本發(fā)明涉及蒸氣熱泵領域，尤其是一種蒸氣熱泵及低壓蒸氣補焓增壓利用的方法。

背景技術：

眾所周知：低壓蒸氣或二次蒸氣的利用，是當今綠色、低碳經(jīng)濟(二氧化碳減排)和循環(huán)經(jīng)濟的重大課題。

然而在蒸發(fā)的過程中，由于沸點升值，蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸氣溫度始終低于液溫，這就為二次蒸氣的節(jié)能利用設置了技術難題。

現(xiàn)有技術中一般采用以下方法實現(xiàn)對蒸氣的節(jié)能利用。

1、多效蒸發(fā)

以水蒸汽為例，從原理上講，多效蒸發(fā)器是將生蒸汽的汽化潛熱多次利用。但是，無論如何，生蒸汽是以汽態(tài)的方式進入系統(tǒng)，又以汽態(tài)的方式流出系統(tǒng)。進出系統(tǒng)的蒸汽焓差很小，例如以1.0MPa(G),185℃飽和水蒸汽進入蒸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)多效蒸發(fā)又以45℃二次蒸汽排出系統(tǒng)其焓差小于250kJ/kg，生蒸汽的熱利用率小于9％。非但如此，排出系統(tǒng)的二次蒸汽(廢蒸汽)為保證其蒸發(fā)的真空度，還需要大量的循環(huán)水將其冷凝，再加上其它能耗，其熱力學第二定率的熱利用率更低。

2、蒸汽機械再壓縮技術，簡稱MVR(mechanical vapor recompression)

MVR是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項節(jié)能技術，其工作過程是將低溫位的蒸汽(二次蒸汽)經(jīng)壓縮機壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進入蒸發(fā)器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動外，整個蒸發(fā)過程中無需生蒸汽；這樣，原來要廢棄的二次蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率，其經(jīng)濟性相當于多效蒸發(fā)的20效。但MVR一次性投資大于多效蒸發(fā)，一般為多效蒸發(fā)1.5倍以上。另外多效蒸發(fā)因沒特殊設備，建設周期短，而MVR因壓縮機設備特殊，生產(chǎn)周期較長，建設周期為多效蒸發(fā)的3倍之多。鑒于水蒸汽難于壓縮的特點，其最終必然為過熱狀態(tài)，其中80％以上的能量消耗于增溫，不足20％的能量用于增壓。因此對飽和水蒸汽進行絕熱壓縮是非常耗能的過程。MVR二個單級壓縮機(串聯(lián))溫差才16℃(即單級升溫8℃)，使用范圍受限。

3、蒸汽噴射熱泵

蒸汽噴射熱泵就是利用高壓力的生蒸汽，在蒸汽噴射器的拉瓦爾噴嘴(噴管)膨脹產(chǎn)生超音速流，將壓力能和相變能轉(zhuǎn)換為射流的動能，引射二次蒸汽或低壓蒸汽增壓的利用，增壓后混合蒸汽壓力小于生蒸汽壓力；由于引射系數(shù)一般不超過1，二次蒸汽或低壓蒸汽利用率很低，能耗很高，至今應用很少。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠高效利用低壓蒸氣的蒸氣熱泵及低壓蒸氣補焓增壓利用的方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發(fā)明提供了一種低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，包括以下步驟：

1)通過對低壓蒸氣加熱，使得低壓蒸氣成為過熱蒸氣，所述過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

2)利用高溫位熱能飽和蒸氣在物料加熱器對物料加熱本身冷凝時體積急劇縮小，產(chǎn)生的強大吸力，吸入步驟1)中得到的過熱蒸氣進行噴液增壓，使得過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣即高溫位熱能飽和蒸氣，然后通入物料加熱器對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

進一步的，低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，借鑒自然界龍卷風形成的原理和強大的吸力；采用人造龍卷風方法，使得低壓蒸氣形成龍卷渦旋進行噴液增壓，或者進行過熱噴液增壓；

包括以下步驟：

1)對低壓蒸氣進行加熱過熱或使得低壓蒸氣形成龍卷渦旋進行加熱變?yōu)檫^熱蒸氣；使過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

2)利用高溫位熱能飽和蒸氣在物料加熱器加熱物料本身冷凝時體積急劇縮小，產(chǎn)生的強大吸力，并用人造龍卷風的方式使得過熱蒸氣形成龍卷渦旋，進一步加強吸力，抽吸過熱蒸氣，并對其進行噴液增壓，使其形成增壓增量的飽和蒸氣即高溫位熱能飽和蒸氣，然后通入物料加熱器對物料進行加熱；以提高熱效率、增壓比實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

進一步的，所述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法中所述物料加熱器為蒸發(fā)器，所述低壓蒸氣為二次蒸氣；包括以下步驟：

1)對蒸發(fā)器的蒸發(fā)室內(nèi)形成并排出的二次蒸氣進行加熱；使得加熱得到的過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

2)利用蒸發(fā)器的加熱室內(nèi)高溫位熱能飽和蒸氣加熱物料時，高溫位熱能飽和蒸氣冷凝體積急劇縮小，產(chǎn)生的強大吸力，吸入加熱后的過熱蒸氣進行噴液增壓，使過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣，然后將飽和蒸氣通入蒸發(fā)器的加熱室內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)循環(huán)利用。

進一步的，所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵，所述蒸氣熱泵包括物料加熱器、過熱噴液增壓器；所述過熱噴液增壓器具有低壓蒸氣入口以及增壓的飽和蒸氣出口；

所述物料加熱器具有的飽和蒸氣入口與過熱噴液增壓器具有的飽和蒸氣出口連通；

在步驟1)中通過過熱噴液增壓器內(nèi)使低壓蒸氣被加熱過熱變成過熱蒸氣，并使溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中向過熱噴液增壓器內(nèi)噴入凝液；從而使得過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣；然后將飽和蒸氣通入到物料加熱器內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

進一步的，所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵為龍卷蒸氣熱泵，所述龍卷蒸氣熱泵包括物料加熱器、一體式龍卷過熱噴液增壓器；一體龍卷過熱噴液增壓器具有低壓蒸氣入口以及增壓的飽和蒸氣出口；

所述物料加熱器具有的飽和蒸氣入口與龍卷過熱噴液增壓器具有的飽和蒸氣出口連通；

在步驟1)中將低壓蒸氣經(jīng)一體式龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)使低壓蒸氣被加熱過熱變成過熱蒸氣，并使溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中利用物料加熱器內(nèi)飽和蒸氣加熱物料被冷凝時體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力，使得經(jīng)過步驟1)的過熱蒸汽在一體式龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)被形成龍卷風加速，使吸力得到進一步加強；通過向一體式龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)噴入凝液，從而使得凝液吸收部分過熱蒸氣的焓使變成增壓增量的飽和蒸氣即高溫位熱能飽和蒸氣；將高溫位熱能飽和蒸氣通入到物料加熱器對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

進一步的，所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，所述過熱噴液增壓器包括過熱器以及噴液增壓器；所述過熱器具有低壓蒸氣入口和過熱蒸氣出口，所述噴液增壓器具有過熱蒸氣入口和增壓的飽和蒸氣出口；

所述過熱器的過熱蒸氣出口與噴液增壓器的過熱蒸氣入口連通；所述噴液增壓器的飽和蒸氣出口與物料加熱器的飽和蒸氣入口連通；

在步驟1)中通過過熱器使低壓蒸氣被加熱過熱變成過熱蒸氣，并使過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中向噴液增壓器內(nèi)噴入凝液，；從而使得過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣；然后將飽和蒸氣通入到物料加熱器內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

進一步的，所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，所述過熱噴液增壓器包括過熱器以及噴液增壓器；所述過熱器采用能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋的龍卷過熱器，所述噴液增壓器采用能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋的龍卷噴液增壓器；所述龍卷過熱器上設置有加熱蒸氣的加熱器；

