CN219242150U - 一种带能量回收的水蒸气压缩机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一方面在于提供一种带能量回收的水蒸气压缩机系统，包括热源装置、蒸汽发生装置和蒸汽使用末端，蒸汽发生装置包括依次相连的闪蒸装置、水蒸气压缩机和储汽装置，热源装置与闪蒸装置相连，储汽装置与蒸汽使用末端相连。水蒸气压缩机系统进一步包括水水换热器，水水换热器包括第一换热管道和第二换热管道，第一换热管道的一端与储汽装置的排水口相连，第一换热管道的另一端与闪蒸装置相连，第二换热管道的一端与蒸汽使用末端的中低温水出水口相连，第二换热管道的另一端与热源装置的回水口相连。该系统可以通过利用水水换热器对水蒸气压缩机系统中的能量进行回收利用，提高整个水蒸气压缩机系统的能效，改善系统的经济性。

Description

一种带能量回收的水蒸气压缩机系统

技术领域

本实用新型涉及水蒸气压缩机系统技术领域，具体涉及一种带能量回收的水蒸气压缩机系统。

背景技术

目前，以水为工质的高温热泵技术以及蒸汽再压缩技术是近年来发展较为迅速地节能技术。此技术不但可以回收工业余热、废热，还能由压缩蒸汽替代传统的锅炉蒸汽，既节能又环保。

现有的水蒸气压缩技术，通常先将低温低压的水闪蒸为饱和水蒸气，随后将饱和水蒸气输送至水蒸气压缩机进行压缩，产生高温高压的饱和蒸汽甚至是过热蒸汽供应给用户端使用。在用户端往往会安装储汽装置，储存压缩机产生的高温水蒸气，再输送到用热末端供使用。同时，储汽装置也可以消除排气管路的脉冲，起到缓冲和稳定压力的作用。

水蒸气压缩机系统的主要作用是通过利用工业余热或空气中的低品位热能等产生高温蒸汽，代替原有锅炉蒸汽或管网蒸汽，实现节能的同时也可以提高经济性。但，现有的水蒸气压缩机系统往往只关注水蒸气压缩机的供气温度和压力以保证用热末端的稳定用热，忽略了整个水蒸气压缩机系统中的能量回收和利用。

因此，急需一种新技术来解决上述问题。

实用新型内容

为弥补现有技术的不足，本申请提供一种带能量回收的水蒸气压缩机系统。该系统可以通过利用水水换热器对水蒸气压缩机系统中的能量进行回收利用，提高整个水蒸气压缩机系统的能效，改善系统的经济性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种带能量回收的水蒸气压缩机系统。在该实施方式中，带能量回收的水蒸气压缩机系统包括热源装置、蒸汽发生装置和蒸汽使用末端，蒸汽发生装置包括依次相连的闪蒸装置、水蒸气压缩机和储汽装置，热源装置与闪蒸装置相连，储汽装置与蒸汽使用末端相连。在该实施方式中，水蒸气压缩机系统进一步包括水水换热器，水水换热器包括第一换热管道和第二换热管道，第一换热管道的一端与储汽装置的排水口相连，第一换热管道的另一端与闪蒸装置相连，第二换热管道的一端与蒸汽使用末端的中低温水出水口相连，第二换热管道的另一端与热源装置的回水口相连。

在第一方面的一种实施方式中，所述水蒸气压缩机系统还包括中低温水流量调节模块。

在第一方面的一种实施方式中，所述中低温水流量调节模块包括定频水泵、电动三通调节阀和温控器，所述定频水泵和电动三通调节阀设置在所述第二换热管道与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上，所述电动三通调节阀的第三路作为旁通管路并和所述第二换热管道与所述热源装置的回水口相连的管道相连通，所述温控器构造成基于所述第一换热管道与所述闪蒸装置之间流体的温度来控制所述电动三通调节阀。

在第一方面的一种实施方式中，所述中低温水流量调节模块包括变频水泵和温控器，所述变频水泵设置在所述第二换热管道与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上，所述温控器构造成基于所述第一换热管道与所述闪蒸装置之间流体的温度来控制所述变频水泵。

