CN206398680U - 利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，包括热泵机组、除氧罐、蒸发水箱、蒸汽压缩机和油冷换热器，所述热泵机组的出口通过调节阀与蒸发水箱的入口相连接，所述调节阀与蒸发水箱之间设有除氧罐，所述蒸发水箱的上端出口与蒸汽压缩机的吸气口相连接，所述蒸汽压缩机通过输出管道和输入管道与油冷换热器连接，所述输出管道与输入管道之间通过油旁通电磁阀连接，所述蒸发水箱下端出口通过水泵与热泵机组的入口相连，所述蒸发水箱上还设有补水阀。本实用新型利用低品位热源，通过热泵机组和蒸汽压缩机制成高温高压的蒸汽供消费者使用，具有设备简单、操作方便、无任何污染物排放、节能环保和安全高效等功能。

Description

利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统

技术领域

本实用新型涉及热泵系统，具体涉及一种利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统。

背景技术

近年来，中国环境污染加剧，雾霾已经严重影响人民的健康和日常生活。PM2.5的一个主要来源就是煤的燃烧。根据2013年中国统计年鉴提供的数据，历年来煤所占能源生产总量的比重一直在76～77％之间，燃油的比重在9～14％之间，天然气使用比例有逐年上升趋势，至2012年也仅占4.3％。我国的能源结构一直还没有摆脱高污染能源的现状。化石能源的消耗主要用于工业熔炼、燃烧发电和建筑供暖三个领域，各约占总量的1/3。其中燃烧发电和建筑供暖的能源使用形式为燃煤80％，燃油气15％，电加热1％，其余沼气、黑液、生物质。目前工业用蒸汽的来源主要还是传统的燃煤燃油锅炉，热效率很低，同时向环境排放大量的二氧化碳，氮氧化物，二氧化硫，粉尘等等，严重污染大气污染环境，因为锅炉内压力较高，也会产生安全隐患。

随着国际能源问题的日益突出，如何高效地使用能源、回收各种余热和减小排热对环境的污染成为人们关注的焦点，热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。本发明创造采用电作为能源，同时利用低品位的余热废热、地热以及空气能等免费热源，通过热泵及蒸汽压缩机制成高温高压蒸汽，相比较于传统的燃煤燃油燃气蒸汽锅炉，没有污染排放，更节能环保，安全高效。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，可以解决传统的燃煤燃油燃气蒸汽锅炉带来的污染严重、效率低的技术问题。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，包括热泵机组、除氧罐、蒸发水箱、蒸汽压缩机和油冷换热器，所述热泵机组的出口通过调节阀与蒸发水箱的入口相连接，所述调节阀与蒸发水箱之间设有除氧罐，所述蒸发水箱的上端出口与蒸汽压缩机的吸气口相连接，所述蒸汽压缩机通过输出管道和输入管道与油冷换热器连接，所述输出管道与输入管道之间通过油旁通电磁阀连接，所述蒸发水箱下端出口通过水泵与热泵机组的入口相连，所述蒸发水箱上还设有补水阀。

优选地，所述热泵机组为水源热泵机组，所述水源热泵机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。

优选地，所述热泵机组为空气源热泵机组，所述空气源热泵包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。

