[發明專利]自驅動壓縮式大溫差換熱機組

在審

• 申請號: 201810974889.1
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109297076A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 賴中練
• 申請（專利權）人: 賴中練
• 主分類號: F24D3/10
• 分類號: F24D3/10;F24D3/02;F24D3/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明屬于供暖技術領域，尤其涉及一種自驅動壓縮式大溫差換熱機組，包括：蒸氣膨脹循環系統、蒸氣壓縮循環系統和換熱器；其中，蒸氣膨脹循環系統包括依次頭尾相連的：高溫蒸發器、膨脹機、冷凝器、工質泵；蒸氣壓縮循環系統包括依次頭尾相連的：低溫蒸發器、壓縮機、冷凝器、節流閥；膨脹機與壓縮機相連；一次網熱水從高溫蒸發器流入通過換熱器后從低溫蒸發器流出，二次側熱水流動途徑為下列任意一種或多種組合：從換熱器流入從冷凝器流出、從換熱器流入從換熱器流出、從冷凝器流入從冷凝器流出。本發明能夠將一次側的出口溫度降低到二次側的入口溫度以下，并將提取的熱量輸送到二次側，增大了一次側供回水溫差，提高輸送效率，增加輸送半徑。

技術領域

本發明屬于供暖技術領域，尤其涉及一種自驅動壓縮式大溫差換熱機組。

背景技術

集中供熱系統中通常使用板式換熱器、管殼式換熱器將熱量從一次側換熱到二次側，一次側和二次側的溫差是熱交換的驅動力，換熱后的一次側的回水溫度不能低于二次側的入口溫度，即常規換熱技術限制了一次側的回水溫度有下限。隨著城市規模的擴大，供熱半徑增加，為提高輸送能力，只能采取提高一次側供水溫度的辦法，但受限于工藝和材料，一次側供水溫度一般不超過130℃，為保障供熱管道的長期運行，通常運行在100℃以下。在一次側流量相同情況下，供回水溫差越大，輸送的熱量越多，供水溫度目前已經難有提升的空間，而回水溫度一般在60℃左右，具備進一步下降的空間。目前可以采用電驅動的熱泵機組降低一次網回水溫度至30℃以下，但需要消耗額外的電能，經濟性差，并且需要對熱力站進行電力增容，實施難度大；也可以采用熱水型溴化鋰吸收式熱泵，采用高溫熱水作為驅動力，也可以降低一次網回水溫度至40℃以下，由于溴化鋰吸收式熱泵中冷劑為水，工作在接近真空的環境中，水蒸氣密度低導致設備體積大、造價高、安裝難度大。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種自驅動壓縮式大溫差換熱機組，包括：蒸氣膨脹循環系統、蒸氣壓縮循環系統和換熱器；其中，蒸氣膨脹循環系統包括依次頭尾相連的：高溫蒸發器、膨脹機、冷凝器、工質泵；蒸氣壓縮循環系統包括依次頭尾相連的：低溫蒸發器、壓縮機、冷凝器、節流閥；膨脹機與壓縮機相連；一次網熱水從高溫蒸發器流入通過換熱器后從低溫蒸發器流出，二次側熱水流動途徑為下列任意一種或多種組合：從換熱器流入從冷凝器流出、從換熱器流入從換熱器流出、從冷凝器流入從冷凝器流出。

所述一次網熱水在高溫蒸發器中加熱工質產生高壓蒸氣驅動膨脹機做功后蒸汽進入冷凝器冷凝為液態工質并將熱量釋放到二次側，冷凝后的工質經工質泵輸入返回高溫蒸發器。

所述一次網熱水在低溫蒸發器加熱工質產生低壓蒸氣被壓縮機壓縮后進入冷凝器放熱并加熱二次側熱水，冷凝后的工質經節流閥節流后進入返回低溫蒸發器。

所述高溫蒸發器為一個或多個串聯，每個高溫蒸發器對應一個膨脹機；低溫蒸發器為一個或多個串聯，每個低溫蒸發器對應一個壓縮機，來組成多級系統，各級蒸氣膨脹循環系統膨脹機與各級蒸氣壓縮循環系統連接。

所述冷凝器為一個或兩個串聯，當數量為一個時蒸氣膨脹循環系統和蒸氣壓縮循環系統共用冷凝器，當數量為兩個時為高溫冷凝器和低溫冷凝器，分別屬于蒸氣膨脹循環系統和蒸氣壓縮循環系統。

所述工質為有機工質。

所述膨脹機和壓縮機組成膨脹壓縮機，包括容積式、透平式、離心式。

所述一次網熱水經過低溫蒸發器后出口溫度低于二次側熱水入口溫度。