在第一方面的一种实施方式中，所述热源装置是水源热泵机组或空气源热泵机组。

在第一方面的一种实施方式中，所述热源装置的回水口和所述闪蒸装置的出水口通过回水管路相连，所述回水管路上设置有补水管路，所述补水管路上设置有补水泵和第一液位控制阀。

在第一方面的一种实施方式中，所述水蒸气压缩机系统还包括循环泵和第二液位控制阀，该循环泵和第二液位控制阀设置在所述第一换热管道与所述储汽装置的排水口相连的管道上。

在第一方面的一种实施方式中，所述水蒸气压缩机系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述第二换热管道与所述热源装置的回水口相连的管道上，用于防止流体从所述热源装置的回水口回流至所述第二换热管道。

在第一方面的一种实施方式中，所述水蒸气压缩机系统还包括流量计，所述流量计设置在所述第二换热管道与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上。

在第一方面的一种实施方式中，所述水蒸气压缩机系统还包括止回阀和蒸汽流量计，所述止回阀和蒸汽流量计设置在所述水蒸气压缩机和所述储汽装置相连的管道上。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于本文所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统可以通过采用水水换热器回收储汽装置的高温冷凝水中的热量来作为闪蒸装置的热水补充，回收利用了系统中原本未被充分利用的能量，进而提高系统的综合能效，同时也可以减少所需的外部补水量。同时，该带能量回收的水蒸气压缩机系统可以利用水水换热器将蒸汽使用末端的中低温冷凝水温度提升作为热源装置回水的热水补充，避免了从常温水补水的情况，可以进一步提高热泵机组的能效。综上，该带能量回收的水蒸气压缩机系统采用的能量回收技术方案可以提高整个水蒸气压缩机系统的经济性。

附图说明

通过结合附图对于本申请的实施方式进行描述，可以更好地理解本申请，在附图中：

图1为本申请的一个实施例中的带能量回收的水蒸气压缩机系统的结构示意图；和

图2为本申请的另一个实施例中的带能量回收的水蒸气压缩机系统的结构示意图。

附图标号说明：

100、热源装置；102、热泵主机；

200、蒸汽发生装置；202、闪蒸装置；204、水蒸气压缩机；206、储汽装置；

210、闪蒸循环泵；212、联轴器；214、驱动电机；

220、水水换热器；222、第一换热管道；224、第二换热管道；

230、回水管路；232、补水管路；234、补水泵；236、第一液位控制阀；

240、循环泵；242、第二液位控制阀；244、温控器；246、定频水泵；248、电动三通调节阀；250、第三路旁通；252、单向阀；

260、流量计；262、止回阀；264、蒸汽流量计；

300、蒸汽使用末端；

410、水水换热器；412、第二换热管道；414、变频水泵；416、温控器。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。

实施例1

本实施例涉及一种如图1所示的带能量回收的水蒸气压缩机系统。

带能量回收的水蒸气压缩机系统包括热源装置100、蒸汽发生装置200和蒸汽使用末端300。

在一些实施例中，热源装置100是热泵主机102，具体地说，可以是水源热泵机组或空气源热泵机组。一般而言，根据具体的工业使用场景，在有余热和废热热源的情况下优先考虑使用水源热泵机组来制取热水，这样系统的能效更高。如果没有热源，也可以采用空气源热泵机组，从空气中吸收热量制取热水。

蒸汽发生装置200包括依次相连的闪蒸装置202、水蒸气压缩机204和储汽装置206，热源装置100与闪蒸装置202相连，储汽装置206与蒸汽使用末端300相连。

在如图1所示的实施例中，热源装置100产生的高温水通过闪蒸循环泵210被输送到闪蒸装置202中。水蒸气压缩机204通过联轴器212与驱动电机214相连。驱动电机214转动时，可以带动水蒸气压缩机204运行并从闪蒸装置202中吸气，使得闪蒸装置202内部的压力降低。当闪蒸装置202内部的压力降低到一定压力值时，闪蒸装置202中的高温水会闪发成为水蒸气被吸入水蒸气压缩机204进行压缩，并形成高温高压的水蒸气被输送至储汽装置206，并最终被输送到蒸汽使用末端300供用户使用。

