CN212298912U - 一种高温蒸汽机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温蒸汽机组。一种高温蒸汽机组，包括通过管路连接的蒸发器、高温压缩机油分离器、冷凝器、蒸汽发生器、经济器、过冷器和油冷却器；其特殊之处在于，包括制冷剂循环管路系统，通过管路将蒸发器、高温压缩机油分离器、冷凝器、经济器和过冷器串联成闭合的回路，该回路为制冷剂流动的回路；高温蒸汽生成系统，通过管路将蒸汽发生器和冷凝器连接形成闭合的高温蒸汽发生回路。并提供利用该高温蒸汽机组生产高温蒸汽的方法。本申请的机组结构简单，可以使用单一组分的制冷剂实现高温蒸汽的生产。

Description

一种高温蒸汽机组

技术领域

本实用新型涉及一种高温蒸汽机组，属于蒸汽机组技术领域，尤其涉及高温蒸汽系统。

背景技术

目前，熟知的蒸汽热泵机组大多在原有的常规制冷系统的基础上，采用用多级加热、多级蒸发等方式，逐级提高冷凝出水温度，以满足水温达到100℃的需求。

上述的蒸汽热泵机组大多采用混合型制冷剂，而且在制取蒸汽的同时，大多在负压(低于标准大气压)状态下产生，蒸汽的温度只能接近100℃；制冷系统复杂，高温压缩机的吸气端和排气端均通过四通换向阀，逐级加热和逐级蒸发的过程中配置多台水泵，更有通过两级热泵机组加热才可实现蒸汽产出。冗繁的制冷系统配置或多级制冷压缩循环大大增加了初期投资和维护保养的费用，更为关键的是负压下的饱和蒸汽应用范围大大受限。如何生产温度超过100℃的蒸汽，是本领域的技术人员需要研究的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种高温蒸汽机组及利用其生产高温蒸汽的方法。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种高温蒸汽机组，包括通过管路连接的蒸发器、高温压缩机油分离器、冷凝器、蒸汽发生器、经济器、过冷器和油冷却器；其特殊之处在于，在高温蒸汽机组内形成多个循环管路系统，

包括制冷剂循环管路系统，通过管路将蒸发器、高温压缩机油分离器、冷凝器、经济器和过冷器串联成闭合的回路，该回路为制冷剂循环流动的回路，且在回路上设置有节流机构--膨胀阀；且在经济器处设置回流换热管路，回流换热管路包括两段管路，一段管路将经济器与经济器到过冷器的管路连通且在该段管路上设置电磁阀和膨胀阀，即在经济器到过冷器的管路上设置一个三通，另一段将经济器和高温压缩机连接；此处冷凝器流向经济器的制冷剂和经济器流向高温压缩机的制冷剂之间进行热交换，设置经济器的目的是为了使用少部分的制冷剂液体将即将进入蒸发器的制冷剂液体进行充分的过冷，而用来冷却的制冷剂被蒸发后可以给予压缩机提供补气，通过提高压缩机总吸气量的方式来提高制冷系统的运行能效；

高温压缩机处，制冷剂蒸汽经压缩后形成高温高压的制冷剂气体，高温压缩机将汽化的制冷剂蒸汽吸入后进行压缩，从而形成稳定的制冷循环；经济器给予高温压缩机二次补气的同时，大大提高了制冷系统的能效值；

高温蒸汽生成系统，通过管路将蒸汽发生器和冷凝器连接形成闭合的高温蒸汽发生回路；

过冷器余热利用系统，通过水系统管路将蒸发器和过冷器连接形成余热回收回路，该回路利用蒸发器的进水管和出水管，蒸发器的进水管和出水管上各设置一个分支管连接过冷器；用于在蒸发器中热交换的进水，在蒸发器中流出后进入过冷器，在过冷器中热交换后再次流入蒸发器，在过冷器中是与流过过冷器的制冷剂进行热交换，再次将制冷剂液体进行冷却，同时将热量投放至蒸发器；

油冷却器换热系统，通过管路将油分离器、油冷却器和高温压缩机串联，形成润滑油流通管路，同时将蒸发器和油冷却器连通形成闭合回路，该回路利用蒸发器的进水管和出水管，蒸发器的进水管和出水管上各设置一个分支管连接油冷却器，蒸发器的出水流入油冷却器与油冷却器中的润滑油换热后流入蒸发器。

