一種蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)能領(lǐng)域，特別是一種蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中往往存在大量低溫冷卻水或低壓乏汽余熱，如火力發(fā)電廠汽輪機(jī)凝汽器冷卻循環(huán)水或汽輪機(jī)低壓缸排汽，實(shí)踐證明，蒸汽驅(qū)動(dòng)型熱泵是回收這些余熱的有效裝置。目前，蒸汽驅(qū)動(dòng)型熱泵主要有吸收式和壓縮式兩種，吸收式熱泵是目前余熱回收的主要技術(shù)方式，吸收式熱泵主要由蒸發(fā)器(開式吸收式熱泵無蒸發(fā)器)、吸收器、發(fā)生器、冷凝器組成，COP(能效比)一般為1.7左右；壓縮式熱泵系統(tǒng)主要由小汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、排汽換熱器組成，壓縮機(jī)COP可達(dá)到4.5左右，若將排汽換熱器的換熱量作為壓縮式熱泵系統(tǒng)中的一部分，則壓縮式熱泵系統(tǒng)的COP為1.5左右。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，大多為單獨(dú)使用吸收式熱泵或壓縮式熱泵及其他輔助設(shè)備達(dá)到余熱回收目的的，也有將吸收式熱泵的吸收器、冷凝器和壓縮式熱泵的冷凝器串聯(lián)，吸收式熱泵的蒸發(fā)器和壓縮式熱泵的蒸發(fā)器串聯(lián)使用，通過多次熱交換以提高系統(tǒng)整體COP的。
[0004]雖然后一種方式確實(shí)能夠在一定程度上提高熱交換的“量”，但是在提高整體COP上卻存在著嚴(yán)重缺陷:在使用同樣熱泵前提下，COP主要與驅(qū)動(dòng)蒸汽參數(shù)、高溫水參數(shù)、余熱水參數(shù)相關(guān)，理論上，驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力越小，余熱水的溫度越高、高溫水的溫度越低，其COP就越大，但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力一定時(shí)，在進(jìn)行第一次熱交換后，低溫水溫度降低，高溫水溫度提高，低溫水能放出的熱量急劇減小，再進(jìn)行第二次、第三次甚至更多次的熱交換時(shí)，除第一次外其單獨(dú)每次的熱交換率是相當(dāng)?shù)偷模虼?，進(jìn)行多次的熱交換在投入與產(chǎn)出比上是不經(jīng)濟(jì)的，甚至多次的熱交換反而會(huì)降低整體的C0P，而且若低溫水溫度過低，或高溫水溫度過高，這種方式基本是實(shí)現(xiàn)不了的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能量梯級利用、具有高能效比的蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收裝置，包括小汽輪機(jī)、壓縮式熱泵和吸收式熱泵，壓縮式熱泵和吸收式熱泵為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，小汽輪機(jī)分別與壓縮式熱泵的壓縮機(jī)和吸收式熱泵相連，吸收式熱泵設(shè)有第一低溫水入口、第一冷卻的低溫水出口、第一高溫水入口和第一加熱的高溫水出口，壓縮式熱泵設(shè)有第二低溫水入口、第二冷卻的低溫水出口、第二高溫水入口和第二加熱的高溫水出口。
[0008]本實(shí)用新型將壓縮式熱泵系統(tǒng)中的排汽換熱器替換為吸收式熱泵，利用驅(qū)動(dòng)蒸汽由汽相變?yōu)橐合噙^程中釋放的冷凝熱來依次驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)和吸收式熱泵；又將壓縮式熱泵和吸收式熱泵并聯(lián)，同時(shí)進(jìn)行熱交換，無論是較之單獨(dú)一個(gè)熱泵的系統(tǒng)還是串聯(lián)兩個(gè)熱泵的系統(tǒng)而言，均具有更高的整體能效比。
[0009]作為優(yōu)選，吸收式熱泵包括吸收式熱泵發(fā)生器、吸收式熱泵吸收器、吸收式熱泵蒸發(fā)器和吸收式熱泵冷凝器，小汽輪機(jī)與吸收式熱泵發(fā)生器連接，吸收式熱泵吸收器與第一高溫水入口連接，吸收式熱泵吸收器與吸收式熱泵發(fā)生器連接，吸收式熱泵發(fā)生器與吸收式熱泵冷凝器連接，吸收式熱泵冷凝器連接第一加熱的高溫水出口。其優(yōu)點(diǎn)在于，小汽輪機(jī)排汽進(jìn)入吸收式熱泵發(fā)生器用于驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵工作，使得驅(qū)動(dòng)蒸汽的能量被充分利用，提尚整體能效比。
[0010]作為優(yōu)選，壓縮式熱泵包括壓縮機(jī)、壓縮式熱泵蒸發(fā)器和壓縮式熱泵冷凝器，壓縮式熱泵冷凝器分別與第二高溫水入口和第二加熱的高溫水出口連接。其優(yōu)點(diǎn)在于，一方面，壓縮式熱泵的結(jié)構(gòu)簡化，小汽輪機(jī)直接拖動(dòng)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)對壓縮式熱泵的驅(qū)動(dòng)，降低了成本和能耗；另一方面，在壓縮式熱泵內(nèi)可以完成一個(gè)獨(dú)立的低溫水和高溫水熱交換的過程。
[0011]作為優(yōu)選，小汽輪機(jī)與吸收式熱泵發(fā)生器之間還設(shè)有壓力匹配器，其優(yōu)點(diǎn)在于，彌補(bǔ)了驅(qū)動(dòng)蒸汽初始壓力不足或者由于第一階段做功而導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力不足的缺陷，同時(shí)保證了整個(gè)余熱回收過程的穩(wěn)定性和高效率。
