一种多用途超高温热泵系统

技术领域

本发明涉及余热回收领域，特别涉及一种多用途超高温热泵系统。

背景技术

目前在化学工业、木材工业、纸浆加工、烟草烘干、橡胶行业、皮革制造、陶瓷工业、纤维行业等生产领域内存在大量低品位余热，余热形式广泛，包括余热水、乏汽、废液、废渣等，这部分余热往往直接排放至环境中，造成能源浪费，污染环境。同时，这些行业需求的热量大部分高于100℃，需求热量形式多，热量来源基本是购买蒸汽、热水或各种形式锅炉，经济性、环保性较低，并且部分工厂处于偏远地区，面临供热管路长的问题。

热泵作为一种有效的余热回收手段，效率高，目前被广泛应用。但是热泵在余热回收时也面临例如热泵工质GWP高、热泵工质压力大、系统成本较高、压缩机耐温不足等等许多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中热泵工质GWP高、热泵工质压力大、系统成本较高、压缩机耐温不足的缺陷，提供一种多用途超高温热泵系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种多用途超高温热泵系统，其特点在于，其包括：水源高温热泵机组和水蒸气增压机组；水源高温热泵机组与水蒸气增压机组相连接。

较佳的，所述水源高温热泵机组包括：

蒸发器(1)；螺杆压缩机(2)；油分离器(3)；油冷板换(4)；冷凝器(5)；闪蒸罐(6)；压力维持阀(10)；第一油过滤器(11)；第一电磁阀(12)；第一手动球阀(13)；第一电动球阀(14)；第二电磁阀(15)；第一孔口板(16)；第三电磁阀(17)；第二孔口板(18)；第一手动蝶阀(19)；第二手动蝶阀(20)；液位计(21)；第四手动蝶阀(23)；第二手动球阀(24)；喷水泵(25)；第二电动球阀(27)；第三手动球阀(28)；第四手动球阀(29)；补水泵(30)；水处理装置(31)；第一电动蝶阀(32)；第五手动蝶阀(33)；其中：