在上述技术方案的基础上，本实用新型为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述的高温压缩机到油分离器的管路上设置压力维持阀；冷凝器到经济器的管路上设置过滤器；在过冷器到蒸发器的管路上设置电子膨胀阀；在油分离器到油冷却器的管路上设置过滤器。过滤器用于过滤液体中的杂质。

进一步，所述的蒸汽发生器到冷凝器的管路上，设置热水循环泵，且在该管路上设置一条补水管路，补水管路上设置有补水泵，由于所述蒸汽发生器中，部分高温的系统水成为热蒸汽输出，因此在系统水从蒸汽发生器回流到冷凝器的时候，对系统水提供补充水，补充水的温度不低于50℃。

进一步，所述的冷凝器到经济器的管路上设置一个截止阀；在过冷器到蒸发器的管路上设置有一个截止阀；在油分离器到油冷却器的管路上设置有一个截止阀。

进一步，所述的蒸发器为可高效吸收50℃水热量以蒸发制冷剂的壳管式蒸发器；高温压缩机为可实现120℃以上冷凝温度的高温压缩机；油分离器为分离效率达到99.5％以上的高效油分离器；冷凝器为可实现出水温度120℃的高效壳管式冷凝器。

进一步，蒸发器的进水管上设置有可满足供液温度50℃的节流机构。

同时，以上述的技术方案提供的高温蒸汽发生机组生产高温蒸汽的方法如下：

一种利用高温蒸汽机组生产高温蒸汽的方法，其特殊之处在于，通过上述的蒸汽机组生产高温蒸汽。

进一步，通过如下的方法实现通过蒸汽发生器系统生成超过100℃的热蒸汽：

向蒸发器输入温度不低于50℃的换热用进水，与蒸发器内的液态制冷剂经过换热后从蒸发器中流出，蒸发器内的制冷剂从蒸发器中被高温压缩机吸入后，经过压缩后使制冷剂温度不低于125℃高温高压的制冷剂气体，制冷剂气体被排入油分离器，油分离器将制冷剂和油分离，分离后温度不低于120℃的高压制冷剂气体进入到冷凝器中，与高温的循环水在冷凝器中进行高效换热，将高温的循环水加热至不低于120℃，然后通过高温热水泵注入蒸汽发生器，不低于℃的高温循环水在蒸汽发生器中通过降压汽化，部分以热蒸汽的形式输出，部分高温热水成液态并流出蒸汽发生器，由热水循环泵输送到冷凝器，回流到冷凝器的高温热水再次和高温的制冷剂气体换交热，形成温度不低于120℃热水；

制冷剂气体在冷凝器中经过热交换后由冷凝器流出并流向经济器，经过经济器后流向过冷器，然后回流到蒸发器，进入下一次循环；其中，部分制冷剂在流出经济器后通过制冷剂回流管路回流到经济器后流到高温压缩机，制冷剂在回流到经济器时经过管路上设置的电磁阀、膨胀阀；

在蒸发器处，一次进水后，控制换热用进水在蒸发器和过冷器之间循环流动，换热用进水在过冷器处于过冷器中流动的制冷剂换热；

制冷剂经过高温压缩机压缩后，排向油分离器，在油分离器中分离出来的高温润滑油流向油冷却器，同时蒸发器的出水分出部分流向油冷却器与油冷却器中的高温润滑油形成热交换，高温润滑油冷却后回流到高温压缩机；当高温润滑油的温度低于80℃时，关闭油冷却器和冷凝器进水管之间的电磁阀，停止高温润滑油和冷凝器出水之间的热交换。

进一步，所述的高温蒸汽机组中使用单一组分的新型制冷剂。

进一步，所述的制冷剂为R245fa型环保制冷剂。

本实用新型的优点在于：本实用新型设计的机组在克服现有的制冷系统复杂、水系统配置冗繁等问题的同时，还可实现蒸汽出口温度接近120℃的饱和蒸汽；

本申请的系统配置了蒸汽发生器，可在成撬的机组上，直接产出接近120℃的蒸汽，在热源水温基本稳定时可实现长期平稳的蒸汽输出；

本系统尤其适用余热、废热等资源丰富的企业或场所，在降低排放污染的同时，获得更高品味的热源，更契合目前国家提倡的节能、环保和可持续发展的能源环境政策。

附图说明

图1为本申请的一种高温蒸汽机组的结构示意图。

附图标记记录如下：1-蒸发器，2-高温压缩机，3-油分离器，4-冷凝器，5-蒸汽发生器，6-经济器，7-过冷器，8-油冷却器；9-过滤器，10-压力维持阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

