CN208907692U - 一种强化换热的直接引射式热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种强化换热的直接引射式热泵系统，包括真空罐一、真空罐二、引射器、冷凝器、水泵、压缩机以及换热器，换热站热水管路分为一次侧管路和二次侧管路，真空罐一分别连接压缩机的进口和一次侧供水管；真空罐二分别连接一次侧回水管、冷凝器出口、引射器以及水泵；引射器分别连接压缩机和真空罐二，引射器出口连接冷凝器；冷凝器进口连接引射器出口和真空罐二。直接引射式热泵机组根据闪蒸原理，吸收一次侧回水的热量，降低一次侧回水温度，提高管网的输送能力，同时低回水温度利于回收电厂、工业的工艺余热以及燃气锅炉的排烟余热。

Description

一种强化换热的直接引射式热泵系统

技术领域

本实用新型涉及供能领域，特别是一种热泵系统。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市人口膨胀性增长，人们对于供热的需求也不断增加，供热规模不断扩大，很多北方城镇集中供热系统面临着诸多问题，一方面既有管网输送能力不足，不能满足居民冬季供热需求，另一方面热源侧容量不足。

城镇集中供热管网设计供回水温度为130℃/70℃，相比换热站二次侧50℃-60℃的供水温度，一次侧温度严重偏高，高温热水得不到充分利用，造成一次侧供水品质的极大浪费，管网的既有流量不足以满足新增热用户的需求。

城镇集中供热通常采用集中燃气锅炉房或者热电厂作为热源，供热需求的增加也会造成热源测机组的规模不断增加，造成一次能源的大量消耗，另一方面，城市中的工业余热大量排放，城市中潜藏的“污废资源”未加利用。

目前，已有解决方案采用制冷剂间接换热方式增加管网供热能力，实践证明该方式仍然存在如下问题：

1、设备昂贵，投资成本普遍较高；

2、设备系统复杂，占地面积大，不适宜已有换热站改造；

3、设备效率低，对管网供热能力提升有限；

4、系统控制困难，随负荷波动不断调整制冷剂的运行工况。

综上所述，当前强化换热站换热能力的方式均利用制冷剂换热，从而具有换热能力有限、换热效率低等问题，因此亟需实用新型一种强化换热的直接引射式热泵机组。

实用新型内容

本实用新型针对北方城镇供热管网供热能力不足以及回水温度过高导致余热无法利用的问题，提出一种强化换热的直接引射式热泵系统。

本实用新型提供的技术方案是：

一种强化换热的直接引射式热泵系统，包括真空罐一a、真空罐二b、引射器c、冷凝器d、水泵e、压缩机f以及换热器g，换热站热水管路分为一次侧管路和二次侧管路，真空罐一a分别连接压缩机f的进口和一次侧供水管；真空罐二b分别连接一次侧回水管、冷凝器d出口、引射器c以及水泵e；引射器c分别连接压缩机f和真空罐二b，引射器c出口连接冷凝器d；冷凝器d进口连接引射器c出口和真空罐二b；

一次管网供水进入真空罐一a后，部分热水闪蒸为蒸汽并进入压缩机f，剩余热水水温降低后进入换热器g中；蒸汽经压缩机f作用后温度压力提升，在引射器中高速流动形成负压，造成真空罐二b中一次侧回水闪蒸，两股蒸汽在引射器c中混合后进入冷凝器d中，蒸汽与二次侧供水换热后冷凝为水并进入真空罐二b中，真空罐二b中未经闪蒸的热水经过水泵e输送至锅炉房。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型不通过中间介质实现强化换热

传统喷射式热泵通过氟利昂等有机介质吸收回水侧的热量，降低回水温度实现大温差换热。本实用新型无中间介质，通过闪蒸原理实现强化换热。

2、本实用新型强化换热速度快

本实用新型采用闪蒸方式强化换热，即采用相变换热的方式降低回水温度，相变换热是在极短的时间内以2300kJ/kg的速率降低回水侧热量，即在短时间内平均每产生1kg蒸汽会带走2300kJ的热量，相当于550kg的水降温1℃产生的热量。

3、本实用新型不需要电作为驱动力

本实用新型采用高温供水侧闪蒸产生的蒸汽引射低温回水侧闪蒸，从而吸取低温侧回水的热量，这一过程中只需要少量电维持真空罐的真空，不需要电驱动闪蒸换热过程，因此运行费用少。

4、设备简单、技术成熟

由于本实用新型没有中间介质循环，仅增加真空罐、引射器等设备，因此本系统设备简单。

附图说明

图1显示的是本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1，一种强化换热的直接引射式热泵系统，包括真空罐一a、真空罐二b、引射器c、冷凝器d、水泵e、压缩机f以及换热器g，换热站热水管路分为一次侧管路和二次侧管路，真空罐一a分别连接压缩机f的进口和一次侧供水管；真空罐二b分别连接一次侧回水管、冷凝器d出口、引射器c以及水泵e；引射器c分别连接压缩机f和真空罐二b，引射器c出口连接冷凝器d；冷凝器d进口连接引射器c出口和真空罐二b。

一次管网供水100℃-130℃，进入真空罐一a后，由于真空泵保持真空罐一a的负压环境，供水压力快速降低，部分热水闪蒸为蒸汽并进入压缩机f，剩余热水水温降低10℃-20℃进入换热器g中；蒸汽经压缩机f作用后温度压力提升，在引射器中高速流动形成负压，造成真空罐二b中一次侧回水闪蒸，两股蒸汽在引射器c中混合后进入冷凝器d中，蒸汽与二次侧供水换热后冷凝为水并进入真空罐b中。真空罐b中未经闪蒸的热水经过水泵e输送至锅炉房。

直接引射式热泵机组根据闪蒸原理，吸收一次侧回水的热量，降低一次侧回水温度，提高管网的输送能力，同时低回水温度利于回收电厂、工业的工艺余热以及燃气锅炉的排烟余热。

直接引射式热泵机组充分利用一次侧供水的高温性能，其在真空罐一a中大量闪蒸产生蒸汽，蒸汽经压缩机f的压缩后温度和压力提升，高速进入引射器c中形成强烈的负压环境，真空罐二b中的一次侧回水突然暴露在低于自身饱和压力的环境下，这些液体一部分转化为饱和液体、一部分转化为饱和气体，饱和气体携带了大量的汽化潜热，该过程蒸发速率快、液体温降明显，闪蒸过程完成了大量的热量转移，回水温度快速降低。两路蒸汽经引射器混合后进入冷凝器加热二次侧供水。

Claims (1)

1.一种强化换热的直接引射式热泵系统，其特征在于，包括真空罐一（a）、真空罐二（b）、引射器（c）、冷凝器（d）、水泵（e）、压缩机（f）以及换热器（g），换热站热水管路分为一次侧管路和二次侧管路，真空罐一（a）分别连接压缩机f的进口和一次侧供水管；真空罐二（b）分别连接一次侧回水管、冷凝器（d）出口、引射器（c）以及水泵（e）；引射器（c）分别连接压缩机f和真空罐二（b），引射器（c）出口连接冷凝器（d）；冷凝器（d）进口连接引射器（c）出口和真空罐二（b）。