所述蒸发器(1)与所述螺杆压缩机(2)相连接；所述螺杆压缩机(2)与所述油分离器(3)相连接；

所述压力维持阀(10)与所述螺杆压缩机(2)吸气口、所述油分离器(3)、所述冷凝器(5)相连接；

所述油分离器(3)与所述第一油过滤器(11)、所述油冷板换(4)相连接；

所述油冷板换(4)与所述第一电磁阀(12)、所述螺杆压缩机(2)相连接；

所述冷凝器(5)与所述第一手动球阀(13)、所述第一电动球阀(14)、所述蒸发器(1)相连接；

所述冷凝器(5)与所述第一手动球阀(13)、所述第二电磁阀(15)、所述第一孔口板(16)、所述油冷板换(4)、所述蒸发器(1)相连接；

所述冷凝器(5)与所述第一手动球阀(13)、所述第三电磁阀(17)、所述第二孔口板(18)、所述螺杆压缩机(2)相连接；

所述冷凝器(5)与所述第三手动球阀(28)、所述第四手动球阀(29)、所述补水泵(30)、所述水处理装置(31)相连接；

所述冷凝器(5)与所述第一手动蝶阀(19)相连接；

所述冷凝器(5)与所述闪蒸罐(6)、所述第二手动蝶阀(20)相连接；

所述闪蒸罐(6)与所述第一电动蝶阀(32)、所述第五手动蝶阀(33)相连接；

所述闪蒸罐(6)与所述液位计(21)相连接；

所述闪蒸罐(6)与所述第二手动球阀(24)、所述喷水泵(25)、所述第二电动球阀(27)、所述第三手动球阀(28)、所述冷凝器(5)相连接；

所述闪蒸罐(6)与所述第四手动蝶阀(23)、所述冷凝器(5)相连接。

较佳的，所述水源高温热泵机组通过所述蒸发器(1)回收大于40℃的余热，在所述冷凝器(5)生产80～120℃高温热水。

较佳的，所述水源高温热泵机组通过所述蒸发器(1)回收大于40℃余热，在所述冷凝器(5)与所述闪蒸罐(6)生产1～2bar.A微压蒸汽。

较佳的，所述水源高温热泵机组在生产微压蒸汽时，所述喷水泵(25)与所述第四手动蝶阀(23)同时开启以进行循环供水。

较佳的，所述水蒸气增压机组包括：水蒸气压缩机(7)、油箱(8)、稳压罐(9)、第三手动蝶阀(22)、第四电磁阀(26)、第六手动蝶阀(34)、第二油过滤器(35)、油冷却器(36)、油泵(37)、第二电动蝶阀(38)、疏水阀(39)；其中：

所述水蒸气压缩机(7)与所述第六手动蝶阀(34)、所述第一电动蝶阀(32)、所述闪蒸罐(6)相连接；

所述水蒸气压缩机(7)与所述油箱(8)、所述第二油过滤器(35)、所述油冷却器(36)、所述油泵(37)相连接；

所述水蒸气压缩机(7)与所述第四电磁阀(26)、所述喷水泵(25)、所述第二手动球阀(24)、所述闪蒸罐(6)相连接；

所述水蒸气压缩机(7)与所述稳压罐(9)相连接；

所述稳压罐(9)与所述第二电动蝶阀(38)相连接；

所述稳压罐(9)与所述疏水阀(39)、所述闪蒸罐(6)相连接；

所述第三手动蝶阀(22)与所述闪蒸罐(6)相连接。

较佳的，所述水蒸气增压机组的所述水蒸气压缩机(7)是一种可喷水的螺杆压缩机。

较佳的，所述多用途超高温热泵系统可回收微压蒸汽，生产4～8bar.A高压蒸汽。

较佳的，所述多用途超高温热泵系统通过所述蒸发器(1)回收大于40℃的余热，利用水蒸气压缩机(7)生产4～8bar.A高压蒸汽。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：本发明中的多用途超高温热泵系统能够回收低品位余热，生产热水、微压蒸汽、高压蒸汽，避免热能的浪费；同时机组模块化组装，可以灵活匹配用热需求；效率高，可代替小型燃煤、燃气、电锅炉，具有显著的节能减排效果，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明一实施例中的多用途超高温热泵系统的结构示意图。

附图标记如下：1、蒸发器；2、螺杆压缩机；3、油分离器；4、油冷板换；5、冷凝器；6、闪蒸罐；7、水蒸气压缩机；8、油箱；9、稳压罐；10、压力维持阀；11、第一油过滤器；12、第一电磁阀；13、第一手动球阀；14、第一电动球阀；15、第二电磁阀；16、第一孔口板；17、第三电磁阀；18、第二孔口板；19、第一手动蝶阀；20、第二手动蝶阀；21、液位计；22、第三手动蝶阀；23、第四手动蝶阀；24、第二手动球阀；25、喷水泵；26、第四电磁阀；27、第二电动球阀；28、第三手动球阀；29、第四手动球阀；30、补水泵；31、水处理装置；32、第一电动蝶阀；33、第五手动蝶阀；34、第六手动蝶阀；35、第二油过滤器；36、油冷却器；37、油泵；38、第二电动蝶阀；39、疏水阀。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1所示，本实施例中的多用途超高温热泵系统包括水源高温热泵机组和水蒸气增压机组。

其中，水源高温热泵机组包括：蒸发器1；螺杆压缩机2；油分离器3；油冷板换4；冷凝器5；闪蒸罐6；压力维持阀10；第一油过滤器11；第一电磁阀12；第一手动球阀13；第一电动球阀14；第二电磁阀15；第一孔口板16；第三电磁阀17；第二孔口板18；第一手动蝶阀19；第二手动蝶阀20；液位计21；第四手动蝶阀23；第二手动球阀24；喷水泵25；第二电动球阀27；第三手动球阀28；第四手动球阀29；补水泵30；水处理装置31；第一电动蝶阀32；第五手动蝶阀33。

