[發(fā)明專利]熱能生產(chǎn)系統(tǒng)及熱能生產(chǎn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810095796.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108106055A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 張立平;孫豐收;劉樹濤;劉振凱;于魯汕
• 申請（專利權）人: 淄博英力威能源技術有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B43/00;F25B41/06
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

本發(fā)明屬于高溫熱泵技術領域，具體涉及一種熱能生產(chǎn)系統(tǒng)及熱能生產(chǎn)方法，熱能生產(chǎn)系統(tǒng)包括順次連接的熱泵蒸發(fā)器、壓縮機、用熱設備、高壓儲液罐和膨脹閥，膨脹閥又與熱泵蒸發(fā)器相連；壓縮機與用熱設備之間設有增效器，壓縮機的排氣經(jīng)過增效器后到達用熱設備；熱泵蒸發(fā)器的排氣經(jīng)過增效器后到達壓縮機。熱能生產(chǎn)方法包括采用制冷劑R123作為載熱循環(huán)工質(zhì)，液相制冷劑R123在熱泵蒸發(fā)器內(nèi)吸收≥70℃的熱源溫度，變?yōu)榈蛪簹怏w，經(jīng)壓縮機壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹怏w后直接為用熱設備加熱。本發(fā)明所述的熱能生產(chǎn)系統(tǒng)，采用電能作為能源，減少了環(huán)境污染。本發(fā)明所述的熱能生產(chǎn)方法，采用R123作為循環(huán)工質(zhì)，代替蒸汽直接用于工業(yè)領域生產(chǎn)加熱，COP可達4～9。

技術領域

本發(fā)明涉及一種熱能生產(chǎn)系統(tǒng)及熱能生產(chǎn)方法，屬于高溫熱泵技術領域。

背景技術

在化工、醫(yī)藥、生物、造紙、紡織等工業(yè)生產(chǎn)領域中，一般采用低壓蒸汽(小于0.8MPa)作為加熱用熱源，大多數(shù)的工藝控制溫度在100℃以下或100℃附近；產(chǎn)生蒸汽的裝置為鍋爐，一般采用化石類燃料燃燒，加熱水來產(chǎn)生蒸汽，不僅使用大量的化石類燃料，且消耗大量水資源，帶來了嚴重的環(huán)保和資源問題。尤其是隨著環(huán)保壓力的增大，化石類燃料的日益枯竭，蒸汽成本呈大幅上升趨勢。如果能夠找到一種安全、環(huán)保、經(jīng)濟、可靠的代替蒸汽的熱源，將會為企業(yè)和社會帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)以上現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種采用電能作為能源的熱能生產(chǎn)系統(tǒng)及熱能生產(chǎn)方法，可以替代采用石化燃料燃燒作為能源的蒸汽鍋爐為工業(yè)生產(chǎn)加熱。

本發(fā)明所述的熱能生產(chǎn)系統(tǒng)，包括順次連接的熱泵蒸發(fā)器、壓縮機、用熱設備、高壓儲液罐和膨脹閥，膨脹閥又與熱泵蒸發(fā)器相連；壓縮機與用熱設備之間設有增效器(即換熱器)，壓縮機的排氣經(jīng)過增效器后到達用熱設備；熱泵蒸發(fā)器的排氣經(jīng)過增效器后到達壓縮機。

液相工質(zhì)在熱泵蒸發(fā)器內(nèi)吸收前級系統(tǒng)≥70℃的余熱后變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w，經(jīng)過壓縮機壓縮后變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，然后經(jīng)過增效器(即換熱器)，利用增效器(即換熱器)，使壓縮機的低溫低壓進氣跟高溫高壓排氣換熱，一方面，使高溫高壓排氣降溫，將高溫高壓排氣變?yōu)轱柡偷母邷馗邏簹怏w，以增加后續(xù)加熱過程(冷凝放熱)的傳熱系數(shù)；另一方面提高壓縮機的進氣溫度，提高壓縮機效率，并降低能耗。變?yōu)轱柡透邷馗邏簹怏w的氣相工質(zhì)直接為用熱設備加熱，加熱時，用熱設備吸收氣相工質(zhì)的部分熱量，高溫高壓氣體冷凝為高溫高壓液體，進入高壓儲液罐，再經(jīng)過膨脹閥節(jié)流膨脹后降壓形成低溫低壓液體，進入熱泵蒸發(fā)器吸收前級系統(tǒng)余熱再氣化為低溫低壓氣體，完成一次循環(huán)。

所述的增效器為列管式換熱器，結構緊湊，單位容積所提供的傳熱面積大、材料耗量少、傳熱系數(shù)大，檢修、清洗方便。

所述的高壓儲液罐配有液位、壓力和溫度顯示設施，可以顯示高壓儲液罐內(nèi)的液位、壓力和溫度參數(shù)。

所述的壓縮機為螺桿壓縮機，可靠性高，運轉可靠，壽命長；適應性強，可以在寬廣的范圍內(nèi)保持較高的效率。

所述的高壓儲液罐配有蒸汽補償裝置，當壓縮機出現(xiàn)故障不能運行時，可利用蒸汽補償裝置補充熱能給循環(huán)工質(zhì)滿足生產(chǎn)繼續(xù)使用，此時，循環(huán)工質(zhì)只在高壓儲液罐與用熱設備間循環(huán)。

所述的蒸汽補償裝置為蒸汽加熱盤管，可以設在高壓儲液罐內(nèi)，外接蒸汽。

本發(fā)明所述的熱能生產(chǎn)方法為：采用制冷劑R123作為載熱循環(huán)工質(zhì)，液相制冷劑R123在熱泵蒸發(fā)器內(nèi)吸收≥70℃的熱源溫度，變?yōu)榈蛪簹怏w，經(jīng)壓縮機壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹怏w后直接為用熱設備加熱，加熱溫度范圍為110℃～150℃。

采用制冷劑R123作為循環(huán)工質(zhì)，代替蒸汽直接用于生產(chǎn)加熱。R123無毒、無害、不易燃易爆、無溫室氣體效應、安全穩(wěn)定，且R123具有很好的壓縮性，采用R123載熱直供熱能，COP可到4～9，因此具有很好的節(jié)能效果。