[發(fā)明專利]蒸汽噴射式熱泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410239530.1
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN105091408B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李金峰;李偉;師文龍;尚德敏
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工大金濤科技股份有限公司
• 主分類號(hào): F25B30/06
• 分類號(hào): F25B30/06;F04F5/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 岳昕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱泵技術(shù)，特別是涉及一種蒸汽噴射式熱泵。

背景技術(shù)

我國已經(jīng)是鋼鐵和化工生產(chǎn)的大國。

鋼鐵的年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40％。無論是煉鋼還是煉鐵，都要產(chǎn)生大量的爐渣。爐渣是和鋼鐵相伴隨生成，它是鋼鐵冶煉的副產(chǎn)品，又是一系列重要冶金反應(yīng)的基本條件，它直接參與鋼鐵冶煉過程的物理化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)傳熱過程，它不僅影響到鋼鐵產(chǎn)量、質(zhì)量，而且與原材料、能量的消耗都有密切的關(guān)系。

鋼鐵冶金爐內(nèi)，產(chǎn)生1400-2000℃的高溫爐渣，經(jīng)渣口流出后，再經(jīng)渣溝進(jìn)入沖渣流槽時(shí)，以一定的水量、水壓及流槽坡度，使水與熔渣流成一定的交角，熔渣受冷沖擊，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分離后，爐渣用作建筑材料；與高溫爐渣進(jìn)行熱交換的沖渣水，進(jìn)入沖渣水池。沖渣水池通常占地幾千平方米，沖渣水池上方熱汽騰空，這樣的沖渣水，是溫度常年保持在60-70℃的中溫廢水，是一個(gè)巨大的潛在的熱能能源，如果能有效地加以利用，比如說利用沖渣水的熱能，冬天為居民區(qū)供暖，不僅可以為國家節(jié)約大量燃料，而且減少了碳排放，保護(hù)了環(huán)境。

沖渣水的熱能回收利用問題，至今還沒有得到很好的解決。

由于沖渣水反復(fù)使用，沖渣水中溶進(jìn)了爐渣中含有的多種無機(jī)鹽和氧化物，形成了幾乎是飽和的鹽堿水溶液。當(dāng)爐渣受冷沖擊炸裂成水渣過程中，還有一部分細(xì)小的爐渣進(jìn)入水中懸浮。經(jīng)實(shí)際檢測，沖渣水濁度為60-80mg/l。

某供暖企業(yè)，通過間壁式換熱器，將沖渣水的熱量傳遞給循環(huán)水，利用循環(huán)水向居民區(qū)供暖。僅僅一個(gè)冬天，不到4個(gè)月的供暖時(shí)間，間壁式換熱器的沖渣水側(cè)，結(jié)垢達(dá)3-5厘米，垢層堅(jiān)硬，風(fēng)化后變松散。經(jīng)分析后認(rèn)為，沖渣水在換熱器內(nèi)結(jié)垢的成份為多種含結(jié)晶水的無機(jī)鹽，例如含結(jié)晶水的硅酸鹽。沖渣水堅(jiān)硬的結(jié)晶水垢，使間壁式換熱器幾乎完全報(bào)廢。

有人試圖有過濾器過濾沖渣水，以解決沖渣水在換熱器上結(jié)水垢問題。沖渣水是多種成分的鹽堿水，對于鹽堿水，過濾器完全沒有用。鹽堿水可以順利通過任何過濾器，而到了換熱器內(nèi)部，遇到冷的換熱器壁面，鹽堿水降溫，過飽和，立刻在冷壁面上結(jié)晶。

化工化肥生產(chǎn)企業(yè)，分布在很多縣市中，在其生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量中低溫廢水。例如，利用半水煤氣方法生產(chǎn)氨氣和氮肥的化工廠，在高溫水煤氣通過噴淋塔清洗過程中，產(chǎn)生大量40-70℃很臟的中低溫廢水，利用普通換熱器回收廢水熱量時(shí)，換熱器受污染，降低傳熱能力，還經(jīng)常堵塞，不能工作。尤其是，當(dāng)水溫低于50℃，利用換熱器換熱，對于供暖已經(jīng)沒有價(jià)值。

如上所述，在工農(nóng)業(yè)和人民生活中，排放各種各樣的中低溫廢水，由于這些中低溫廢水中含有的雜質(zhì)成分復(fù)雜，若利用通常的間壁式換熱器回收熱能，換熱器間壁很快就被結(jié)垢污染而不能正常工作；而當(dāng)廢水溫度較低時(shí)，利用換熱器回收熱量，不能滿足用戶對于供熱溫度的要求。

上述有關(guān)污水熱能回收的背景技術(shù)，在以下專著中有詳細(xì)描述：

1、余建祖編著，換熱器原理與設(shè)計(jì)，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010。

2、陳東主編，熱泵技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決中低溫廢水熱能的回收問題，本發(fā)明給出一種蒸汽噴射式熱泵。

一種蒸汽噴射式熱泵，它的主要結(jié)構(gòu)包括：蒸發(fā)器、冷凝器和蒸汽噴射器。

蒸汽噴射器利用高壓蒸汽作為工作蒸汽，引射低壓蒸汽，形成的中壓蒸汽從噴射器流出；中低溫廢水進(jìn)入蒸發(fā)器里蒸發(fā)產(chǎn)生低壓蒸汽，低壓蒸汽在蒸汽噴射器中被工作蒸汽引射，二者混合后進(jìn)入冷凝器凝結(jié)放熱，用于加熱供暖循環(huán)水，其特征在于：所說的冷凝器，它是由三個(gè)間壁式換熱器上下串聯(lián)構(gòu)成。

蒸發(fā)器是立式壓力容器，它是由三個(gè)蒸發(fā)室上下串聯(lián)構(gòu)成，它的結(jié)構(gòu)包括：進(jìn)水管、上封頭、筒體、第一篩板、第一蒸發(fā)室、第一蒸汽出口、第二篩板、第二蒸發(fā)室、第二蒸汽出口、第三篩板、第三蒸發(fā)室、第三蒸汽出口、下封頭和排水管。

中低溫廢水通過進(jìn)水管進(jìn)入蒸發(fā)器，通過第一篩板，進(jìn)入蒸發(fā)器第一蒸發(fā)室，部分蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，通過第一蒸汽出口流出；第一蒸發(fā)室蒸發(fā)剩余廢水，進(jìn)入第二蒸發(fā)室，第二蒸發(fā)室蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽通過第二蒸汽出口流出；第二蒸發(fā)室蒸發(fā)剩余廢水，進(jìn)入第三蒸發(fā)室，第三蒸發(fā)室蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽通過第三蒸汽出口流出；第三蒸發(fā)室內(nèi)最終剩余廢水，從下部的排水管流出。