[發明專利]一種蒸汽產生裝置

在審

• 申請號: 201711224790.1
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107795973A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 楊俊玲;張振濤;楊魯偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F22B3/00
• 分類號: F22B3/00;F25B30/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,桑洪偉

技術領域

本發明涉及蒸汽發生技術領域，尤其涉及一種蒸汽產生裝置。

背景技術

在我國農村大部分地區，燃煤采暖能耗占總能源消耗的60％，大量酒店、餐飲、化工等需要蒸汽的行業也是靠燃煤，大量的燃煤對環境造成了嚴重的污染。近年來利用空氣源熱泵供暖的燃煤替代工作對于降低霧霾起到了一定的作用。但普通熱泵無法提供蒸汽，冬季效率低、供熱溫度低的弱點也日益凸顯。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種蒸汽產生裝置，以解決燃煤造成的能源利用率低和污染嚴重的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種蒸汽產生裝置，其包括工質回路，所述工質回路上依次設有工質壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器，所述冷凝器的管程用于工質的流通，所述冷凝器的殼程的入口連通水源，所述冷凝器的殼程的出口順次連通有低壓蒸汽收集器、水蒸汽壓縮機和高壓蒸汽輸出器。

進一步地，所述節流機構與蒸發器之間的回路上設有氣液分離器，所述氣液分離器的入口連通所述節流機構，所述氣液分離器的液體出口連通所述蒸發器，所述氣液分離器的氣體出口連通所述蒸發器和工質壓縮機之間的回路。含有大量氣體的兩相工質先進入氣液分離器，在其中分離后，液態部分進入蒸發器，氣態部分不經過蒸發器。液態工質在蒸發器中吸收環境中的熱量或其他熱源的熱量，在其中轉變為飽和狀態的氣體，連同氣液分離器分離出的氣體一起進入工質壓縮機，至此，工質完成一個循環。

進一步地，所述水源為蓄水箱，所述蓄水箱通過水泵與所述冷凝器的殼程的入口相連通。

進一步地，所述冷凝器的殼程的出口與所述低壓蒸汽收集器之間的管路上設有低壓蒸汽輸出口，所述低壓蒸汽輸出口用于連接低壓蒸汽用戶管網。

進一步地，所述低壓蒸汽輸出口設有蒸汽閥，以控制低壓蒸汽的輸出流量。

進一步地，所述高壓蒸汽輸出器設有高壓蒸汽輸出口，所述高壓蒸汽輸出口用于連接高壓蒸汽用戶管網。

進一步地，所述工質壓縮機輸出的工質的溫度大于100℃，以使常壓水能夠氣化為水蒸汽；所述工質壓縮機輸出的工質的溫度優選為在120℃以上，以增大換熱溫差。

進一步地，所述蒸發器的管徑小于9mm。溫度和壓力均降低的工質經過節流機構節流，進一步降低其溫度和壓力，進入低壓下的兩相狀態，工質干度較大，含有大量氣體，由于整個系統壓力較高，大量氣體進入一方面影響蒸發器換熱，另一方面會造成壓力急劇上升而產生安全隱患，經過氣液分離器將氣體和液體分離，其中氣體通過旁路不經過蒸發器，直接進入壓縮機，液體進入蒸發器蒸發，將蒸發器的管徑設計為小于9mm，能夠有效地提高其耐壓能力。

進一步地，所述節流機構為膨脹閥。

進一步地，所述工質為二氧化碳。

優選的，所述水蒸汽壓縮機通過旋轉部件將水蒸汽壓力從1bar提高到2～7bar，所述旋轉部件的轉速高達20000rpm。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有以下有益效果：

本發明的蒸汽產生裝置，其工質回路和流入冷凝器的殼程內的水源共同構成了低壓蒸汽產生系統，以產生低壓蒸汽，而低壓蒸汽收集器、水蒸汽壓縮機和高壓蒸汽輸出器共同構成了蒸汽壓力提高系統，以將所述低壓蒸汽轉變成高壓蒸汽。

具體的，飽和的低壓工質經過工質壓縮機后，其溫度和壓力均提高，成為飽和氣體，在冷凝器中與水換熱，降溫降壓釋放熱量后成為飽和液體；經過節流機構的節流作用，工質的溫度和壓力下降，處于該溫度和壓力下的兩相狀態；該兩相狀態的干度較高，氣體含量較多，因此在進入蒸發器之前，該氣液兩相的工質經過氣液分離器，經分離后的液體工質進入蒸發器蒸發，吸收環境或其他熱源的熱量，由液體轉變為飽和氣體，該飽和氣體連同在氣液分離器中分離出的氣體一起進入工質壓縮機壓縮，從而完成一個工質循環過程；與此同時，水泵將水從蓄水箱中泵入冷凝器中，在冷凝器中被高溫高壓的工質加熱，氣化成為水蒸汽，從而產生低壓蒸汽。該低壓蒸汽可以從低壓蒸汽輸出口輸出，應用于酒店、餐飲等行業的消毒工藝，但不能作為動力蒸汽或者化工行業的熱源使用，因此需要所述蒸汽壓力提高系統進一步提高水蒸汽的壓力。低壓蒸汽產生系統產生的低壓蒸汽經過低壓蒸汽收集器，在其中成為穩定的蒸汽流后進入水蒸汽壓縮機，經水蒸汽壓縮機提高其溫度和壓力，高溫高壓的水蒸汽通過與水蒸汽壓縮機直接相連的高壓蒸汽輸出器流出，進入高壓蒸汽用戶管網。