在步驟1)中將低壓蒸氣送入龍卷過熱器；通過龍卷過熱器使得低壓蒸氣形成龍卷渦旋；

同時，通過龍卷過熱器上的加熱器對龍卷過熱器內(nèi)的低壓蒸氣進行加熱，使得的排出龍卷過熱器的過熱蒸氣的溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中利用物料加熱器內(nèi)飽和蒸氣加熱物料冷凝時產(chǎn)生的強大吸力，將經(jīng)過步驟1)加熱得到的過熱蒸氣吸入龍卷噴液增壓器進行噴液增壓；通過龍卷噴液增壓器使得過熱蒸氣形成龍卷渦旋；使吸力得到進一步加強；同時通過噴嘴組件向龍卷噴液增壓器內(nèi)噴入凝液，并且使得噴嘴組件噴入凝液的旋向與龍卷噴液增壓器內(nèi)龍卷渦旋旋向相反；使得過熱蒸氣與凝液充分混合，使過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣；將得到的飽和蒸氣送入到物料加熱器內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

所述低壓蒸氣是相對于增壓后高溫位熱能飽和蒸氣而言的低溫位熱能飽和蒸氣。

本發(fā)明所述的物料也包括蒸發(fā)溶液，所述蒸發(fā)溶液其溶劑既可以是水也可以是有機溶劑等。

以水蒸汽為例，本發(fā)明的方法是基于以下原理實現(xiàn)的：不同溫度的飽和水蒸汽的焓差很小，例如：由于100℃與120℃飽和水蒸汽的焓差僅為29kJ/kg，因此只需對100℃二次水蒸汽補焓29kJ/kg并增壓，即可實現(xiàn)將其變?yōu)?20℃飽和狀態(tài)。對水蒸汽進行補焓增壓可以采用多種方式，比如：

對水蒸汽進行機械壓縮，即現(xiàn)有的蒸汽機械再壓縮技術，簡稱MVR；由于水蒸汽難于壓縮的特點，其最終必然為過熱狀態(tài)，其中80％以上的能量消耗于增溫，不足20％的能量用于增壓；因此能耗較高。

本發(fā)明所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，根據(jù)飽和蒸氣具有溫度、壓力、和熱焓三者一一對應的特點；即，給定熱焓值后，蒸氣的壓力和溫度就確定了。然而對低壓蒸氣或二次蒸氣進行加熱過熱補焓，能得到過熱蒸氣，卻不能對蒸氣進行增壓。但熱能和壓力能均是能量的一種，在一定的條件下，可以將熱能轉(zhuǎn)化為壓力能；噴液增壓就是一種絕佳的選擇。

本發(fā)明所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，由于利用了飽和蒸汽加熱物料時，其自身冷凝體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力，從而實現(xiàn)對低壓蒸氣的過熱補焓噴液增壓；使低壓蒸氣形成增壓的飽和蒸氣即高溫位熱能的飽和蒸氣，實現(xiàn)低壓蒸氣的利用。特別是采用人造龍卷風方法使蒸氣在相應設備內(nèi)形成人造龍卷風，從而增強蒸氣冷凝吸力的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，進而提高熱效率及壓縮比；由于低壓蒸氣和增壓的飽和蒸氣焓差小，過熱補焓少，噴液增壓高，因此本發(fā)明所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法相對于傳統(tǒng)方法，能夠有效的降低能耗，節(jié)約成本。

本發(fā)明還提供了一種蒸氣熱泵，該熱泵不是一個單獨設備，而是一個裝置系統(tǒng)，該蒸氣熱泵包括物料加熱器以及使得低壓蒸氣經(jīng)過加熱過熱以及噴液增壓形成增壓增量的飽和蒸氣的過熱噴液增壓器；所述物料加熱器具有飽和蒸氣入口，所述過熱噴液增壓器具有飽和蒸氣出口、低壓蒸氣入口以及凝液入口；所述物料加熱器的飽和蒸氣入口與過熱噴液增壓器的飽和蒸氣入口連通。

具體的，所述過熱噴液增壓器為龍卷過熱噴液增壓器，所述龍卷過熱噴液增壓器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓加速過熱段、具有圓柱形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓高速混合段和具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓擴壓段；

所述龍卷過熱噴液增壓加速過熱段的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的內(nèi)腔連通，所述龍卷過熱噴液增壓加速過熱段的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過龍卷過熱噴液增壓高速混合段的圓柱形內(nèi)腔與龍卷過熱噴液增壓擴壓段的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；

所述龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段上設置有低壓蒸氣進口管；所述低壓蒸氣進口管的中心線與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述低壓蒸氣進口管與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且低壓蒸氣進口管具有的內(nèi)壁與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的內(nèi)壁相切；

所述龍卷噴嘴組件設置在龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段上，且與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通；所述龍卷噴嘴組件與龍卷過熱噴液增壓加速過熱段分別位于龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的兩個對側(cè)面上；

所述龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷過熱噴液增壓加速過熱段的圓錐形內(nèi)腔的中心線、龍卷過熱噴液增壓高速混合段的圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷過熱噴液增壓擴壓段的圓錐形內(nèi)腔的中心線以及龍卷噴嘴組件的噴射中心線共線；

所述龍卷過熱噴液增壓加速過熱段的外圓周面上設置有加熱器；所述龍卷過熱噴液增壓擴壓段與所述物料加熱器的飽和蒸汽入口連通。

進一步的，所述物料加熱器采用蒸發(fā)器，所述過熱噴液增壓器包括過熱器以及噴液增壓器；

所述過熱器具有二蒸氣進口管以及過熱蒸氣出口；所述蒸發(fā)器包括加熱室和蒸發(fā)室；所述蒸發(fā)器具有與蒸發(fā)室連通的二次蒸氣出口以及與加熱室連通的飽和蒸氣入口；所述噴液增壓器具有過熱蒸氣入口和飽和蒸氣出口；所述過熱器的二次蒸氣進口管與二次蒸氣出口連通，所述過熱器的過熱蒸氣出口與噴液增壓器的過熱蒸氣入口連通；所述噴液增壓器的飽和蒸氣出口與加熱室的飽和蒸氣入口連通；所述噴液增壓器上設置有噴嘴組件；所述噴嘴組件具有的噴液口位于噴液增壓器內(nèi)；且噴嘴組件噴液口的噴射方向與噴液增壓器的飽和蒸氣出口的方向相同。

進一步的，所述過熱器，包括龍卷過熱器以及加熱器；所述龍卷過熱器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷渦旋發(fā)生段、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷加速段、具有圓柱形內(nèi)腔的高速段和具有圓錐形內(nèi)腔的擴壓過熱段；

所述龍卷加速段的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷渦旋發(fā)生段的內(nèi)腔連通，所述龍卷加速段的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過高速段的圓柱形內(nèi)腔與擴壓過熱段的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；

所述龍卷渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷加速段的圓錐形內(nèi)腔的中心線、高速段的圓柱形內(nèi)腔的中心線以及擴壓過熱段的圓錐形內(nèi)腔的中心線共線；

所述龍卷渦旋發(fā)生段上設置有二次蒸氣進口管；所述二次蒸氣進口管的中心線與龍卷渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述二次蒸氣進口管與龍卷渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通；且二次蒸氣進口管具有的內(nèi)壁與龍渦旋流發(fā)生段的內(nèi)壁相切；所述加熱器設置在高速段和擴壓過熱段上。

進一步的，所述高速段的圓柱形內(nèi)腔的長徑比為1.5～4:1。

進一步的，所述擴壓過熱段的圓錐形內(nèi)腔的錐度為為2～8°。

進一步的，所述噴液增壓器采用龍卷噴液增壓器；所述龍卷噴液增壓器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷噴液增壓加速段、具有圓柱形內(nèi)腔的高速混合段和具有圓錐形內(nèi)腔的擴壓段；

所述龍卷噴液增壓加速段的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的內(nèi)腔連通，所述龍卷噴液增壓加速段的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過高速混合段的圓柱形內(nèi)腔與擴壓段的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；

所述龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段上設置有過熱蒸氣進口管；所述過熱蒸氣進口管的中心線與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述過熱蒸氣進口管與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且過熱蒸氣進口管具有的內(nèi)壁與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的內(nèi)壁內(nèi)切；

所述噴嘴組件設置在龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段上，且與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通；所述噴嘴組件與龍卷噴液增壓加速段分別位于龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的兩個對側(cè)面上；

所述龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷噴液增壓加速段的圓錐形內(nèi)腔的中心線、高速混合段的圓柱形內(nèi)腔的中心線、擴壓段的圓錐形內(nèi)腔的中心線以及噴嘴組件的噴射中心線共線；