水蒸气压缩机系统进一步包括水水换热器220，水水换热器220包括第一换热管道222和第二换热管道224，第一换热管道222的一端与储汽装置206的排水口相连，第一换热管道222的另一端与闪蒸装置202相连，第二换热管道224的一端与蒸汽使用末端300的中低温水出水口相连，第二换热管道224的另一端与热源装置100的回水口相连。

在水蒸气压缩机系统运行过程中，储汽装置206下部会产生高温冷凝水，而高温蒸汽在经过蒸汽使用末端300的充分使用之后会产生中低温冷凝水。本实用新型的实施例通过采用水水换热器220，把从储汽装置206中排放出来的高温冷凝水温度降低并控温到与热源装置100进入闪蒸装置202的热水的温度相同，以此把储汽装置206中的冷凝水作为闪蒸装置202的热水补充。另外，蒸汽使用末端300排放的中低温冷凝水通过在水水换热器220中与储汽装置206的高温冷凝水进行热量置换，从而温度得到提升，并被输送到热源装置100回水口中作为热泵回水的一部分。

本实用新型的实施例通过采用水水换热器220充分利用水蒸气压缩机系统中的可进行能量回收的部分，通过把供热生产中使用不到的热能回收再利用，提高了整个水蒸气压缩机系统的能效，改善系统的经济性。

在一些实施例中，热源装置100的回水口和闪蒸装置202的出水口通过回水管路230相连，回水管路230上设置有补水管路232，补水管路232上设置有补水泵234和第一液位控制阀236。第一液位控制阀236可以与闪蒸装置202的液位联动控制。在水蒸气压缩机系统初始运行之前可以通过补水泵234对水蒸气压缩机系统进行补水。当闪蒸装置202的液位过低时，可以打开第一液位控制阀236对闪蒸装置202进行补水。

在如图1所示的实施例中，在第一换热管道222与储汽装置206的排水口相连的管道上可以设置有循环泵240和第二液位控制阀242。在第一换热管道222与闪蒸装置202相连的管道上可以设置有温控器244。在第二换热管道224与蒸汽使用末端300的中低温水出水口相连的管道上可以设置有定频水泵246和电动三通调节阀248，电动三通调节阀248的第三路旁通250和第二换热管道224与热源装置100的回水口相连的管道相连通。在第二换热管道224与热源装置100的回水口相连的管道上可以设置有单向阀252。

在如图1所示的实施例中，温控器244与电动三通调节阀248联动控制，确保温控器244处的温度与设定温度值T1相同，设定温度值T1可以是热源装置100进入闪蒸装置202的热水温度。设定温度值T1可以是60～150度之间的任意值。在如图1所示的实施例中，设定温度值T1可以是85度。当温控器244检测到的水温高于T1时，则电动三通调节阀248减小第三路旁通250的流量，增加水水换热器220的换热以降低温控器244处的水温，直至降到T1。当温控器244检测到的水温低于T1时，则电动三通调节阀248增大第三路旁通250的流量，减小水水换热器220的换热以提升温控器244处的水温，直至升到T1。

在该实施例中，在第二换热管道224与蒸汽使用末端300的中低温水出水口相连的管道上进一步设置有流量计260。流量计260可以用于检测管道内的流量。

在该实施例中，在水蒸气压缩机204和储汽装置206相连的管道上设置有止回阀262和蒸汽流量计264。蒸汽流量计264可以用于测量水蒸气压缩机204产生的蒸汽量。止回阀262可以防止储汽装置206中的水蒸气逆流至水蒸气压缩机204内。

以图1所示的水蒸气压缩机系统为例进行实验。

在实验例1中，热泵机组的出水温度为85℃，在闪蒸装置202中闪蒸出温度为80℃、压力为0.47bar的低压饱和蒸汽进入压缩机压缩，产生温度为120℃、压力为1.8bar的过热蒸汽，水蒸气压缩的性能为4.22，通过回收储汽装置206的高温冷凝水作为闪蒸装置202的热水补充，系统综合能效提升约12％。