在本发明中，具体实现上，蒸发器1与螺杆压缩机2相连接；螺杆压缩机2与油分离器3相连接；压力维持阀10与螺杆压缩机2吸气口、油分离器3、冷凝器5相连接；油分离器3与第一油过滤器11、油冷板换4相连接；油冷板换4与第一电磁阀12、螺杆压缩机2相连接；冷凝器5与第一手动球阀13、第一电动球阀14、蒸发器1相连接；冷凝器5与第一手动球阀13、第二电磁阀15、第一孔口板16、油冷板换4、蒸发器1相连接；冷凝器5与第一手动球阀13、第三电磁阀17、第二孔口板18、螺杆压缩机2相连接；冷凝器5与第三手动球阀28、第四手动球阀29、补水泵30、水处理装置31相连接；冷凝器5与第一手动蝶阀19相连接；冷凝器5与闪蒸罐6、第二手动蝶阀20相连接；闪蒸罐6与第一电动蝶阀32、第五手动蝶阀33相连接；闪蒸罐6与液位计21相连接；闪蒸罐6与第二手动球阀24、喷水泵25、第二电动球阀27、第三手动球阀28、冷凝器5相连接；闪蒸罐6与第四手动蝶阀23、冷凝器5相连接。

在本发明中，具体实现上，所述水蒸气增压机组包括：水蒸气压缩机7、油箱8、稳压罐9、第三手动蝶阀22、第四电磁阀26、第六手动蝶阀34、第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37、第二电动蝶阀38、疏水阀39。

在本发明中，具体实现上，水蒸气压缩机7与第六手动蝶阀34、第一电动蝶阀32、闪蒸罐6相连接；水蒸气压缩机7与油箱8、第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37相连接；水蒸气压缩机7与第四电磁阀26、喷水泵25、第二手动球阀24、闪蒸罐6相连接；水蒸气压缩机7与稳压罐9相连接；稳压罐9与第二电动蝶阀38相连接；稳压罐9与疏水阀39、闪蒸罐6相连接；第三手动蝶阀22与闪蒸罐6相连接。

需说明的是，所述水源高温热泵机组通过蒸发器1回收大于40℃的余热，在冷凝器5生产80～120℃高温热水。

需说明的是，所述水源高温热泵机组通过蒸发器1回收大于40℃的余热，在冷凝器5与闪蒸罐6生产1～2bar.A微压蒸汽。

需说明的是，所述水源高温热泵机组在生产微压蒸汽时，循环供水采用喷水泵25与第四手动蝶阀23结合的方式。与泵供水相比，降低水泵耗功。

需说明的是，所述水蒸气增压机组的水蒸气压缩机7是一种可喷水的螺杆压缩机，可以保障压缩机在安全范围内运行。

需说明的是，所述水蒸气增压机组利用稳压罐9进行储气、稳压，可以为用户提供稳定的气源，并可以实时启停。

需说明的是，所述水蒸气增压机组利用疏水阀39将稳压罐9内的冷凝水排至闪蒸罐6，可以避免高温凝水外排产生的危险。

需说明的是，所述喷水泵25具有对水蒸气压缩机7喷水、冷凝器5循环供水的功能。

需说明的是，所述多用途超高温热泵系统可回收微压蒸汽，生产4～8bar.A高压蒸汽。

需说明的是，所述多用途超高温热泵系统通过蒸发器1回收大于40℃的余热，利用水蒸气压缩机7生产4～8bar.A高压蒸汽。

为了更加清楚地阐述本发明的技术方案，下面举例本发明的四种工作状态进行说明。

当提供余热水生产高温热水时，水蒸气压缩机7、第二手动蝶阀20、液位计21、第三手动蝶阀22、第四手动蝶阀23、第二手动球阀24、喷水泵25、第四电磁阀26、第二电动球阀27、第一电动蝶阀32、第五手动蝶阀33、第六手动蝶阀34、第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37、第二电动蝶阀38、疏水阀39关闭；第一手动球阀13、第一电动球阀14、第一手动蝶阀19、第三手动球阀28、第四手动球阀29、补水泵30、水处理装置31开启。