所述龍卷過熱器的擴壓過熱段的出口與龍卷噴液增壓器的過熱蒸氣進口管連通；所述龍卷噴液增壓器的擴壓段與蒸發(fā)器加熱室飽和蒸氣入口連通。

進一步的，所述高速混合段的圓柱形內(nèi)腔的長徑比為1～4:1；所述擴壓段的圓錐形內(nèi)腔的錐度為為6～10°。

進一步的，所述蒸氣熱泵，還包括凝液排放罐、凝液泵；所述物料加熱器或蒸發(fā)器具有的凝液出口與凝液排放罐具有的入口連通，凝液排放罐具有的出口與凝液泵進口連通，且所述凝液泵的出口與噴嘴組件連通。

進一步的，所述的蒸氣熱泵系統(tǒng)，還包括第一溫度控制回路；所述凝液泵的出口與噴嘴組件之間的連通管道上設置有調(diào)節(jié)閥；

所述噴液增壓器或龍卷噴液增壓器的出口設置有溫度傳感器，所述第一溫度控制回路通過溫度傳感器檢測到噴液增壓器或龍卷噴液增壓器的出口蒸氣的溫度來控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)凝液的流量，實現(xiàn)穩(wěn)定飽和溫度

進一步的，所述加熱器設置有第二溫度調(diào)節(jié)回路，所述過熱器或龍卷過熱器的出口設置有第二溫度傳感器；所述第二溫度調(diào)節(jié)回路通過第二溫度傳感器檢測到的過熱器或龍卷過熱器出口過熱蒸氣的溫度來調(diào)節(jié)加熱器的加熱量。

進一步的，所述過熱噴液增壓器或龍卷過熱噴液增壓器的噴嘴組件與凝液泵之間的連通管道上設置有調(diào)節(jié)閥；加熱器上設置有溫度調(diào)節(jié)器；

所述過熱噴液增壓器出口設有溫度自動選擇性調(diào)節(jié)回路；所述過熱噴液增壓器出口設置有飽和蒸氣溫度傳感器，所述飽和蒸氣溫度傳感器與溫度自動選擇性調(diào)節(jié)回路連接，所述調(diào)節(jié)閥的開度以及溫度調(diào)節(jié)器均通過溫度自動選擇性調(diào)節(jié)回路控制。

本發(fā)明所述的蒸氣熱泵，尤其是所述蒸氣熱泵中的過熱噴液增壓器采用一體式龍卷過熱噴液增壓器，或者過熱噴液增壓器采用龍卷過熱器和龍卷噴液增壓器組合方式時，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明所述的蒸氣熱泵特別是龍卷蒸氣熱泵，利用高溫位熱能的蒸氣冷凝，體積急劇縮小，產(chǎn)生強大的吸力并用人造龍卷風的方式使吸力得到進一步加強(日常生活中的吸管效應)，用人造龍卷風結構獨特的龍卷過熱器、龍卷噴液增壓器；或一體式的龍卷過熱噴液增壓器對低壓蒸氣或二次蒸汽進行加熱過熱補焓、噴液增壓實現(xiàn)低壓蒸氣或二次蒸汽的利用；因不同溫度的飽和蒸氣的焓差很小，補焓熱量小，噴液增壓高，不僅比多效蒸發(fā)、蒸氣噴射熱泵的能耗低，甚至比蒸氣機械再壓縮技術，簡稱MVR的能耗還低2倍以上，龍卷蒸氣熱泵理論熱效率高達90％以上，用低碳技術，造就成了綠色能源；除開車啟動外，整個過程中無需生蒸氣；在配有真空裝置的情況下，甚至開車啟動也無需生蒸氣。無需生蒸氣這就意味著節(jié)約了生產(chǎn)生蒸氣的能源，如媒、石油等，也就不產(chǎn)生能源燃燒生成二氧化碳及其它有害氣體的排放，同時也就沒有廢渣、廢液的排放；這將為解決當今綠色、低碳經(jīng)濟(二氧化碳減排)和循環(huán)經(jīng)濟的重大課題，發(fā)揮絕佳的作用。

2、本發(fā)明所述的蒸氣熱泵特別是龍卷蒸氣熱泵，結構簡單、材料要求低，同時便于制造，制造成本低，因此投資不僅比蒸氣機械再壓縮技術，簡稱MVR低，甚至比多效蒸發(fā)更低。建設周期不僅比MVR短，甚至比多效蒸發(fā)還短。

3、本發(fā)明所述的蒸氣熱泵特別是龍卷蒸氣熱泵，依靠增壓的飽和蒸氣加熱物料自身冷凝，沒有多效蒸發(fā)中排出系統(tǒng)的二次蒸氣，因此不需要大量的循環(huán)水將二次蒸氣冷凝。

4、本發(fā)明所述的蒸氣熱泵特別是龍卷蒸氣熱泵，沒有轉(zhuǎn)動部件，因此無噪聲，對環(huán)境無污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中蒸氣熱泵中為物料加熱器、過熱噴液增壓器時的裝置系統(tǒng)構成示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中蒸氣熱泵中物料加熱器為蒸發(fā)器、過熱噴液增壓器時的裝置系統(tǒng)構成示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例中一體式龍卷過熱噴液增壓器的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例中蒸氣熱泵中為物料加熱器，過熱器、噴液增壓器時的裝置系統(tǒng)構成示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例中蒸氣熱泵中物料加熱器為蒸發(fā)器，過熱器、噴液增壓器時的裝置系統(tǒng)構成示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例中龍卷過熱器的立體圖；

圖7是本發(fā)明實施例中龍卷過熱器的主視圖；

圖8是本發(fā)明實施例中龍卷過熱器的剖視圖；

圖9是圖7中A-A剖視圖；

圖10是本發(fā)明實施例中龍卷噴液增壓器的立體圖；

圖11是本發(fā)明實施例中龍卷噴液增壓器的主視圖；

圖12是本發(fā)明實施例中龍卷噴液增壓器的剖視圖；

圖13是圖11中A-A剖視圖；

圖中標示：1-物料加熱器，11-加熱室，12-蒸發(fā)室，13-蒸發(fā)溶液入口，14-濃縮液出口，15-飽和蒸氣入口，16-凝液出口，17-放空口，18-二次蒸氣出口，19-閃蒸氣入口，20-第二放空口，2-過熱噴液增壓器，202-龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段，203-龍卷過熱噴液增壓加速過熱段，204-龍卷過熱噴液增壓高速混合段，205-龍卷過熱噴液增壓擴壓段，206-龍卷噴嘴組件，207-第二加熱器，21-過熱器，212-龍卷渦旋發(fā)生段，213-龍卷加速段，214-高速段，215-擴壓過熱段，22-噴液增壓器，221-過熱蒸氣進口管，222-龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段，223-龍卷噴液增壓加速段，224-高速混合段，225-擴壓段，226-噴嘴組件，3-凝液泵，4-調(diào)節(jié)閥，5-溫度自動選擇性調(diào)節(jié)回路，6-加熱器，7-第一溫度控制回路，8-第二溫度調(diào)節(jié)回路，9-低壓蒸氣管，10-凝液排放罐。

具體實施方式

以水蒸汽為例，干度X＝1.00，過熱度為0的干飽和水蒸汽(通常叫飽和水蒸汽或飽和蒸汽)具有溫度、壓力、和熱焓一一對應的特點。換句話說，給定熱焓值后，飽和水蒸汽的壓力和溫度就確定了?，F(xiàn)將飽和水蒸汽及飽和線上的水(凝液)的狀態(tài)參數(shù)摘錄如表1；

表1不同溫度下飽和水蒸汽及水(凝液)的參數(shù)

從表1可以看出，不同溫度的飽和水蒸汽的焓差是很小的。因此若能將低壓蒸汽或二次蒸汽補焓增壓，使其利用就是一個絕佳選擇。

例如由于100℃與120℃飽和水蒸汽的焓差僅為2706-2677＝29kJ/kg,通過本發(fā)明所述的龍卷蒸汽熱泵系統(tǒng)只需對100℃低壓蒸汽或二次蒸汽補焓29kJ/kg，并將其增壓變?yōu)?20℃飽和狀態(tài)即可實現(xiàn)其利用。

再則，補焓方式：可對低壓蒸汽或二次蒸汽進行加熱過熱，使變?yōu)檫^熱蒸汽而補焓，其原理公式如下：

i”₂＝i”+q

＝i”+C_pm△t

＝i”+C_pm(t₂–t)

