一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置的制作方法

1.本发明属于热泵技术领域，尤其涉及一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置。


背景技术：

2.工业或民用领域中，传统制取高温水蒸汽，大部分都是通过锅炉加热水至100℃以上产生高温蒸汽，锅炉一种能量转换设备，“锅”是容纳水和蒸汽的受压部件，对水进行加热、汽化和汽水分离，“炉”是进行燃料燃烧或其他热能放热的场所，有燃烧设备和燃烧室炉膛及放热烟道等。锅与炉两者进行着热量转换过程，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的高温蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，其可分为燃气锅炉和电热锅炉，燃气锅炉能效相比电热锅炉要高70%，但是，这种使用锅炉加热水产生高温蒸汽的方式，产热效率较低，且由于其单纯使用温度升高产生蒸汽，故能耗和运营成本均较高，同时锅炉水的加热还需要其他可燃性物质的辅助，多采用煤炭，燃烧后产生的气体直接排空会造成环境污染，若不直接排放，还需要进行后续净化处理，又是一笔不少的开支。


技术实现要素：

3.本发明目的就是为了解决现有高温蒸汽制备能耗高、产热效率低和经济成本高的问题，提供了一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，提高制热能效，提升工作效率，运行稳定、节能减排、降低能耗，节约经济成本。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，包括相互配合的第一循环装置和第二循环装置，第一循环装置包括低温级蒸发器、低温级压缩机和低温级干燥过滤器，第二循环装置包括高温级压缩机、高温级冷凝器和高温级干燥过滤器，第一循环装置与第二循环装置之间通过中间换热器相连，且第二循环装置的热水口通过循环热水泵与一个闪蒸桶相连，闪蒸桶的蒸汽出口再与蒸汽风机相连，以用于将高温蒸汽输送至用户末端使用。
5.进一步地，所述中间换热器包括对应第一循环装置的第一进口和第一出口、以及对应第二循环装置的第二出口和第二进口。
6.进一步地，所述低温级蒸发器通过管道与低温级压缩机相连，低温级压缩机再与中间换热器的第一进口相连，第一出口与低温级干燥过滤器相连，低温级干燥过滤器再通过第一回流管与低温级蒸发器相连。
7.进一步地，所述第一回流管上连有低温级节流阀。
8.进一步地，所述中间换热器的第二出口与高温级压缩机相连，高温级压缩机通过管道与高温级冷凝器相连，高温级冷凝器上设有回流口、热水出口和循环口，回流口与高温级干燥过滤器相连，高温级干燥过滤器再通过第二回流管与中间换热器的第二进口相连。
9.进一步地，所述第二回流管上连有高温级节流阀。
10.进一步地，所述高温级冷凝器的热水出口通过管道与循环热水泵相连，循环热水泵与闪蒸桶的进水口相连，闪蒸桶的出水口再通过循环管与高温级冷凝器的循环口相连。
11.进一步地，所述闪蒸桶内还设有补水浮球阀，以便于当热水不足时及时补充热水量。
12.进一步地，所述闪蒸桶的蒸汽出口通过蒸汽风机与一个蒸汽加湿器相连，蒸汽加湿器设于空气处理机组中，对流经载体的空气进行持续加湿，达到环境所需湿度，闪蒸桶产生的高温水进入调温水箱，与常温水混合成50~80℃水，再进入上述循环装置组成的超高温热泵系统，以此循环加湿。
13.本发明的技术方案中，通过制冷制热原理生成高温水蒸汽，高温级冷凝器产生110℃～115℃的热水，经过循环热水泵输送到闪蒸桶，高温热水在闪蒸桶内降压产生蒸汽，最后经蒸汽风机输送到用户末端使用。本发明的装置运行稳定，较传统燃气锅炉或者电加热制取水蒸汽而言，其运行成本低，产热效率高，节能环保零排放，避免造成环境污染。
附图说明
14.图1为本发明的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置示意图；图2为包含本发明的装置的蒸汽加湿系统示意图。
实施方式实施例
15.为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
16.参见图1，一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：包括相互配合的第一循环装置1和第二循环装置2；第一循环装置1包括低温级蒸发器11、低温级压缩机12和低温级干燥过滤器13，第二循环装置2包括高温级压缩机21、高温级冷凝器22和高温级干燥过滤器23，第一循环装置1与第二循环装置2之间通过中间换热器3相连；中间换热器3包括对应第一循环装置1的第一进口3a和第一出口3b、以及对应第二循环装置2的第二出口3c和第二进口3d；低温级蒸发器11通过管道与低温级压缩机12相连，低温级压缩机12再与中间换热器3的第一进口3a相连，第一出口3b与低温级干燥过滤器13相连，低温级干燥过滤器13再通过第一回流管15与低温级蒸发器11相连，第一回流管15上连有低温级节流阀14；中间换热器3的第二出口3c与高温级压缩机21相连，高温级压缩机21通过管道与高温级冷凝器22相连，高温级冷凝器22上设有回流口22a、热水出口22b和循环口22c，回流口22a与高温级干燥过滤器23相连，高温级干燥过滤器23再通过第二回流管25与中间换热器3的第二进口3d相连，第二回流管25上连有高温级节流阀24；高温级冷凝器22的热水出口22b通过管道与循环热水泵4相连，循环热水泵4与闪
蒸桶5的进水口5a相连，闪蒸桶5的出水口5b再通过循环管7与高温级冷凝器22的循环口22c相连；闪蒸桶5内还设有补水浮球阀，且其蒸汽出口5c与蒸汽风机6相连，以用于将高温蒸汽输送至用户末端使用。
17.使用时，基于热力学循环，通过循环制冷剂在低温环境下吸收热量，然后在高温环境下释放热量的过程，从而实现热量转移。其采用双重循环来实现热量传递和升温：在低温循环中，制冷剂吸收低温环境中的热量并且通过蒸发器蒸发，此时制冷剂处于低温低压状态；在高温循环中，制冷剂经过双重压缩，将制冷剂压缩到高温高压状态，然后通过冷凝器释放高温环境中的热量。循环后，高温级冷凝器产生110℃～115℃的热水，经过循环热水泵输送到闪蒸桶，高温高压的热水进入低压的容器中后，由于压力的突然降低，变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽，即高温热水在闪蒸桶内降压产生蒸汽，通过蒸汽风机输送到用户末端使用。
18.参见图2，将本发明的装置运用在加湿系统中，热泵产生的超高温热水进入闪蒸系统，这样就可以让高压高温流体减压，使其沸点降低，进入闪蒸桶5。这时流体温度高于该压力下的沸点，流体在闪蒸桶5中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。闪蒸桶5的作用是提供流体迅速汽化和汽液分离的空间；蒸汽部分与蒸汽加湿器30相连，为加湿系统提供蒸汽源，蒸汽加湿器30设于空气处理机组40中，对流经载体的空气进行持续加湿，从而为需要加湿的空间提供加湿源；液态部分回收进入调温水箱50，和常温水混合再提供给热泵进水，即本发明的第一循环装置1和第二循环装置2组成的热泵系统，如此循环使热泵产生的高温水完全利用，能耗提高50%左右。
19.本发明的装置制热能效比达到2.0，即产热效率是电热锅炉的2倍，在相同的运营成本情况下，比燃气锅炉的效率提升13.7%，在节能减排、降低能耗方面具有显著的优势。
20.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