优选地，所述除氧罐上设有手动截止阀。

优选地，所述蒸发水箱下端出口与水泵之间还依次连接水除盐装置和水过滤器。

优选地，所述补水阀为补水电磁阀，在所述蒸发水箱上还设有控制补水电磁阀打开和关闭的液位传感器。

优选地，所述热泵机组通过进水管道和出水管道与所述油冷换热器连接。

优选地，所述水过滤器和水泵之间设有连接管与蒸汽压缩机连接，所述连接管路中设有喷液电磁阀。

优选地，所述蒸汽压缩机的排气侧与吸气侧通过蒸汽压缩旁通阀相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用热泵机组产生高温热水，高温热水通过调节阀进入蒸发水箱，高温热水温度大于100度，蒸汽压缩机从蒸发水箱上部抽气降低蒸发水箱内压力，从而蒸发水箱内的高温热水蒸发，饱和蒸汽被抽入蒸汽压缩机内，进入蒸汽压缩机的饱和蒸汽经蒸汽压缩机压缩，成为高温高压的过热蒸汽供给消费者使用；从热泵机组输出温度较低的水源在油冷换热器中对来之蒸汽压缩机的高温润滑油进行冷却，经过热交换的水源再次回到热泵机组，从而实现了对油冷换热器中高温润滑油热量的回收，更加节省资源；所述液位传感器可以探测水箱的液位信号，当探测到液位低于预设液位时，控制补水电磁阀打开对水箱进行补水，当探测到液位高于预设液位时，控制补水电磁阀关闭，停止对水箱给水，自动化程度高，有利于对水箱液位的准确控制。本实用新型利用低品位热源，通过热泵机组和蒸汽压缩机制成高温高压的蒸汽供给消费者使用，具有设备简单、操作方便、无任何污染物排放、节能环保和安全高效等功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-热泵机组，2-调节阀，3-除氧罐，4-蒸发水箱，5-水除盐装置，6-水过滤器，7-水泵，8-喷液电磁阀，9-蒸汽压缩机，10-蒸汽压缩旁通阀，11-油冷换热器，12-手动截止阀，13-液位传感器，14-补水阀，15-油旁通电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，包括热泵机组1、除氧罐3、蒸发水箱4、蒸汽压缩机9和油冷换热器11，所述热泵机组1的出口通过调节阀2与蒸发水箱4的入口相连接，所述调节阀2与蒸发水箱4之间设有除氧罐3，所述蒸发水箱4的上端出口与蒸汽压缩机9的吸气口相连接，所述蒸汽压缩机9通过输出管道和输入管道与油冷换热器11连接，所述输出管道与输入管道之间通过油旁通电磁阀15连接，所述蒸发水箱4下端出口通过水泵7与热泵机组的入口相连，所述蒸发水箱4上还设有补水阀14。本实用新型利用热泵机组1产生高温热水，高温热水通过调节阀2进入蒸发水箱4，蒸汽压缩机9从蒸发水箱上部抽气降低蒸发水箱内压力，从而蒸发水箱内的高温热水蒸发，饱和蒸汽被抽入蒸汽压缩机内，进入蒸汽压缩机的饱和蒸汽经蒸汽压缩机压缩，成为高温高压的过热蒸汽供给消费者使用，没有蒸发的水再次从蒸发水箱底部的出口被水泵7打入热泵机组再次被加热循环利用。从蒸汽压缩机9出来的高温润滑油进入油冷换热器11冷却后再被循环使用，当不需要冷却油时，打开油旁通电磁阀15即可。本实用新型利用低品位热源，通过热泵机组和蒸汽压缩机制成高温高压的蒸汽供消费者使用，具有设备简单、操作方便、无任何污染物排放、节能环保和安全高效等功能。图中所示的各箭头表示管道中流体的流向。

其中，所述除氧罐3上设有手动截止阀12。手动截止阀12位于除氧罐3的顶部，用于排放高温水中释放出的氧气，热水经过除氧后再进入后道工序的设备内，防止氧气和其他气体对设备的腐蚀，延长设备的使用周期。所述蒸发水箱4下端出口与水泵7之间还依次连接水除盐装置5和水过滤器6。没有蒸发的水泵入热泵机组之前经过水除盐装置和水过滤器对水质进行净化，有利于保护热泵机组的设备，其中水除盐装置可以减少水中溶解盐类(阴阳离子)的总量，方法有电渗析法、反渗透法、离子交换法等等，水过滤器可以过滤掉水中的微生物等有害物质，可以采用膜过滤技术等。所述补水阀14为补水电磁阀，在所述蒸发水箱4上还设有控制补水电磁阀打开和关闭的液位传感器13。所述液位传感器13可以探测水箱的液位信号，当探测到液位低于预设液位时，控制补水电磁阀打开对水箱进行补水；当探测到液位高于预设液位时，控制补水电磁阀关闭，停止对水箱给水，自动化程度高，有利于对水箱液位的准确控制。所述热泵机组1通过进水管道和出水管道与所述油冷换热器11连接。从热泵机组1输出温度较低的水源在油冷换热器中对来之蒸汽压缩机的高温润滑油进行冷却，经过热交换的水源再次回到热泵机组1，从而实现了对油冷换热器中高温润滑油热量的回收，更加节省资源。所述水过滤器6和水泵7之间设有连接管与蒸汽压缩机9连接，所述连接管路中设有喷液电磁阀8。经过净化后的水源通过连接管进入蒸汽压缩机9的转子腔对转子进行冷却。所述蒸汽压缩机9的排气侧与吸气侧通过蒸汽压缩旁通阀10相连接。蒸汽压缩机9排出的高温高压蒸汽可以通过蒸汽压缩旁通阀10回到蒸汽压缩机的吸气口。