式中：i”₂-過熱蒸汽焓，i”–低壓蒸汽或二次蒸汽飽和焓，q–使1kg飽和蒸汽加熱成一定過熱度所補充的熱量，C_pm-過熱蒸汽的平均比熱，△t-過熱度，t₂-過熱蒸汽溫度，t–低壓蒸汽或二次蒸汽溫度。

從原理公式可知：過熱蒸汽的焓隨補充的熱量、過熱度或過熱蒸汽溫度的增加而增加，這就是過熱補焓的方式和原理；另從公式可知過熱蒸汽補焓但卻不能增壓。然而熱能和壓力能均是能量的一種，在一定的條件下，可以將熱能轉(zhuǎn)化為壓力能，噴液增壓，就是一種很好的選擇。一般要超過目標壓力高溫位熱能蒸氣飽和溫度，就能輕松超過補焓要求；過熱蒸汽上升的原理同熱氣球上升。

重要的是，本發(fā)明采用噴液增壓，這既不同于絕熱壓縮，其最終必然為過熱狀態(tài)，其中80％以上的能量消耗于增溫，不足20％的能量用于增壓；也不同于等溫壓縮，其雖然能耗比絕熱壓縮低，但等溫壓縮氣體有個需要向外界放熱過程，即需要用冷卻水或空氣把壓縮熱帶走，所以代表能量的焓值有降低。噴液增壓的特點是，增壓或壓縮后為增壓的飽和蒸氣，而不是過熱蒸氣，同時，也不向外界放熱使焓值降低；而是外界向系統(tǒng)供熱，就是噴液的熱量，所噴液吸收高于增壓的飽和蒸氣溫度的這部分焓，變成增量的飽和蒸氣；總言之，噴液增壓就是把過熱蒸汽變?yōu)樵鰤涸隽康娘柡驼魵猓芎牡?，增壓比大?/p>

另一重要的依據(jù)是，利用高溫位熱能飽和蒸汽在物料加熱器或蒸發(fā)器對物料進行加熱時，飽和蒸汽冷凝體積急劇縮小，形成強大的吸力。

以1000kg，120℃，壓力205.14kPa飽和蒸汽冷凝為例，查表1可得飽和水蒸汽和凝液的比容分別是υ″＝0.8917m³/kg，υ′＝0.0010603m³/kg；飽和蒸汽體積為v″＝1000X0.8917＝891.7m³,凝液的體積為v′＝1000X0.0010603＝1.06m³；體積急劇縮小達891.7/1.06＝841倍之多；

以1000kg，60℃，壓力20.58kPa飽和蒸汽冷凝為例，查表1可得飽和水蒸汽和凝液的比容分別是υ″＝7.678m³/kg，υ′＝0.0010171m³/kg；飽和蒸汽體積為v″＝1000X7.678＝7687m³,凝液的體積為v′＝1000X0.0010171＝1.0171m³；體積急劇縮小達7687/1.0171＝7558倍之多。

同時，更重要的是，借鑒自然界龍卷風它曾輕而易舉地把一個22萬斤重的大儲油桶“舉”到15米高的高空，再甩到120米以外的地方；也曾出現(xiàn)龍卷風龍吸水高度達200多米，其位能接近20大氣壓。

因此，借鑒自然界龍卷風形成的原理和強大的吸力；本發(fā)明應用人造龍卷風方法在相關設備形成人造龍卷風，更進一步增強因蒸汽冷凝體積急劇縮小產(chǎn)生的強大的吸力，從而提高熱效率及壓縮比。

本發(fā)明提供的技術方案是：一種蒸氣熱泵及低壓蒸氣補焓增壓利用的方法

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

本發(fā)明所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，包括以下步驟：

1)通過對低壓蒸氣加熱，使得低壓蒸氣成為過熱蒸氣，所述過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

2)利用高溫位熱能飽和蒸氣在物料加熱器1對物料加熱時，飽和蒸氣冷凝體積急劇縮小，產(chǎn)生的強大吸力，吸入步驟1)中得到的過熱蒸氣并對其進行噴液增壓，使得過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣即高溫位熱能飽和蒸氣，然后通入物料加熱器對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

具體的，在步驟1)中所述低壓蒸氣，可以是蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸氣，也可以是工業(yè)附產(chǎn)蒸氣、廢熱鍋爐蒸氣等。

對低壓蒸氣進行加熱，使得低壓蒸氣變成過熱蒸氣，過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；具體的低壓蒸氣加熱后的過熱蒸氣溫度高于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度2～30℃。

并且在步驟1)中對低壓蒸氣進行加熱時，可以直接進行加熱，也可以利用人造龍卷風原理通過將低壓蒸氣形成龍卷風，再通過外設加熱器進行加熱。

在步驟2)中所述的物料加熱器1是指采用蒸氣對物料進行加熱的設備；物料加熱器可以為蒸發(fā)器、換熱器或者加熱器等。同時在步驟2中可以利用飽和蒸氣冷凝體積急劇縮小，產(chǎn)生的強大吸力，吸入步驟1)中得到的過熱蒸氣并對其進行噴液增壓；也可以利用飽和蒸氣冷凝體積縮小產(chǎn)生的強大吸力，使得過熱蒸氣形成龍卷渦旋，然后再對其進行噴液增壓。

具體的，當上述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法中，低壓蒸氣為二次蒸氣時，所述物料加熱器1為蒸發(fā)器，包括以下步驟：

1)對蒸發(fā)器的蒸發(fā)室12內(nèi)形成并排出的二次蒸氣進行加熱；使得加熱得到的過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

2)利用蒸發(fā)器的加熱室11內(nèi)高溫位熱能飽和蒸氣加熱物料時，高溫位熱能飽和蒸氣冷凝產(chǎn)生的強大吸力，吸加熱后的過熱蒸氣進行噴液增壓，使過熱蒸氣變成高溫位熱能的飽和蒸氣，然后將飽和蒸氣通入蒸發(fā)器加熱室11內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)循環(huán)利用；具體的物料為蒸發(fā)溶液。

在上述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法中，對實現(xiàn)低壓蒸氣的加熱和噴液增壓可以采用多種方式，如在對低壓蒸氣進行加熱的過程中可以采用加熱器，也可以采用換熱器等；在對低壓蒸氣進行加壓的過程中可以直接采用擴壓器、增壓器等。

一種優(yōu)選方式為所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵，所述蒸氣熱泵包括物料加熱器1、過熱噴液增壓器2；所述過熱噴液增壓器2具有飽和蒸氣出口以及低壓蒸氣入口；

所述物料加熱器1具有的飽和蒸氣入口與過熱噴液增壓器2具有的飽和蒸氣出口連通；

在步驟1)中通過過熱噴液增壓器2使得過熱蒸氣溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中向過熱噴液增壓器2內(nèi)噴入凝液，并且使得凝液的速度為3-16m/s；從而使得過熱蒸氣變成增壓增量的飽和蒸氣；然后將飽和蒸氣通入到物料加熱器1內(nèi)對物料進行加熱，以提高熱效率、增壓比實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

在所述的二次蒸氣補焓增壓循環(huán)利用的方法中，過熱噴液增壓器2可以采用普通加熱器和擴壓器的一體組合方式，也可以采用普通加熱器和擴壓器分開連接組合；

如：為了便于安裝，采用一體式過熱噴液增壓器；進一步的，為了提高對低壓蒸氣進行過熱噴液增壓的效率，所述過熱噴液增壓器2為能夠?qū)φ羝M行過熱補焓噴液增壓的一體式龍卷過熱噴液增壓器；

在步驟1)中將蒸發(fā)室形成的二次蒸氣經(jīng)一體式龍卷過熱噴液增壓器，被加熱過熱得到達到大于目標壓力高溫位熱能的飽和蒸氣溫度的過熱蒸氣；

在步驟2)中利用蒸發(fā)器的加熱室內(nèi)飽和蒸氣加熱蒸發(fā)溶液被冷凝時體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力，使得經(jīng)過步驟1)的過熱蒸汽在一體式龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)被形成龍卷風加速，使吸力得到進一步加強，并且使得龍卷渦旋的中心速度達到200m/s以上；同時通過龍卷噴嘴組件206向龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)噴入速度為3-16m/s的凝液，并且使得龍卷噴嘴組件206噴入凝液的旋向與龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)龍卷渦旋旋向相反；使得過熱蒸氣與凝液充分混合，形成增壓增量的飽和蒸氣；將得到的飽和蒸氣送入到蒸發(fā)器的加熱室內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)循環(huán)利用。

