CN207230508U - 常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统 - Google Patents
常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，有用于产生高压蒸汽的高压蒸汽锅炉和用于产生常压蒸汽的热泵系统，还设置有蒸汽引射器，所述的高压蒸汽锅炉的高压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器的高压入口，所述热泵系统的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器的常压蒸汽入口，所述蒸汽引射器的出口构成中压蒸汽的出口。本实用新型能够有效的回收工业余热，对浪费的能源进行热回收，同时解决了普通热泵无法在100℃的条件下产生常压蒸汽的缺陷。本实用新型解决了目前只能燃煤或者燃气生产蒸汽的现状，提供了一种利用工业余热(40‑90℃)生产常压蒸汽的系统，降低对能源的消耗，结合高压蒸汽锅炉，通过蒸汽引射器实现了蒸气锅炉与蒸汽热泵的完美的结合。
Description
技术领域
本发明涉及一种中压蒸汽系统。特别是涉及一种利用工业余热的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统。
背景技术
余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废气废水余热、炉渣余热、化学反应余热以及高压流体余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％-67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。随着工业企业淘汰落后生产能力工作的推进和技改项目的相继启动，新型余热回收技术不断涌现，热泵就是利用工业余热极为有效的一种技术。热泵是以消耗一部分高质能(机械能、电能等)或高温位能为代价，通过热力循环，把热能由低温位物体转移到高温位物体的能量利用系统，不断地应用于各种余热的回收。传统的高温热泵只能产生100℃以下的高温热水，而高温热水在工厂的利用价值不大，需要将其变为工业蒸汽。
锅炉是一种产生高温高压蒸汽的设备。大部分锅炉蒸汽压力都很高，而工厂在工艺过程中，需要的蒸汽压力均不太高(0.4MPa-1.0MPa)，这样锅炉产生的高温高压蒸汽一般通过节流减压等方法达到工艺需要的压力水平。这样在节流减压的过程中，蒸汽的可用能衰减很多，本来可以产生功的这部分能量就白白损失掉了。
随着我国工业快速发展，蒸汽的需求量在不断的增加，而由于能源的紧缺，蒸汽的供应往往跟不上需求，蒸汽的价格就比以前高出了许多，另外蒸汽用的越多，产生的余热也就越多，因此怎么提供生产所需要的蒸汽，而又能节约能源，称为人们关注的焦点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种既能够提高锅炉的可用能效率、又能够利用工业余热解决生产所需要的蒸汽问题的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统。
本发明所采用的技术方案是：一种常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，包括有用于产生高压蒸汽的高压蒸汽锅炉和用于产生常压蒸汽的热泵系统，还设置有蒸汽引射器，所述的高压蒸汽锅炉的高压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器的高压入口，所述热泵系统的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器的常压蒸汽入口，所述蒸汽引射器的出口构成中压蒸汽的出口。
所述的热泵系统包括有：与工业余热进行热交换的蒸发器，所述蒸发器的制冷剂出口连接用于产生高温高压气体的螺杆压缩机的入口，所述螺杆压缩机的出口依次通过冷凝器、干燥过滤器和节流阀连接所述蒸发器的制冷剂入口，所述冷凝器的入水口通过管路连接外部自来水的供水口，所述冷凝器的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器的常压蒸汽入口。
所述蒸发器的制冷剂出口通过一个气液分离器连接用于产生高温高压气体的螺杆压缩机的入口。
所述冷凝器的制冷剂出口通过一个高压储液器连接所述的干燥过滤器。
所述的连接在外部自来水的供水口和冷凝器的入水口之间的管路上依次设置有软化水装置和减压阀。
在所述的外部自来水的供水口与所述的软化水装置之间、软化水装置与所述的减压阀之间以及减压阀与冷凝器的入水口之间分别各设置有一个截止阀。
所述的热泵系统采用的制冷剂为R13I1/HC600a/HFC245fa，组分配比为1-20/1-10/70-98％，所述热泵系统产生的常压蒸汽的压力在0.8～1.2bar，过热度在0～5℃。
所述高压蒸汽锅炉的蒸汽压力在6bar以上。
所述蒸汽引射器所排出的中压蒸汽压力在2bar以上。
本发明的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，利用热泵系统，能够有效的回收工业余热，对浪费的能源进行热回收，同时解决了普通热泵无法在100℃的条件下产生常压蒸汽的缺陷。同时，利用蒸汽引射器将锅炉产生的高压蒸汽和高温热泵产生的常压蒸汽进行混合，达到工艺生产所需要的蒸汽压力的目的，大大降低了锅炉高压蒸汽节流减压带来的可用能损失。本发明解决了目前只能燃煤或者燃气生产蒸汽的现状，提供了一种利用工业余热(40-90℃)生产常压蒸汽的系统，降低对能源的消耗，结合高压蒸汽锅炉，通过蒸汽引射器实现了蒸气锅炉与蒸汽热泵的完美的结合。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中
1：蒸发器 2：气液分离器
3：螺杆压缩机 4：冷凝器
5：高压储液器 6：干燥过滤器
7：节流阀 8：截止阀
9：软化水装置 10：减压阀
11：高压蒸汽锅炉 12：蒸汽引射器
13：工业余热 A：自来水
B：常压蒸汽 C：高压蒸汽
D：中压蒸汽
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统做出详细说明。
本发明的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，采用高温热泵循环与水蒸汽产生循环相结合的方式，先在冷凝器即水蒸汽发生器中把水变成饱和温度100℃左右的常压饱和蒸汽，经过蒸汽引射器与锅炉生产的高压蒸汽混合成为中压的工业生产用水蒸汽。