技术特征：
1.一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：包括相互配合的第一循环装置（1）和第二循环装置（2），第一循环装置（1）包括低温级蒸发器（11）、低温级压缩机（12）和低温级干燥过滤器（13），第二循环装置（2）包括高温级压缩机（21）、高温级冷凝器（22）和高温级干燥过滤器（23），第一循环装置（1）与第二循环装置（2）之间通过中间换热器（3）相连，且第二循环装置（2）的热水口通过循环热水泵（4）与一个闪蒸桶（5）相连，闪蒸桶（5）的蒸汽出口再与蒸汽风机（6）相连。2.根据权利要求1所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述中间换热器（3）包括对应第一循环装置（1）的第一进口（3a）和第一出口（3b）、以及对应第二循环装置（2）的第二出口（3c）和第二进口（3d）。3.根据权利要求2所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述低温级蒸发器（11）通过管道与低温级压缩机（12）相连，低温级压缩机（12）再与中间换热器（3）的第一进口（3a）相连，第一出口（3b）与低温级干燥过滤器（13）相连，低温级干燥过滤器（13）再通过第一回流管（15）与低温级蒸发器（11）相连。4.根据权利要求3所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述第一回流管（15）上连有低温级节流阀（14）。5.根据权利要求2~4任一项所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述中间换热器（3）的第二出口（3c）与高温级压缩机（21）相连，高温级压缩机（21）通过管道与高温级冷凝器（22）相连，高温级冷凝器（22）上设有回流口（22a）、热水出口（22b）和循环口（22c），回流口（22a）与高温级干燥过滤器（23）相连，高温级干燥过滤器（23）再通过第二回流管（25）与中间换热器（3）的第二进口（3d）相连。6.根据权利要求5所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述第二回流管（25）上连有高温级节流阀（24）。7.根据权利要求2~4任一项所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述高温级冷凝器（22）的热水出口（22b）通过管道与循环热水泵（4）相连，循环热水泵（4）与闪蒸桶（5）的进水口（5a）相连，闪蒸桶（5）的出水口（5b）再通过循环管（7）与高温级冷凝器（22）的循环口（22c）相连。8.根据权利要求2~4任一项所述的复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，其特征在于：所述闪蒸桶（5）内还设有补水浮球阀。9.一种蒸汽加湿系统，其特征在于：其包括权利要求1~8所述复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置。10.根据权利要求9所述蒸汽加湿系统，其特征在于：所述闪蒸桶（5）的蒸汽出口与蒸汽加湿器（30）相连，蒸汽加湿器（30）设于空气处理机组（40）中，对流经载体的空气进行持续加湿，达到环境所需湿度，闪蒸桶（5）产生的高温水进入调温水箱（50），与处理后的常温水混合成50~80℃水，再进入上述循环装置组成的超高温热泵系统（60），以此循环加湿。

技术总结
本发明公开了一种复叠式耦合技术制取高温水蒸汽的装置，包括相互配合的第一循环装置（1）和第二循环装置（2），第一循环装置（1）包括低温级蒸发器（11）、低温级压缩机（12）和低温级干燥过滤器（13），第二循环装置（2）包括高温级压缩机（21）、高温级冷凝器（22）和高温级干燥过滤器（23），第一循环装置（1）与第二循环装置（2）之间通过中间换热器（3）相连，且第二循环装置（2）的热水口通过循环热水泵（4）与一个闪蒸桶（5）相连，闪蒸桶（5）的蒸汽出口再与蒸汽风机（6）相连。本发明的优点是提高制热能效，提升工作效率，运行稳定、节能减排、降低能耗，节约经济成本。济成本。济成本。


技术研发人员：余鹏飞 余宝昌
受保护的技术使用者：江苏宝加科技有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/10/19