為了便于對低壓蒸氣加熱過熱和噴液增壓的單獨調(diào)節(jié)，優(yōu)選的，所述過熱噴液增壓器2包括過熱器21以及噴液增壓器22；所述過熱器21具有低壓蒸氣入口和過熱蒸氣出口，所述噴液增壓器22具有過熱蒸氣入口和飽和蒸氣出口；

所述過熱器21的過熱蒸氣出口與噴液增壓器22的過熱蒸氣入口連通；所述噴液增壓器22的飽和蒸氣出口與物料加熱器1的飽和蒸氣入口連通；

在步驟1)中通過過熱器21使得低壓蒸氣變成過熱蒸氣，溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中向噴液增壓器22內(nèi)噴入凝液，并且使得凝液的速度為3-16m/s；從而使得過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣；然后將飽和蒸氣通入到物料加熱器1內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

為了提高對低壓蒸氣進行過熱、噴液增壓的效率，更進一步的，所述過熱噴液增壓器2包括過熱器21以及噴液增壓器22；所述過熱器21采用能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋的龍卷過熱器，所述噴液增壓器22采用能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋的龍卷噴液增壓器；所述龍卷過熱器上設置有加熱蒸氣的加熱器6；

在步驟1)中將低壓蒸氣送入龍卷過熱器；通過龍卷過熱器使得低壓蒸氣形成龍卷渦旋；

同時，通過龍卷過熱器上的加熱器6對龍卷過熱器內(nèi)的低壓蒸氣進行加熱，使得的排出龍卷過熱器的過熱蒸氣的溫度達到大于目標壓力高溫位熱能飽和蒸氣溫度；

在步驟2)中利用物料加熱器1內(nèi)飽和蒸氣加熱物料冷凝時產(chǎn)生的強大吸力，將經(jīng)過步驟1)加熱得到的過熱蒸氣吸入龍卷噴液增壓器進行噴液增壓；通過龍卷噴液增壓器使得過熱蒸氣形成龍卷渦旋；使吸力得到進一步加強；同時通過噴嘴組件226向龍卷噴液增壓器內(nèi)噴入凝液，并且使得噴嘴組件226噴入凝液的旋向與龍卷噴液增壓器內(nèi)龍卷渦旋旋向相反；使得過熱蒸氣與凝液充分混合，使過熱蒸氣形成增壓增量的飽和蒸氣；將得到的飽和蒸氣送入到物料加熱器1內(nèi)對物料進行加熱，實現(xiàn)利用或循環(huán)利用。

實施例一

如圖2所示，所述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵，所述蒸氣熱泵，包括物料加熱器1和過熱噴液增壓器2，所述過熱噴液增壓器2為一體式；所述物料加熱器1為蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器具有蒸發(fā)室12和加熱室11；所述蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18、過熱噴液增壓器2、加熱室11的飽和蒸汽入口15依次連通。

包括如下步驟：

1)將蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18排出的二次蒸氣，經(jīng)一體式過熱噴液增壓器2，使得二次蒸氣被加熱過熱變成其溫度超過目標壓力飽和蒸氣溫度的過熱蒸氣。

2)利用蒸發(fā)器的加熱室11內(nèi)飽和蒸氣加熱蒸發(fā)溶液被冷凝時體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力，并向一體式的過熱噴液增壓器2內(nèi)噴入凝液，而使得凝液吸收過熱蒸氣中多出高溫位熱能飽和蒸汽的熱焓變成增壓增量的高溫位熱能飽和蒸氣；將高溫位熱能飽和蒸氣通入到蒸發(fā)器的加熱室對被蒸發(fā)溶液進行加熱，實現(xiàn)循環(huán)利用。

實施例二

如圖5所示，所述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵，所述蒸氣熱泵，包括物料加熱器1、過熱噴液增壓器2，所述物料加熱器1為蒸發(fā)器，所述過熱噴液增壓器2包括過熱器21、噴液增壓器22；所述蒸發(fā)器具有蒸發(fā)室12和加熱室11；所述蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18、過熱器21、噴液增壓器22、加熱室11的飽和蒸汽入口15依次連通；

還包括以下步驟：

1)將蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18排出的二次蒸氣，通過過熱器21使變成其溫度超過目標壓力飽和蒸氣溫度的過熱蒸氣；

2)利用蒸發(fā)器1的加熱室11內(nèi)飽和蒸氣加熱蒸發(fā)溶液時本身冷凝體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力，將經(jīng)過步驟1)加熱得到的過熱蒸汽吸入到噴液增壓器22，同時向噴液增壓器22內(nèi)噴入凝液，實現(xiàn)噴液增壓；從而使得過熱蒸氣形成增壓增量的高溫位熱能飽和蒸氣；將飽和蒸氣通入到蒸發(fā)器1的加熱室11對蒸發(fā)溶液進行加熱，實現(xiàn)循環(huán)利用。

具體的，其中所述過熱器21采用換熱器，所述噴液增壓器22采用擴壓器。

實施例三

如圖2所示，本發(fā)明所述二次蒸氣補焓循環(huán)利用的方法，采用蒸氣熱泵為龍卷蒸氣熱泵，包括蒸發(fā)器1、一體式的龍卷過熱噴液增壓器(龍卷過熱、噴液增壓合為一體式)，所述蒸發(fā)器1具有蒸發(fā)室12和加熱室11；所述蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18、龍卷過熱噴液增壓器2、加熱室11的飽和蒸氣入口15依次連通；所述龍卷過熱噴液增壓器能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋即龍卷風。

包括以下步驟：

1)將蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18排出的二次蒸氣送入龍卷過熱噴液增壓器；通過龍卷過熱噴液增壓器使得二次蒸氣形成龍卷渦旋，使得龍卷渦旋的中心風速達到200m/s以上；

同時，通過龍卷過熱噴液增壓器的二次蒸氣被加熱，使二次蒸氣變?yōu)檫^熱蒸氣，使得過熱蒸氣溫度超過目標壓力飽和蒸氣溫度；

2)利用蒸發(fā)器1的加熱室11內(nèi)飽和蒸氣加熱蒸發(fā)溶液被冷凝時體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力并用人造龍卷風的方式使吸力得到進一步加強，將經(jīng)過步驟1)加熱得到的過熱蒸氣在龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)實現(xiàn)噴液增壓；同時通過龍卷噴嘴組件206噴入凝液，并且使得龍卷噴嘴組件206噴入液的旋向與龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)龍卷渦旋旋向相反；使得過熱蒸氣與凝液充分混合，從而使得凝液吸收部分過熱蒸氣的焓變成增壓增量的高溫位熱能飽和蒸氣。將高溫位熱能的飽和蒸氣由蒸發(fā)器1的飽和蒸氣入口15送入到蒸發(fā)器1內(nèi)對蒸發(fā)溶液進行加熱，循環(huán)利用。

具體的，如圖3所示，所述的龍卷蒸氣熱泵中所述過熱噴液增壓器為一體式的龍卷過熱噴液增壓器(龍卷過熱、噴液增壓合為一體式)；所述龍卷過熱噴液增壓器具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203、具有圓柱形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓高速混合段204和具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷過熱噴液增壓擴壓段205；

所述龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的內(nèi)腔連通，所述龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過龍卷過熱噴液增壓高速混合段204的圓柱形內(nèi)腔與龍卷過熱噴液增壓擴壓段205的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；

所述龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202上設置有低壓蒸氣進口管201；所述二次蒸氣進口管201的中心線與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述二次蒸氣進口管201與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且二次蒸氣進口管201具有的內(nèi)壁與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的內(nèi)壁相切；

所述龍卷噴嘴組件206設置在龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202上，且與龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通；所述龍卷噴嘴組件206與龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203分別位于龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的兩個對側(cè)面上；

所述龍卷過熱噴液增壓渦旋發(fā)生段202的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203的圓錐形內(nèi)腔的中心線、龍卷過熱噴液增壓高速混合段204的圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷過熱噴液增壓擴壓段205的圓錐形內(nèi)腔的中心線以及龍卷噴嘴組件206的噴射中心線共線；

所述龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203的外圓周面上設置有第二加熱器207；所述龍卷過熱噴液增壓擴壓段205與所述物料加熱器1的飽和蒸氣入口連通。