如图1所示，本发明的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，包括有用于产生高压蒸汽的高压蒸汽锅炉11和用于产生常压蒸汽的热泵系统，还设置有蒸汽引射器12，所述的高压蒸汽锅炉11的高压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器12的高压入口，所述热泵系统的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器12的常压蒸汽入口，所述蒸汽引射器12的出口构成中压蒸汽的出口，所述蒸汽引射器12所排出的中压蒸汽压力在2bar以上。
所述的热泵系统包括有：与工业余热13进行热交换的蒸发器1，所述蒸发器1的制冷剂出口连接用于产生高温高压气体的螺杆压缩机3的入口，所述螺杆压缩机3的出口依次通过冷凝器4、干燥过滤器6和节流阀7连接所述蒸发器1的制冷剂入口，所述冷凝器4的入水口通过管路连接外部自来水的供水口，所述冷凝器4的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器12的常压蒸汽入口。所述的连接在外部自来水的供水口和冷凝器4的入水口之间的管路上依次设置有软化水装置9和减压阀10。在所述的外部自来水的供水口与所述的软化水装置9之间、软化水装置9与所述的减压阀10之间以及减压阀10与冷凝器4的入水口之间分别各设置有一个截止阀8。
在所述蒸发器1的制冷剂出口还可以通过一个气液分离器2连接用于产生高温高压气体的螺杆压缩机3的入口。所述冷凝器4的制冷剂出口还可以通过一个高压储液器5连接所述的干燥过滤器6。
本发明中，节流后的制冷剂进入到蒸发器中，在蒸发器中吸收工业余热的热量，变成过热蒸气，经气液分离器后进入压缩机压缩成为高温高压的气体，然后在冷凝器中放出热量，经过高压储液器后干燥并过滤掉里面的杂质后进行节流。自来水经过水处理及减压后，从截止阀流进冷凝器并吸收制冷剂排出的热量，蒸发变成常压饱和水蒸汽，然后经过蒸汽引射器与锅炉生产的高压蒸汽混合成为中压的蒸汽，满足工业生产的需求。
本发明中所述的热泵系统采用的制冷剂为R13I1/HC600a/HFC245fa，组分配比为1-20/1-10/70-98％(见申请号为201410469066.5所公开的内容)，所述热泵系统产生的常压蒸汽的压力在0.8～1.2bar，常压蒸汽的过热度状态为0～5℃。所述高压蒸汽锅炉11的蒸汽压力在6bar以上。
本发明的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统的工作原理：节流后的制冷剂进入到蒸发器1中，在蒸发器1中吸收工业余热13的热量，变成过热蒸气，经气液分离器2后进入螺杆压缩机3，被压缩成为高温高压的气体，然后在冷凝器4中放出热量，经过高压储液器5及干燥过滤器6，最后进入节流阀7进行节流。预热后的自来水经过一个截止阀8、软化水装置9进行水处理，经又一个截止阀8、减压阀10减压后，从另一个截止阀8流进冷凝器4并吸收制冷剂排出的热量，蒸发变成常压水蒸汽，然后经过蒸汽引射器12与蒸汽锅炉11生产的高压蒸汽混合成为高温中压的蒸汽，满足工业生产的需求。
Claims (9)
1.一种常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，包括有用于产生高压蒸汽的高压蒸汽锅炉(11)和用于产生常压蒸汽的热泵系统，其特征在于，还设置有蒸汽引射器(12)，所述的高压蒸汽锅炉(11)的高压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器(12)的高压入口，所述热泵系统的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器(12)的常压蒸汽入口，所述蒸汽引射器(12)的出口构成中压蒸汽的出口。
2.根据权利要求1所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述的热泵系统包括有：与工业余热(13)进行热交换的蒸发器(1)，所述蒸发器(1)的制冷剂出口连接用于产生高温高压气体的螺杆压缩机(3)的入口，所述螺杆压缩机(3)的出口依次通过冷凝器(4)、干燥过滤器(6)和节流阀(7)连接所述蒸发器(1)的制冷剂入口，所述冷凝器(4)的入水口通过管路连接外部自来水的供水口，所述冷凝器(4)的常压蒸汽出口通过管路连接蒸汽引射器(12)的常压蒸汽入口。
3.根据权利要求2所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述蒸发器(1)的制冷剂出口通过一个气液分离器(2)连接用于产生高温高压气体的螺杆压缩机(3)的入口。
4.根据权利要求2所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述冷凝器(4)的制冷剂出口通过一个高压储液器(5)连接所述的干燥过滤器(6)。
5.根据权利要求2所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述的连接在外部自来水的供水口和冷凝器(4)的入水口之间的管路上依次设置有软化水装置(9)和减压阀(10)。
6.根据权利要求5所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，在所述的外部自来水的供水口与所述的软化水装置(9)之间、软化水装置(9)与所述的减压阀(10)之间以及减压阀(10)与冷凝器(4)的入水口之间分别各设置有一个截止阀(8)。
7.根据权利要求1所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述的热泵系统采用的制冷剂为R13I1/HC600a/HFC245fa，组分配比为1-20/1-10/70-98％，所述热泵系统产生的常压蒸汽的压力在0.8～1.2bar，过热度在0～5℃。
8.根据权利要求1所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述高压蒸汽锅炉(11)的蒸汽压力在6bar以上。
9.根据权利要求1所述的常压蒸汽热泵和高压蒸汽锅炉联合产生中压蒸汽的系统，其特征在于，所述蒸汽引射器(12)所排出的中压蒸汽压力在2bar以上。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109099613A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-28 | 中节能城市节能研究院有限公司 | 一种强化换热的直接引射式热泵系统 |
| CN114322470A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-12 | 同济大学 | 一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统 |
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