余热水进入蒸发器1，螺杆压缩机2、第一电磁阀12、第一电动球阀14开启工作。此时，水源高温热泵工质在蒸发器1吸热蒸发，经过螺杆压缩机2压缩后进入油分离器3。油分离器3中水源高温热泵工质与润滑油分离，润滑油经第一油过滤器11、油冷板换4回到螺杆压缩机2；水源高温热泵工质经压力维持阀10进入冷凝器5冷凝，冷凝后的液态水源高温热泵工质经第一手动球阀13分为两路：第一路经第一电动球阀14节流降压后进入蒸发器1蒸发吸热；第二路继续分为两路：一路经第二电磁阀15、第一孔口板16进入油冷板换4对润滑油降温，然后进入蒸发器1；另一路经第三电磁阀17、第二孔口板18对螺杆压缩机2降温。用户提供的自来水依次经水处理装置31、补水泵30、第四手动球阀29、第三手动球阀28进入冷凝器5吸热升温，高温热水经第一手动蝶阀19供用户使用。

当提供余热水生产微压蒸汽时，水蒸气压缩机7、第一手动蝶阀19、第三手动蝶阀22、第四电磁阀26、电动蝶阀32、第五手动蝶阀33、第六手动蝶阀34、第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37、第二电动蝶阀38、疏水阀39关闭；第一手动球阀13、第一电动球阀14、第二手动蝶阀20、液位计21、第四手动蝶阀23、第二手动球阀24、喷水泵25、第二电动球阀27、第三手动球阀28、第四手动球阀29、补水泵30、水处理装置31开启。

余热水进入蒸发器1，螺杆压缩机2、第一电磁阀12、第一电动球阀14开启工作。此时，水源高温热泵工质在蒸发器1吸热蒸发，经过螺杆压缩机2压缩后进入油分离器3，油分离器3中水源高温热泵工质与润滑油分离，润滑油经第一油过滤器11、油冷板换4回到螺杆压缩机2，水源高温热泵工质经压力维持阀10进入冷凝器5冷凝，冷凝后的液态水源高温热泵工质经第一手动球阀13分为两路：第一路经第一电动球阀14节流降压后进入蒸发器1蒸发吸热；第二路继续分为两路：一路经第二电磁阀15、第一孔口板16进入油冷板换4对润滑油降温，然后进入蒸发器1；另一路经第三电磁阀17、第二孔口板18对螺杆压缩机2降温。用户提供的自来水依次经水处理装置31、补水泵30、第四手动球阀29、第三手动球阀28进入冷凝器5吸热变为饱和气、饱和水，饱和气、饱和水经第二手动蝶阀20进入闪蒸罐6，部分饱和水被降压闪蒸。而未蒸发的饱和水分为两路：一路依次经第二手动球阀24、喷水泵25、第二电动球阀27、第三手动球阀28进入冷凝器5继续吸热蒸发；另一路经第四手动蝶阀23进入冷凝器5继续吸热蒸发。通过闪蒸罐6上的液位计21监测闪蒸罐6内的液位，来控制补水泵30的启停。当闪蒸罐6内的蒸汽压力达到设定值时，微压蒸汽经第一电动蝶阀32、第五手动蝶阀33供给用户使用。

当提供余热水生产高压蒸汽时，第一手动蝶阀19、第三手动蝶阀22、第五手动蝶阀33、第二电动蝶阀38关闭；水蒸气压缩机7、第一手动球阀13、第一电动球阀14、第二手动蝶阀20、液位计21、第四手动蝶阀23、第二手动球阀24、喷水泵25、第四电磁阀26、第二电动球阀27、第三手动球阀28、第四手动球阀29、补水泵30、水处理装置31、电动蝶阀32、第六手动蝶阀34、第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37、疏水阀39开启。