在步驟1)中在龍卷過熱噴液增壓加速過熱段203二次蒸氣被加熱過熱。

在步驟2)中在龍卷過熱噴液增壓器內(nèi)噴入凝液；使得二次蒸氣與凝液充分混合。

實施例四

如圖4所示，本發(fā)明所述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵為龍卷蒸氣熱泵，所述龍卷蒸氣熱泵，包括物料加熱器1、過熱器21、噴液增壓器22，所述物料加熱器1采用蒸發(fā)器，所述過熱器21采用龍卷過熱器，所述噴液增壓器22采用龍卷噴液增壓器；所述蒸發(fā)器具有蒸發(fā)室12和加熱室11；所述蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18、龍卷過熱器、龍卷噴液增壓器、加熱室11的飽和蒸氣入口15依次連通；所述龍卷過熱器能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋，所述龍卷噴液增壓器能夠使得蒸氣形成龍卷渦旋；所述龍卷過熱器上設置有加熱蒸氣的加熱器6。

還包括以下步驟：

1)將蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18排出的二次蒸氣送入龍卷過熱器；通過龍卷過熱器使得二次蒸氣形成龍卷渦旋，使得龍卷渦旋的中心風速達到100m/s以上；

同時，啟動龍卷過熱器上的加熱器6對龍卷過熱器內(nèi)的二次蒸氣進行加熱，使得排出龍卷過熱器的過熱蒸氣溫度超過目標壓力飽和蒸氣溫度；

2)利用蒸發(fā)器1的加熱室11內(nèi)飽和蒸氣加熱蒸發(fā)溶液被冷凝時體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力并用人造龍卷風的方式使吸力得到進一步加強，將經(jīng)過步驟1)加熱得到的過熱蒸氣吸入龍卷噴液增壓器實現(xiàn)噴液增壓；通過龍卷噴液增壓器使得蒸氣形成龍卷渦旋；并且使得龍卷渦旋的中心速度達到200m/s以上，這足以比肩自然界最強的龍卷風并超越；同時通過噴嘴組件226噴入凝液，并且使得過噴嘴組件226噴入凝液的旋向與龍卷噴液增壓器內(nèi)龍卷渦旋旋向相反。

將過熱蒸氣通過龍卷噴液增壓器，使得過熱蒸氣與凝液充分混合，從而使得凝液吸收部分過熱蒸氣的焓變成增壓增量的高溫位熱能飽和蒸氣。將高溫位熱能飽和蒸氣從蒸發(fā)器的飽和蒸氣入口15送入到蒸發(fā)器1內(nèi)對蒸發(fā)溶液進行加熱，循環(huán)利用。

實施例五

本發(fā)明所述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，采用蒸氣熱泵為龍卷蒸氣熱泵，包括物料加熱器1、過熱器21、噴液增壓器22，所述物料加熱器1采用蒸發(fā)器，所述過熱器21采用龍卷過熱器，所述噴液增壓器22采用龍卷噴液增壓器；

所述過熱器21包括龍卷過熱器以及加熱器6；所述龍卷過熱器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷渦旋發(fā)生段212、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷加速段213、具有圓柱形內(nèi)腔的高速段214和具有圓錐形內(nèi)腔的擴壓過熱段215；所述龍卷加速段213的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷渦旋發(fā)生段212的內(nèi)腔連通，所述龍卷加速段213的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過高速段214的圓柱形內(nèi)腔與擴壓過熱段215的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；所述龍卷渦旋發(fā)生段212的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷加速段213的圓錐形內(nèi)腔的中心線、高速段214的圓柱形內(nèi)腔的中心線以及擴壓過熱段215的圓錐形內(nèi)腔的中心線共線；所述龍卷渦旋發(fā)生段212上設置有二次蒸氣進口管211；所述二次蒸氣進口管211的中心線與龍卷渦旋發(fā)生段212的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述二次蒸氣進口管211與龍卷渦旋發(fā)生段212的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且二次蒸氣進口管211具有的內(nèi)壁與龍卷渦旋發(fā)生段212的內(nèi)壁相切；所述加熱器6設置在高速段214及擴壓過熱段215上。

所述噴液增壓器22采用龍卷噴液增壓器；所述龍卷噴液增壓器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷噴液增壓加速段223、具有圓柱形內(nèi)腔的高速混合段224和具有圓錐形內(nèi)腔的擴壓段225；所述龍卷噴液增壓加速段223的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的內(nèi)腔連通，所述龍卷噴液增壓加速段223的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過高速混合段224的圓柱形內(nèi)腔與擴壓段225的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；所述龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222上設置有過熱蒸氣進口管221；所述過熱蒸氣進口管221的中心線與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述過熱蒸氣進口管221與龍卷渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且過熱蒸氣進口管221具有的內(nèi)壁與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的內(nèi)壁相切；所述噴嘴組件226設置在龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222上，且與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通；所述噴嘴組件226與龍卷噴液增壓加速段223分別位于龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的兩個對側(cè)面上；所述龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷噴液增壓加速段223的圓錐形內(nèi)腔的中心線、高速混合段224的圓柱形內(nèi)腔的中心線、擴壓段225的圓錐形內(nèi)腔的中心線以及噴嘴組件226的噴射中心線共線；所述龍卷過熱器的擴壓過熱段215的出口與龍卷噴液增壓器的蒸氣進口管221連通；所述龍卷噴液增壓器的擴壓段225與飽和飽和蒸氣入口15連通。

所述蒸發(fā)器具有蒸發(fā)室12和加熱室11；所述蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18、龍卷過熱器、龍卷噴液增壓器、加熱室11的飽和蒸氣入口15依次連通。

本實施例所述低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，包括以下步驟：

1)將蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18排出的二次蒸氣送入龍卷過熱器；通過龍卷過熱器使得二次蒸氣形成龍卷渦旋，使得龍卷渦旋的中心風速達到100m/s以上；

同時，啟動龍卷過熱器上的加熱器6對龍卷過熱器內(nèi)的二次蒸氣進行加熱，使得排出龍卷過熱器的過熱蒸氣溫度超過目標壓力飽和蒸氣溫度；

2)利用蒸發(fā)器1的加熱室11內(nèi)飽和蒸氣加熱蒸發(fā)溶液被冷凝時體積急劇縮小產(chǎn)生的強大吸力并用人造龍卷風的方式使吸力得到進一步加強，將經(jīng)過步驟1)加熱得到的過熱蒸氣吸入龍卷噴液增壓器實現(xiàn)噴液增壓；通過龍卷噴液增壓器使得蒸氣形成龍卷渦旋；并且使得龍卷渦旋的中心速度達到200m/s以上，這足以比肩自然界最強的龍卷風并超越；同時通過噴嘴組件226在龍卷噴液增壓器內(nèi)噴入凝液，并且使得過噴嘴組件226噴入液的旋向與龍卷噴液增壓器內(nèi)龍卷渦旋旋向相反。

將過熱蒸氣通過龍卷噴液增壓器，使得過熱蒸氣與凝液充分混合，從而使得凝液吸收部分過熱蒸氣的焓變成增壓增量的高溫位熱能飽和蒸氣。將高溫位熱能飽和蒸氣從蒸發(fā)器的飽和蒸氣入口15送入到蒸發(fā)器1內(nèi)對蒸發(fā)溶液進行加熱，循環(huán)利用。

所述的龍卷蒸氣熱泵的裝置系統(tǒng)中運用人造龍卷風(避開破壞作用)的方式、技術、系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法是：蒸發(fā)器的蒸發(fā)室溶液蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸氣(低溫位蒸氣)從出口18排出進入龍卷過熱器的二次蒸氣進口管211切向流入龍卷渦旋發(fā)生段212產(chǎn)生初始龍卷風，其龍卷渦旋在龍卷加速段213被加速，中心風速可達100m/s以上，為對二次蒸氣被加熱過熱構建良好的內(nèi)在條件；在高速段214和擴壓過熱段215，由加熱器6對二次蒸氣加熱過熱，使其變成過熱蒸氣而補焓，一般超過目標壓力蒸氣的飽和溫度，就能輕松超過補焓要求。龍卷過熱器的擴壓過熱段215出口過熱蒸氣的過熱度是通過調(diào)節(jié)加熱器6的供熱量來實現(xiàn)的；過熱蒸氣的上升原理如同熱氣球上升，同時對二次蒸氣產(chǎn)生相應的吸力(或抽力)。擴壓過熱段215出口的過熱蒸氣，依據(jù)過熱蒸氣的性質(zhì)，在過熱過程中中只可補焓，不能升壓。

