[發(fā)明專(zhuān)利]蒸氣熱泵及低壓蒸氣補(bǔ)焓增壓利用的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611103728.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106765049B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李賽;傅皓;傅朝清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F22G1/00
• 分類(lèi)號(hào): F22G1/00;F25B30/00
• 代理公司: 成都希盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 何強(qiáng);武森濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種高效的蒸氣熱泵及低壓蒸氣補(bǔ)焓增壓利用的方法。所述低壓蒸氣補(bǔ)焓增壓利用的方法包括步驟，對(duì)低壓蒸氣進(jìn)行加熱變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽補(bǔ)焓，然后利用增壓的飽和蒸氣在物料加熱器加熱物料本身冷凝時(shí)體積急劇縮小產(chǎn)生的強(qiáng)大吸力，吸過(guò)熱蒸氣進(jìn)行噴液增壓，使形成增壓的飽和蒸汽利用。進(jìn)一步，借鑒自然界龍卷風(fēng)形成的原理和強(qiáng)大的吸力；通過(guò)采用龍卷過(guò)熱器、龍卷噴液增壓器；使蒸氣在相應(yīng)設(shè)備內(nèi)形成人造龍卷風(fēng)，從而增強(qiáng)蒸氣冷凝吸力提高熱效率及壓縮比。所述蒸氣熱泵，特別是龍卷蒸氣熱泵，由于低壓蒸氣和增壓的飽和蒸氣焓差很小，過(guò)熱補(bǔ)焓少，噴液增壓高，使效率高、能耗低，成本低，環(huán)保。用低碳技術(shù)，造就成了綠色能源，應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

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

背景技術(shù)

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

然而在蒸發(fā)的過(guò)程中，由于沸點(diǎn)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(shè)置了技術(shù)難題。

現(xiàn)有技術(shù)中一般采用以下方法實(shí)現(xiàn)對(duì)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(wú)論如何，生蒸汽是以汽態(tài)的方式進(jìn)入系統(tǒng)，又以汽態(tài)的方式流出系統(tǒng)。進(jìn)出系統(tǒng)的蒸汽焓差很小，例如以1.0MPa(G),185℃飽和水蒸汽進(jìn)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(xué)第二定率的熱利用率更低。

2、蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)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(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，其工作過(guò)程是將低溫位的蒸汽(二次蒸汽)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入蒸發(fā)器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開(kāi)車(chē)啟動(dòng)外，整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)需生蒸汽；這樣，原來(lái)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(jì)性相當(dāng)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(méi)特殊設(shè)備，建設(shè)周期短，而MVR因壓縮機(jī)設(shè)備特殊，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，建設(shè)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(diǎn)，其最終必然為過(guò)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(duì)飽和水蒸汽進(jìn)行絕熱壓縮是非常耗能的過(guò)程。MVR二個(gè)單級(jí)壓縮機(jī)(串聯(lián))溫差才16℃(即單級(jí)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(dòng)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(guò)1，二次蒸汽或低壓蒸汽利用率很低，能耗很高，至今應(yīng)用很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)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(bǔ)焓增壓利用的方法。

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

1)通過(guò)對(duì)低壓蒸氣加熱，使得低壓蒸氣成為過(guò)熱蒸氣，所述過(guò)熱蒸氣溫度達(dá)到大于目標(biāo)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(duì)物料加熱本身冷凝時(shí)體積急劇縮小，產(chǎn)生的強(qiáng)大吸力，吸入步驟1)中得到的過(guò)熱蒸氣進(jìn)行噴液增壓，使得過(guò)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(duì)物料進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)利用或循環(huán)利用。