[0012]作為優(yōu)選，吸收式熱泵蒸發(fā)器連接第一低溫水入口和第一冷卻的低溫水出口。
[0013]作為優(yōu)選，壓縮式熱泵蒸發(fā)器連接第二低溫水入口和第二冷卻的低溫水出口。
[0014]本實(shí)用新型所述的低溫水為低溫水或低壓水蒸汽。
[0015]本實(shí)用新型題目中所述的“串聯(lián)式”指驅(qū)動(dòng)蒸汽依次對壓縮式熱泵和吸收式熱泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即從蒸汽驅(qū)動(dòng)的層面上的串聯(lián)；而本實(shí)用新型所述的“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”是指在熱交換過程中低溫水和高溫水各分為兩路，分別在吸收式熱泵和壓縮式熱泵中同時(shí)進(jìn)行熱交換，即從熱交換的層面上的“并聯(lián)”。
[0016]本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0017]1、一方面，由于本實(shí)用新型采用蒸汽驅(qū)動(dòng)型的吸收式熱泵和壓縮式熱泵，具有綠色、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；另一方面，由于利用“能量梯級利用”原則，將驅(qū)動(dòng)蒸汽依次作為壓縮式熱泵和吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)能源，充分利用了驅(qū)動(dòng)蒸汽由汽相變?yōu)橐合嗨尫诺哪芰?，從而提高了本?shí)用新型的整體能效比。
[0018]2、由于考慮壓縮式熱泵和吸收式熱泵單體的制熱能效，將兩者進(jìn)行并聯(lián)，使得高溫水和低溫水各分為兩路分別進(jìn)入壓縮式熱泵和吸收式熱泵，提高了熱交換效率，在能耗一定的情況下，提尚了整體能效比。
[0019]1、由于驅(qū)動(dòng)蒸汽的參數(shù)具有一定的不穩(wěn)定性，因此設(shè)置壓力匹配器，當(dāng)驅(qū)動(dòng)蒸汽完成第一階段做功后，對其進(jìn)行加壓，從而保證對吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)力，保證余熱回收過程的穩(wěn)定性和高效率。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]標(biāo)號說明:
[0026]1、小汽輪機(jī)2、壓縮機(jī)
[0027]3、吸收式熱泵31、吸收式熱泵蒸發(fā)器
[0028]32、吸收式熱泵冷凝器33、吸收式熱泵發(fā)生器
[0029]34、吸收式熱泵吸收器4、壓縮式熱泵
[0030]41、壓縮式熱泵蒸發(fā)器42、壓縮式熱泵冷凝器
[0031]5、壓力匹配器6、汽輪機(jī)
[0032]7、凝汽器101、驅(qū)動(dòng)蒸汽入口
[0033]111、第一低溫水入口112、第二低溫水入口
[0034]121、第一冷卻的低溫水出口 122、第二冷卻的低溫水出口
[0035]211、第一高溫水入口212、第二高溫水入口
[0036]221、第一加熱的高溫水出口 222、第二加熱的高溫水出口
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]如圖1至2所示，本實(shí)施例由小汽輪機(jī)1、壓縮式熱泵4和吸收式熱泵3組成，小汽輪機(jī)I與壓縮式熱泵4連接，小汽輪機(jī)I與吸收式熱泵3通過輸送驅(qū)動(dòng)蒸汽的管道連接。
[0040]吸收式熱泵3包括吸收式熱泵發(fā)生器33、吸收式熱泵吸收器34、吸收式熱泵蒸發(fā)器31和吸收式熱泵冷凝器32。小汽輪機(jī)I與吸收式熱泵發(fā)生器33連接，吸收式熱泵吸收器34連接有第一高溫水入口 211，吸收式熱泵吸收器34通過吸收式熱泵發(fā)生器33與吸收式熱泵冷凝器32連接，吸收式熱泵冷凝器32連接第一加熱的高溫水出口 221，吸收式熱泵蒸發(fā)器31連接第一低溫水入口 111和第一冷卻的低溫水出口 121。因此，高溫水可以吸收驅(qū)動(dòng)蒸汽和低溫水釋放的熱量。
[0041]壓縮式熱泵4包括壓縮機(jī)2、壓縮式熱泵蒸發(fā)器41和壓縮式熱泵冷凝器42，壓縮式熱泵冷凝器42分別與第二高溫水入口 212和第二加熱的高溫水出口 222連接。壓縮式熱泵蒸發(fā)器41連接第二低溫水入口 112和第二冷卻的低溫水出口 122。壓縮機(jī)2分別與壓縮式熱泵蒸發(fā)器41和壓縮式熱泵冷凝器42連接。
[0042]本實(shí)施例的余熱回收過程，包括以下步驟:
[0043]步驟1:驅(qū)動(dòng)蒸汽通過小汽輪機(jī)I拖動(dòng)壓縮式熱泵4的壓縮機(jī)2，完成第一階段做功。
[0044]步驟2:驅(qū)動(dòng)蒸汽從小汽輪機(jī)I中出來后全部進(jìn)入吸收式熱泵發(fā)生器33內(nèi)，完成第二階段做功，驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵3進(jìn)行余熱回收。所述的“全部進(jìn)入”，即沒有將驅(qū)動(dòng)蒸汽分為兩路或者更多，目的在于更高效地利用驅(qū)動(dòng)蒸汽釋放的能量，提高整個(gè)方法的能效比。
[0045]步驟3:低溫水分成兩路，分別進(jìn)入吸收式熱泵蒸發(fā)器31和壓縮式熱泵蒸發(fā)器41，作為熱源，進(jìn)行熱交換。
[0046]步驟4:高溫水分成兩路，一路依次通過吸收式熱泵吸收器34、吸收式熱泵發(fā)生器33和吸收式熱泵冷凝器32，另一路通過壓縮式熱泵