐12顶部设置的喷嘴引射扩压装置18中，由流经其中的流量0.2t/h、绝压10bar水蒸汽引射后扩压，以调制成为绝压3bar水蒸汽，实现制汽量0.9t/h。

Claims (2)

1.一种空气源热泵驱动水蒸汽调制机，其由其由风机(1)；蒸发器(2)；热泵工质(3)；气液分离器(4)；压缩机(5)；冷凝器(6)；储液器(7)；干燥过滤器(8)；膨胀阀(9)；经济器(10)；膨胀阀(11)；闪蒸罐(12)；过滤器(13)；循环泵(14)；止回阀(15)；节流阀(16)；喷嘴(17)；喷嘴引射扩压装置(18)组成，其特征在于：风机(1)驱动气态热载体流经蒸发器(2)，组成气态热载体回路；蒸发器(2)工质侧通过管道连接气液分离器(4)、压缩机(5)、冷凝器(6)工质侧、储液器(7)、干燥过滤器(8)、分流三通、经济器(10)过冷侧、膨胀阀(11)，组成空气源热泵过冷循环回路；空气源热泵过冷循环回路中，分流三通、膨胀阀(9)、经济器(10)蒸发侧、压缩机(5)补气口，组成空气源热泵补气回路；闪蒸罐(12)底部出口通过管道连接补水三通、过滤器(13)、循环泵(14)、止回阀(15)、冷凝器(6)循环补水侧、节流阀(16)、喷嘴(17)，组成补水循环加热闪蒸回路；闪蒸罐(12)顶部出口通过管道连接喷嘴引射扩压装置(18)，组成水蒸汽热压缩回路。
2.按照权利要求1所述的空气源热泵驱动水蒸汽调制机，其特征在于：经济器(10)的蒸发侧与过冷侧为逆向流动。
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