擴壓過熱段215出口過熱蒸氣依其升力進入龍卷噴液增壓器的過熱蒸氣進口管221切向流入龍卷渦旋發(fā)生段222產(chǎn)生初始龍卷風，龍卷渦旋發(fā)生段要求：圓鼓型或者圓柱形殼體構的直徑既要滿足過熱蒸氣進入，又要滿足出口增壓的要求。其龍卷渦旋在龍卷加速段223被加速，中心風速可達200m/s以上，為對過熱蒸氣的噴液增壓構建良好的內(nèi)在條件；使之與經(jīng)噴嘴組件226加入的反旋凝液高速劇烈混合，在流通面積、擴壓、噴液增壓、及蒸氣冷凝體積急劇縮小所產(chǎn)生的強大吸力并被龍卷風進一步加強的共同作用下，增壓增量得到高溫位熱能的蒸氣流出擴壓段225。其飽和蒸氣溫度是通過控制加凝液的流量來實現(xiàn)；因是噴液增壓，不會出現(xiàn)常規(guī)80％以上的能量消耗于增溫；高溫位熱能的飽和蒸氣經(jīng)蒸發(fā)器的進口管15進入蒸發(fā)器1加熱室對要蒸發(fā)的溶液進行加熱，而本身放出潛熱變?yōu)槟?，體積急劇縮小產(chǎn)生強大的吸力，也是本龍卷蒸氣熱泵的動力所在。從而實現(xiàn)了二次蒸氣(低溫位熱能蒸氣)經(jīng)龍卷過熱、噴液增壓變?yōu)楦邷匚粺崮茱柡驼魵獾脑倮谩?/p>

綜上所述在實施例三中過熱噴液增壓器采用一體式的龍卷過熱噴液增壓器，在實施例五中采用組合式的龍卷過熱噴液增壓器。

其中實施例三中的一體式的龍卷過熱噴液增壓器與實施例五中的龍卷噴液增壓器結構基本相同，實施三中的一體式龍卷過熱噴液增壓器將實施例五組合式的龍卷過熱噴液增壓器的龍卷過熱器取消，并且將第二加熱器207設置在龍卷噴液增壓器的龍卷噴液增壓加速段223從而使得龍卷噴液增壓器成為一體龍卷過熱噴液增壓器，其余不變。其裝置系統(tǒng)中運用人造龍卷風(避開破壞作用)的方式、技術、系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法與實施例三不同的是：取消龍卷過熱器，蒸發(fā)室12的二次蒸氣出口18排出的二次蒸氣直接送入龍卷過熱噴液增壓器；其龍卷過熱噴液增壓器出口飽和蒸氣溫度則要改為自動選擇性調(diào)節(jié)回路，當溫度高時是通過增加加凝液的流量或/并降低第二加熱器207的加熱量來實現(xiàn)達到目標壓力飽和蒸氣溫度；溫度低時則要減少所加凝液的流量或/并增加第二加熱器207的加熱量來實現(xiàn)目標壓力飽和蒸氣溫度。

綜上所述，本發(fā)明所述的低壓蒸氣補焓增壓利用的方法，由于采用龍卷蒸氣熱泵系統(tǒng)，因此在對二次蒸氣進行過熱補焓、噴液增壓形成飽和蒸氣的處理過程中，通過蒸發(fā)器內(nèi)加熱蒸氣自身冷凝形成的強大吸力，提供形成龍卷風的吸力，同時通過人造龍卷風的方式進一步增強吸力對二次蒸氣進行加熱過熱補焓、噴液增壓實現(xiàn)二次蒸氣的循環(huán)利用；因不同溫度的飽和水蒸氣的焓差很小，補焓熱量小，吸力大，噴液增壓高，因此能耗低，節(jié)能減排。

實施例六

在實施例一至五的基礎上，如圖1、圖4所示將二次蒸氣改為低壓蒸氣，蒸發(fā)器改為物料加熱器，相應的蒸氣熱泵及低壓蒸氣補焓增壓利用的方法同樣用作低壓蒸氣的過熱補焓、噴液增壓利用，所述低壓蒸氣通過低壓蒸氣管9導入。

實施例七

所述的蒸氣熱泵為龍卷蒸氣熱泵，包括物料加熱器1和過熱噴液增壓器2；所述過熱噴液增壓器2包括過熱器21和噴液增壓器22；其主要設備過熱器21采用龍卷過熱器，如圖6至圖9所示，龍卷過熱器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷渦旋發(fā)生段212、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷加速段213、具有圓柱形內(nèi)腔的高速段214和具有圓錐形內(nèi)腔的擴壓過熱段215；

所述龍卷加速段213的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷渦旋發(fā)生段212的內(nèi)腔連通，所述龍卷加速段213的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過高速段214的圓柱形內(nèi)腔與擴壓過熱段215的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；

所述龍卷渦旋發(fā)生段212的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷加速段213的圓錐形內(nèi)腔的中心線、高速段214的圓柱形內(nèi)腔的中心線以及擴壓過熱段215的圓錐形內(nèi)腔的中心線共線；

所述龍卷渦旋發(fā)生段212上設置有低壓蒸氣進口管211；所述低壓蒸氣進口管211的中心線與龍卷渦旋發(fā)生段212的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述二次蒸氣進口管21與龍卷渦旋發(fā)生段212的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且低壓蒸氣進口管211具有的內(nèi)壁與龍卷渦旋發(fā)生段212的內(nèi)壁相切；所述加熱器6設置在高速段214或擴壓過熱管215上，或者高速段214和擴壓過熱管215。

具體的，所述高速段214的圓柱形內(nèi)腔的長徑比設置為1.5～4:1。所述擴壓過熱段215的圓錐形內(nèi)腔的錐度設置為2～8°。

低壓蒸氣在龍卷過熱器中進行加熱的原理：

所述低壓蒸氣(低溫位蒸氣)從低壓蒸氣管進入龍卷過熱器的低壓蒸氣進口管211切向流入龍卷渦旋發(fā)生段212產(chǎn)生初始龍卷風，其龍卷渦旋在龍卷加速段213被加速，中心風速可達100m/s以上，為對低壓蒸氣被加熱過熱構建良好的內(nèi)在條件；在高速段214和擴壓過熱段215，由加熱器6對低壓蒸氣加熱過熱，使其變成過熱蒸氣而補焓，一般超過目標壓力蒸氣的飽和溫度，就能輕松超過補焓要求。龍卷過熱器的擴壓過熱段215出口過熱蒸氣的過熱度是通過調(diào)節(jié)加熱器6的供熱量來實現(xiàn)的；過熱蒸氣有如熱氣球原理的升力，同時對二次蒸氣產(chǎn)生相應的吸力(或抽力)。擴壓過熱段215出口的過熱蒸氣，依據(jù)過熱蒸氣的性質(zhì)，在過熱過程中只可補焓，不能升壓。

實施例八

如圖10-13所示，所述的蒸氣熱泵為龍卷蒸氣熱泵，包括物料加熱器1和過熱噴液增壓器2，所述過熱噴液增壓器2包括過熱器21和噴液增壓器22；其主要設備噴液增壓器22采用龍卷噴液增壓器；所述龍卷噴液增壓器包括具有圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222、具有圓錐形內(nèi)腔的龍卷噴液增壓加速段223、具有圓柱形內(nèi)腔的高速混合段224和具有圓錐形內(nèi)腔的擴壓段225；

所述龍卷噴液增壓加速段223的圓錐形內(nèi)腔直徑較大的一端與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的內(nèi)腔連通，所述龍卷噴液增壓加速段223的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端通過高速混合段224的圓柱形內(nèi)腔與擴壓段225的圓錐形內(nèi)腔直徑較小的一端連通；

所述龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222上設置有過熱蒸氣進口管221；所述過熱蒸氣進口管221的中心線與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線垂直；所述過熱蒸氣進口管31與龍卷渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通，且過熱蒸氣進口管221具有的內(nèi)壁與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的內(nèi)壁相切；

所述噴嘴組件226設置在龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222上，且與龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔連通；所述噴嘴組件226與龍卷噴液增壓加速段223分別位于龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的兩個對側(cè)面上；