一种高温蒸汽机组(参见图1)，包括通过管路连接蒸发器1、高温压缩机2、油分离器3、冷凝器4、蒸汽发生器5、经济器6、过冷器7和油冷却器8；

包括制冷剂循环管路系统，通过管路将蒸发器1、高温压缩机2、油分离器3、冷凝器4、经济器6和过冷器7串联成闭合的回路，该回路为制冷剂流动的回路；且在经济器6处设置回流换热管路，回流换热管路包括两段管路，一段管路将经济器6与经济器6到过冷器7的管路连通且在该段管路上设置电磁阀和膨胀阀，另一段将经济器6和高温压缩机2连接；

高温蒸汽生成系统，通过管路将蒸汽发生器5和冷凝器4连接形成闭合的高温蒸汽发生回路；

过冷器余热利用系统，通过管路将蒸发器1和过冷器7连接形成余热回收回路，该回路利用蒸发器1的进水管和出水管，蒸发器1的进水管和出水管上各设置一个分支管连接过冷器7；

油冷却器换热系统，通过管路将油分离器3、油冷却器8和高温压缩机2串联，形成润滑油流通管路，同时将蒸发器1和油冷却器8连通形成闭合回路，该回路利用蒸发器1的进水管和出水管，蒸发器1的进水管和出水管上各设置一个分支管连接油冷却器8；

其中，所述的高温压缩机2到油分离器3的管路上设置压力维持阀10；冷凝器4到经济器6的管路上设置过滤器9；在过冷器7到蒸发器1的管路上设置电子膨胀阀11；在油分离器3到油冷却器8的管路上设置过滤器；

所述的蒸汽发生器5到冷凝器4的管路上，设置热水循环泵，且在该管路上设置一条补水管路，补水管路上设置有补水泵；

所述的冷凝器4到经济器6的管路上设置一个截止阀；在过冷器7到蒸发器1的管路上设置有一个截止阀；在油分离器3到油冷却器8的管路上设置有一个截止阀；

所述的蒸发器1为可高效吸收50℃水热量以蒸发制冷剂的壳管式蒸发器；高温压缩机2为可实现120℃以上冷凝温度的高温压缩机；油分离器3为分离效率达到99.5％以上的高效油分离器；冷凝器4为可实现出水温度120℃的高效壳管式冷凝器；

蒸发器1的进水管上设置有可满足供液温度50℃的节流机构。

通过上述的高温蒸汽机组，通过如下的方法，所述的蒸汽机组生产高温蒸汽且高温蒸汽的温度不低于100℃：

向蒸发器1输入温度不低于50℃的换热用进水，与蒸发器1内的液态制冷剂经过换热后从蒸发器1中流出，蒸发器1内的制冷剂从蒸发器1中被高温压缩机2吸入后，经过压缩后使制冷剂温度不低于125℃高温高压的制冷剂气体，制冷剂气体被排入油分离器3，油分离器3将制冷剂和油分离，分离后温度不低于125℃的高压制冷剂气体进入到冷凝器4中，与高温的循环水在冷凝器4中进行高效换热，将高温的循环水加热至不低于120℃，然后通过高温热水泵注入蒸汽发生器5，不低于120℃的高温循环水在蒸汽发生器5中通过降压汽化，部分以热蒸汽的形式输出，热蒸汽的温度不低于115℃，部分高温热水成液态并流出蒸汽发生器5，由热水循环泵输送到冷凝器4，回流到冷凝器4的高温热水再次和高温的制冷剂气体换交热，形成温度不低于120℃热水；

制冷剂气体在冷凝器4中经过热交换后由冷凝器流出并流向经济器6，经过经济器6后流向过冷器7，然后回流到蒸发器1，进入下一次循环；其中，部分制冷剂在流出经济器6后通过制冷剂回流管路回流到经济器6后流到高温压缩机2，制冷剂在回流到经济器6时经过管路上设置的电磁阀、膨胀阀，制冷剂气体在经过膨胀阀时发生相变，经过相变的制冷剂与经济器中的制冷剂质检发生热交换，降低冷凝器流向经济器的制冷剂温度，经济器流向高温压缩机的制冷剂温度升高；