其中，所述热泵机组1为水源热泵机组，所述水源热泵机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。水源热泵机组的工作原理为：热泵机组在制热模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向供热水(如建筑供暖用水)中放出热量而冷却成高压液体，并使供热水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收低温热源水(如地下水)中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使低温热源水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在冷凝器中获得供热水。当然也可以利用地热或其他余热废热作为低品位热源。

在另一实施例中，所述热泵机组1为空气源热泵机组，所述空气源热泵包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。空气源热泵的工作原理为：机组运行基本原理依据是逆卡循环原理，液态工质首先在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发形成蒸汽(汽化)，汽化潜热即为所回收热量，而后经压缩机压缩成高温高压气体，进入冷凝器内冷凝成液态(液化)把吸收的热量发给需要的加热的水中，液态工质经膨胀阀降压膨胀后重新回到膨胀阀内，吸收热量蒸发而完成一个循环，如此往复，不断吸收低温源的热而输出所加热的水中，直接达到预定温度。

本实用新型的工作过程是：首先热泵机组1利用低品位热源(水源或者空气源)对水进行加热，提供大于100度的高温热水，高温热水经过除氧罐3除氧后进入蒸发水箱4，由于蒸汽压缩机9从蒸发水箱4中抽气，从而降低了蒸发水箱的压力，所述高温热水在蒸发水箱4内蒸发成饱和蒸汽，饱和蒸汽被蒸汽压缩机9吸入进行压缩加温加压后变成客户需要的高压高温过热蒸汽。没有蒸发的热水从蒸发水箱4底部经过水除盐装置5和水过滤器6后被水泵7打回热泵机组1循环利用，蒸发水箱底部设有补水阀14为补水电磁阀，通过液位传感器13的液位信号来打开或关闭补水电磁阀对蒸发水箱进行补水或停止补水。从蒸汽压缩机9出来的高温润滑油进入油冷换热器11，利用热泵机组1输出温度较低的水源在油冷换热器中对高温润滑油进行冷却，经过热交换的水源再次回到热泵机组1，被冷却后的润滑油再次进入蒸汽压缩机9中，当不需要冷却油时，油旁通电磁阀15打开即可。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：包括热泵机组(1)、除氧罐(3)、蒸发水箱(4)、蒸汽压缩机(9)和油冷换热器(11)，所述热泵机组(1)的出口通过调节阀(2)与蒸发水箱(4)的入口相连接，所述调节阀(2)与蒸发水箱(4)之间设有除氧罐(3)，所述蒸发水箱(4)的上端出口与蒸汽压缩机(9)的吸气口相连接，所述蒸汽压缩机(9)通过输出管道和输入管道与油冷换热器(11)连接，所述输出管道与输入管道之间通过油旁通电磁阀(15)连接，所述蒸发水箱(4)下端出口通过水泵(7)与热泵机组的入口相连，所述蒸发水箱(4)上还设有补水阀(14)。

2.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述热泵机组(1)为水源热泵机组，所述水源热泵机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。

3.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述热泵机组(1)为空气源热泵机组，所述空气源热泵包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。

4.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述除氧罐(3)上设有手动截止阀(12)。

5.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述蒸发水箱(4)下端出口与水泵(7)之间还依次连接水除盐装置(5)和水过滤器(6)。

6.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述补水阀(14)为补水电磁阀，在所述蒸发水箱(4)上还设有控制补水电磁阀打开和关闭的液位传感器(13)。

7.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述热泵机组(1)通过进水管道和出水管道与所述油冷换热器(11)连接。

8.根据权利要求5所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述水过滤器(6)和水泵(7)之间设有连接管与蒸汽压缩机(9)连接，所述连接管路中设有喷液电磁阀(8)。

9.根据权利要求1所述的利用低品位热源产生蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述蒸汽压缩机(9)的排气侧与吸气侧通过蒸汽压缩旁通阀(10)相连接。