余热水进入蒸发器1，螺杆压缩机2、第一电磁阀12、第一电动球阀14开启工作。此时，水源高温热泵工质在蒸发器1吸热蒸发，经过螺杆压缩机2压缩后进入油分离器3，油分离器3中水源高温热泵工质与润滑油分离，润滑油经第一油过滤器11、油冷板换4回到螺杆压缩机2，水源高温热泵工质经压力维持阀10进入冷凝器5冷凝，冷凝后的液态水源高温热泵工质经第一手动球阀13分为两路：第一路经第一电动球阀14节流降压后进入蒸发器1蒸发吸热；第二路继续分为两路：一路经第二电磁阀15、第一孔口板16进入油冷板换4对润滑油降温，然后进入蒸发器1；另一路经第三电磁阀17、第二孔口板18对螺杆压缩机2降温。用户提供的自来水经水处理装置31、补水泵30、第四手动球阀29、第三手动球阀28进入冷凝器5吸热变为饱和气、饱和水，饱和气、饱和水经第二手动蝶阀20进入闪蒸罐6，部分饱和水降压闪蒸。未蒸发的饱和水又分为两路：一路经第二手动球阀24、喷水泵25、第二电动球阀27、第三手动球阀28进入冷凝器5继续吸热蒸发；另一路经第四手动蝶阀23进入冷凝器5继续吸热蒸发。其中，通过闪蒸罐6上的液位计21监测闪蒸罐6内的液位，来控制补水泵30的启停。当闪蒸罐6内的蒸汽压力达到设定值时，微压蒸汽经第一电动蝶阀32、第六手动蝶阀34进入水蒸气压缩机7进行压缩，增压后的高压蒸汽经稳压罐9、第二电动蝶阀38供给用户使用。闪蒸罐6内未饱和水经第二手动球阀24、喷水泵25、第四电磁阀26进入水蒸气压缩机7进行喷水降温。油箱8内的润滑油经第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37进入水蒸气压缩机7。稳压罐9的冷凝水经过疏水阀39进入闪蒸罐6。

当提供微压乏汽生产高压蒸汽时，蒸发器1、螺杆压缩机2、油分离器3、油冷板换4、冷凝器5、闪蒸罐6、压力维持阀10、第一油过滤器11、第一电磁阀12、第一手动球阀13、第一电动球阀14、第二电磁阀15、第一孔口板16、第三电磁阀17、第二孔口板18、第一手动蝶阀19、第二手动蝶阀20、第四手动蝶阀23、第二电动球阀27、第三手动球阀28、第四手动球阀29、补水泵30、水处理装置31、第五手动蝶阀33关闭；水蒸气压缩机7、第三手动蝶阀22、第二手动球阀24、喷水泵25、第四电磁阀26、第一电动蝶阀32、第六手动蝶阀34、第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37、第二电动蝶阀38、疏水阀39开启。

此时，微压乏汽依次经第三手动蝶阀22、闪蒸罐6、第一电动蝶阀32、第六手动蝶阀34进入水蒸气压缩机7压缩，产生的高压蒸汽经稳压罐9第二电动蝶阀38供给用户使用。稳压罐9的冷凝水经过疏水阀39进入闪蒸罐6。闪蒸罐6内冷凝水经第二手动球阀24、喷水泵25、第四电磁阀26进入水蒸气压缩机7进行喷水降温。油箱8内的润滑油经第二油过滤器35、油冷却器36、油泵37进入水蒸气压缩机7。

综上所述，本发明能够回收低品位余热，生产热水、微压蒸汽、高压蒸汽，避免热能的浪费，同时机组模块化组装，可以灵活匹配用热需求，效率高，可代替小型燃煤、燃气、电锅炉，具有显著的节能减排效果，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。