在蒸发器1处，一次进水后，控制换热用进水在蒸发器1和过冷器7之间循环流动，换热用进水在过冷器7处于过冷器7中流动的制冷剂换热，流向过冷器的制冷剂温度在80℃左右，在制冷器中换热后，温度降低到55-60℃，这个温度的制冷剂，在管路上就可以使用电子膨胀阀，使用电子膨胀阀具有更好的可控性，没有使用过冷器的系统，就不能使用；蒸发器的出水在过冷器中热交换后，温度由45℃左右升到50℃左右，形成符合蒸发器进水的温度；

制冷剂经过高温压缩机压缩2后，排向油分离器3，在油分离器3中分离出来的高温润滑油流向油冷却器8，同时蒸发器1的出水分出部分流向油冷却器8与油冷却器8中的高温润滑油形成热交换，高温润滑油冷却后回流到高温压缩机2；当高温润滑油的温度低于80℃时，关闭油冷却器8和冷凝器4进水管之间的电磁阀，停止高温润滑油和冷凝器4出水之间的热交换；

其中，所述的高温蒸汽机组中使用单一组分的新型制冷剂；

所述的制冷剂最佳为R245fa型环保制冷剂。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高温蒸汽机组，包括通过管路连接蒸发器(1)、高温压缩机(2)、油分离器(3)、冷凝器(4)、蒸汽发生器(5)、经济器(6)、过冷器(7)和油冷却器(8)；其特征在于，

包括制冷剂循环管路系统，通过管路将蒸发器(1)、高温压缩机(2)、油分离器(3)、冷凝器(4)、经济器(6)和过冷器(7)串联成闭合的回路，该回路为制冷剂流动的回路；且在经济器(6)处设置回流换热管路，回流换热管路包括两段管路，一段管路将经济器(6)与经济器(6)到过冷器(7)的管路连通且在该段管路上设置电磁阀和膨胀阀，另一段将经济器(6)和高温压缩机(2)连接；

高温蒸汽生成系统，通过管路将蒸汽发生器(5)和冷凝器(4)连接形成闭合的高温蒸汽发生回路；

过冷器余热利用系统，通过管路将蒸发器(1)和过冷器(7)连接形成余热回收回路，该回路利用蒸发器(1)的进水管和出水管，蒸发器(1)的进水管和出水管上各设置一个分支管连接过冷器(7)；

油冷却器换热系统，通过管路将油分离器(3)、油冷却器(8)和高温压缩机(2)串联，形成润滑油流通管路，同时将蒸发器(1)和油冷却器(8)连通形成闭合回路，该回路利用蒸发器(1)的进水管和出水管，蒸发器(1)的进水管和出水管上各设置一个分支管连接油冷却器(8)。

2.根据权利要求1所述的高温蒸汽机组，其特征在于，所述的高温压缩机(2)到油分离器(3)的管路上设置压力维持阀(10)；冷凝器(4)到经济器(6)的管路上设置过滤器(9)；在过冷器(7)到蒸发器(1)的管路上设置电子膨胀阀(11)；在油分离器(3)到油冷却器(8)的管路上设置过滤器。

3.根据权利要求1所述的高温蒸汽机组，其特征在于，所述的蒸汽发生器(5)到冷凝器(4)的管路上，设置热水循环泵，且在该管路上设置一条补水管路，补水管路上设置有补水泵。

4.根据权利要求1所述的高温蒸汽机组，其特征在于，所述的冷凝器(4)到经济器(6)的管路上设置一个截止阀；在过冷器(7)到蒸发器(1)的管路上设置有一个截止阀；在油分离器(3)到油冷却器(8)的管路上设置有一个截止阀。

5.根据权利要求1所述的高温蒸汽机组，其特征在于，所述的蒸发器(1)为可高效吸收50℃水热量以蒸发制冷剂的壳管式蒸发器；高温压缩机(2)为可实现120℃以上冷凝温度的高温压缩机；油分离器(3)为分离效率达到99.5％以上的高效油分离器；冷凝器(4)为可实现出水温度120℃的高效壳管式冷凝器。

6.根据权利要求1所述的高温蒸汽机组，其特征在于，蒸发器(1)的进水管上设置有可满足供液温度50℃的节流机构。

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