所述龍卷噴液增壓渦旋發(fā)生段222的圓鼓型或者圓柱形內(nèi)腔的中心線、龍卷噴液增壓加速段223的圓錐形內(nèi)腔的中心線、高速混合段224的圓柱形內(nèi)腔的中心線、擴壓段225的圓錐形內(nèi)腔的中心線以及高速混合段224的噴口中心線共線；

所述龍卷過熱器的擴壓過熱段215的出口與龍卷噴液增壓器的過熱蒸氣進口管221連通；所述龍卷噴液增壓器的擴壓段225與物料加熱器1的飽和蒸氣入口連通。

具體的，所述高速混合段224的圓柱形內(nèi)腔的長徑比為1～4:1；所述擴壓段225的圓錐形內(nèi)腔的錐度為6～10°。

過熱蒸汽在龍卷噴液增壓器內(nèi)實現(xiàn)噴液增壓的原理：

所述擴壓過熱段215出口過熱蒸氣依其升力進入龍卷噴液增壓器的過熱蒸氣進口管221切向流入龍卷渦旋發(fā)生段222產(chǎn)生初始龍卷風，龍卷渦旋發(fā)生段要求：圓鼓型或者圓柱形殼體構的直徑概要滿足過熱蒸氣進入，又要滿足出口增壓的要求。其龍卷渦旋在龍卷加速段223被加速，中心風速可達200m/s以上，為對過熱蒸氣的噴液增壓構建良好的內(nèi)在條件；使經(jīng)噴嘴組件226加入的反旋凝液高速劇烈混合，在流通面積、擴壓、噴液增壓、及蒸氣冷凝體積急劇縮小所產(chǎn)生的強大吸力并被龍卷風進一步加強的共同作用下，增壓增量得到高溫位熱能的蒸氣流出擴壓段225。其飽和蒸氣溫度是通過控制加凝液的流量來實現(xiàn)；因是噴液增壓，不會出現(xiàn)常規(guī)80％以上的能量消耗于增溫；高溫位熱能的飽和蒸氣經(jīng)物料加熱器的進口管進物料加熱器1對物料進行加熱，而本身放出潛熱變?yōu)槟?，體積急劇縮小產(chǎn)生強大的吸力，也是本龍卷蒸氣熱泵的動力所在。從而實現(xiàn)了低壓蒸氣(物料加熱器)經(jīng)龍卷過熱、噴液增壓變?yōu)楦邷匚粺崮茱柡驼魵獾睦谩?/p>

實施例九

為了實現(xiàn)對凝液熱能的利用，如圖1、2、4、5所示，進一步的，所述的蒸氣熱泵，還包括凝液排放罐10、凝液泵3；

所述蒸發(fā)器1具有的凝液出口16或物料加熱器的凝液出口與凝液排放罐4具有的入口連通，凝液排放罐4具有的凝液出口與凝液泵3的進口連通，凝液泵3的出口與龍卷噴嘴組件206或噴嘴組件226連通。

將凝液排放罐10內(nèi)凝液通過凝液泵3抽出并增壓，然后通過噴嘴組件206或噴嘴組件226分別噴射到過熱噴液增壓器2，龍卷過熱噴液增壓器，噴液增壓器22，龍卷噴液增壓器，使過熱蒸氣變?yōu)樵鰤旱娘柡驼魵獠⒃隽?，從而能夠?qū)崿F(xiàn)凝液熱能利用，節(jié)約了成本。

實施例十

為了保證低壓蒸氣或二次蒸氣過熱補焓、噴液增壓后形成增壓的飽和蒸氣，如圖4、5所示，所述的蒸氣熱泵，還包括第一溫度控制回路7；所述冷凝泵3與噴液增壓器22或龍卷噴液增壓器的噴嘴組件226之間的連通管道上設置有調(diào)節(jié)閥4；

所述噴液增壓器22，或龍卷噴液增壓器的出口設置有溫度傳感器，所述第一溫度控制回路7通過溫度傳感器檢測到噴液增壓器22或龍卷噴液增壓器的出口蒸氣的溫度來控制調(diào)節(jié)閥4的開度，從而調(diào)節(jié)凝液的流量，實現(xiàn)穩(wěn)定飽和溫度。具體的，所述第一溫度控制回路7可采用DCS集中控制。

為了便于調(diào)節(jié)低壓蒸氣或二次蒸氣通過過熱器21或龍卷過熱器后被過熱的溫度，進一步的，所述加熱器6設置有第二溫度調(diào)節(jié)回路8，所述過熱器21或龍卷過熱器的出口設置有第二溫度傳感器；所述第二溫度調(diào)節(jié)回路8通過第二溫度傳感器檢測到的過熱器21或龍卷過熱器出口過熱蒸氣的溫度來調(diào)節(jié)加熱器的加熱量。所述第二溫度調(diào)節(jié)回路8可采用DCS集中控制。

為了保證低壓蒸氣或二次蒸氣過熱補焓、噴液增壓后形成增壓的飽和蒸氣，如圖1、2所示，所述的蒸氣熱泵，還包括所述過熱噴液增壓器2出口設有溫度自動選擇性調(diào)節(jié)回路。當過熱噴液增壓器2出口飽和蒸氣溫度傳感器，檢測溫度高時是通過控控制調(diào)節(jié)閥4的開度以調(diào)節(jié)噴液量來達到飽和溫度；檢測溫度低時則選擇調(diào)節(jié)加熱器的加熱量來實現(xiàn)達到飽和溫度。所述溫度自動選擇性調(diào)節(jié)回路可采用DCS集中控制。

綜上所述，上述實施例一至實施例十中所述的蒸氣熱泵以及低壓蒸氣補焓增壓利用的方法特別是效率更高的龍卷蒸氣熱泵與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明所述的龍卷蒸氣熱泵系統(tǒng)，利用高溫位熱能的蒸氣冷凝，體積急劇縮小，產(chǎn)生強大的吸力并用人造龍卷風的方式使吸力得到進一步加強(日常生活中的吸管效應)，用人造龍卷風結構獨特的龍卷過熱器、龍卷噴液增壓器；或一體式的龍卷過熱噴液增壓器，對低壓蒸氣或二次蒸進行加熱過熱補焓、噴液增壓實現(xiàn)低壓蒸氣或二次蒸的利用；因不同溫度的飽和蒸氣的焓差很小，補焓熱量小，噴液增壓高，不僅比多效蒸發(fā)、蒸氣噴射熱泵的能耗低，甚至比蒸氣機械再壓縮技術，簡稱MVR的能耗還低2倍以上，龍卷蒸氣熱泵理論熱效率高達90％以上，用低碳技術，造就成了綠色能源；除開車啟動外，整個過程中無需生蒸氣；在配有真空裝置的情況下，甚至開車啟動也無需生蒸氣。無需生蒸氣這就意味著節(jié)約了生產(chǎn)生蒸氣的能源，如媒、石油等，也就不產(chǎn)生能源燃燒生成二氧化碳及其它有害氣體的排放，同時也就沒有廢渣、廢液的排放；這將為解決當今綠色、低碳經(jīng)濟(二氧化碳減排)和循環(huán)經(jīng)濟的重大課題，發(fā)揮絕佳的作用。

2、本發(fā)明所述的龍卷蒸氣熱泵系統(tǒng)，結構簡單、材料要求低，同時便于制造，制造成本低，因此投資不僅比蒸氣機械再壓縮技術，簡稱MVR低，甚至比多效蒸發(fā)更低。建設周期不僅比MVR短，甚至比多效蒸發(fā)還短。

3、本發(fā)明所述的龍卷蒸氣熱泵系統(tǒng)，依靠增壓的飽和蒸氣加熱物料自身冷凝，沒有多效蒸發(fā)中排出系統(tǒng)的二次蒸氣，因此不需要大量的循環(huán)水將二次蒸氣冷凝。

4、本發(fā)明所述的龍卷蒸氣熱泵系統(tǒng)，沒有轉(zhuǎn)動部件，因此無噪聲，對環(huán)境無污染。

5、本發(fā)明所述的蒸氣熱泵以及低壓蒸氣補焓增壓利用的方法、特別的龍卷蒸氣熱泵中蒸氣就是溶劑蒸氣，其不僅包括水蒸汽，而且更包括廣袤的單質(zhì)、有機溶劑蒸氣等，應用領域極其廣泛。