实施例2

本实施例涉及一种如图2所示的带能量回收的水蒸气压缩机系统。

在如图2所示的实施例中，在第二换热管道412与蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上设置有变频水泵414。温控器416与变频水泵414联动控制，确保温控器416处的温度与设定温度值T1相同，设定温度值T1可以是热源装置进入闪蒸装置的热水温度。设定温度值T1可以是60～150度之间的任意值。在如图2所示的实施例中，设定温度值T1可以是125度。当温控器416检测到的水温高于T1时，则变频水泵414增大流量以增加水水换热器410的换热以降低温控器416处的水温，直至降到T1。当温控器416检测到的水温低于T1时，则变频水泵414减小流量以减小水水换热器410的换热以提升温控器416处的水温，直至升到T1。

本实施例中未详细的描述的零部件与实施例1的相同，在此不再赘述。

以图2所示的水蒸气压缩机系统为例进行实验。

热泵机组的出水温度为125℃，在闪蒸装置202中闪蒸出温度为120℃、压力为2.0bar的低压饱和蒸汽进入压缩机压缩，产生温度为160℃、压力为6.0bar的过热蒸汽，水蒸气压缩机204性能为6.39，通过回收储汽装置206的高温冷凝水作为闪蒸装置202的热水补充，系统综合能效提升约16％。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种带能量回收的水蒸气压缩机系统，包括热源装置、蒸汽发生装置和蒸汽使用末端，所述蒸汽发生装置包括依次相连的闪蒸装置、水蒸气压缩机和储汽装置，所述热源装置与所述闪蒸装置相连，所述储汽装置与所述蒸汽使用末端相连，其特征在于，所述水蒸气压缩机系统进一步包括水水换热器，所述水水换热器包括第一换热管道和第二换热管道，所述第一换热管道的一端与所述储汽装置的排水口相连，所述第一换热管道的另一端与所述闪蒸装置相连，所述第二换热管道的一端与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连，所述第二换热管道的另一端与所述热源装置的回水口相连。

2.根据权利要求1所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述水蒸气压缩机系统还包括中低温水流量调节模块。

3.根据权利要求2所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述中低温水流量调节模块包括定频水泵、电动三通调节阀和温控器，所述定频水泵和电动三通调节阀设置在所述第二换热管道与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上，所述电动三通调节阀的第三路作为旁通管路并和所述第二换热管道与所述热源装置的回水口相连的管道相连通，所述温控器构造成基于所述第一换热管道与所述闪蒸装置之间流体的温度来控制所述电动三通调节阀。

4.根据权利要求2所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述中低温水流量调节模块包括变频水泵和温控器，所述变频水泵设置在所述第二换热管道与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上，所述温控器构造成基于所述第一换热管道与所述闪蒸装置之间流体的温度来控制所述变频水泵。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述热源装置是水源热泵机组或空气源热泵机组。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述热源装置的回水口和所述闪蒸装置的出水口通过回水管路相连，所述回水管路上设置有补水管路，所述补水管路上设置有补水泵和第一液位控制阀。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述水蒸气压缩机系统还包括循环泵和第二液位控制阀，所述循环泵和第二液位控制阀设置在所述第一换热管道与所述储汽装置的排水口相连的管道上。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述水蒸气压缩机系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述第二换热管道与所述热源装置的回水口相连的管道上，用于防止流体从所述热源装置的回水口回流至所述第二换热管道。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述水蒸气压缩机系统还包括流量计，所述流量计设置在所述第二换热管道与所述蒸汽使用末端的中低温水出水口相连的管道上。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的带能量回收的水蒸气压缩机系统，其特征在于，所述水蒸气压缩机系统还包括止回阀和蒸汽流量计，所述止回阀和蒸汽流量计设置在所述水蒸气压缩机和所述储汽装置相连的管道上。

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