[發明專利]熱泵蒸汽發生裝置

在審

• 申請號: 201911319892.0
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN113007683A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 張振濤;張鵬;楊俊玲;張化福;越云凱;張鈺;宋衍昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F22B1/00
• 分類號: F22B1/00;F25B9/00;F01K7/00;F01K13/00;F01K25/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 譚云

本發明涉及制熱技術領域，公開了一種熱泵蒸汽發生裝置，包括通過氣冷器換熱耦合的二氧化碳熱泵系統和水蒸汽發生系統；二氧化碳熱泵系統包括膨脹機，氣冷器的放熱側出口與膨脹機的進口連接，膨脹機的出口與氣冷器的放熱側進口連接；水蒸汽發生系統包括給水泵，給水泵與氣冷器的吸熱側進口連接；膨脹機與給水泵通過傳動軸傳動連接。本發明提供的裝置，二氧化碳熱泵系統以二氧化碳作為循環工質，能夠充分利用其相變潛熱，膨脹機能夠有效回收超臨界二氧化碳節流時的膨脹功，并將其通過傳動軸傳遞給給水泵，從而提高熱泵效率，降低水蒸汽發生系統給水泵的功耗，提高能源利用效果，使裝置更為清潔環保。

技術領域

本發明涉及制熱技術領域，特別是涉及一種熱泵蒸汽發生裝置。

背景技術

高溫水蒸汽是工、農、商、醫、食品等行業最常用的熱介質。當下，高溫蒸汽主要通過燃油燃煤鍋爐產生，不僅能耗較大，且對環境污染也較大。隨著生態文明建設的日益推進，傳統燃油燃煤鍋爐勢必要被淘汰，因此，以電力為首的清潔能源開發與利用將贏得熱能用戶的青睞。

二氧化碳熱泵利用二氧化碳作為循環工質，通過充分利用二氧化碳循環工質的相變潛熱，可以以較小的電力代價產生大量的高品質熱能。如何進一步提升二氧化碳熱泵蒸汽裝置的效率，是當下亟待研究解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種熱泵蒸汽發生裝置，用以提升二氧化碳熱泵蒸汽裝置的效率。

本發明實施例提供一種熱泵蒸汽發生裝置，包括通過氣冷器換熱耦合的二氧化碳熱泵系統和水蒸汽發生系統；

所述二氧化碳熱泵系統包括膨脹機，所述氣冷器的放熱側出口與所述膨脹機的進口連接，所述膨脹機的出口與所述氣冷器的放熱側進口連接；所述水蒸汽發生系統包括給水泵，所述給水泵與所述氣冷器的吸熱側進口連接；所述膨脹機與所述給水泵通過傳動軸傳動連接。

其中，所述二氧化碳熱泵系統還包括二氧化碳壓縮機和蒸發器，所述二氧化碳壓縮機、所述氣冷器、所述膨脹機和所述蒸發器依次連接，所述蒸發器的出口與所述二氧化碳壓縮機的進口連接。

其中，所述二氧化碳熱泵系統還包括儲液器和氣液分離器；

所述儲液器的進口與所述膨脹機的出口連接，所述儲液器包括氣路出口和液路出口，所述氣路出口與所述二氧化碳壓縮機的進口連接，所述液路出口經所述蒸發器與所述氣液分離器的進口連接，所述氣液分離器的出口與所述二氧化碳壓縮機的進口連接。

其中，所述二氧化碳熱泵系統還包括回熱器，所述氣冷器的放熱側出口通過所述回熱器的過冷側與所述膨脹機的進口連接，所述蒸發器的出口通過所述回熱器的過熱側與所述二氧化碳壓縮機的進口連接。

其中，所述氣路出口設有減壓閥，所述氣液分離器的出口設有第一單向閥。

其中，所述二氧化碳壓縮機與所述氣冷器之間設有第二單向閥。

其中，所述二氧化碳壓縮機與所述氣冷器之間設有油分離器。

其中，所述水蒸汽發生系統還包括閃蒸罐和水蒸汽壓縮機，所述給水泵的出口通過所述氣冷器的吸熱側與所述閃蒸罐的進口連接，所述閃蒸罐的蒸汽出口與所述水蒸汽壓縮機的蒸汽進口連接。

其中，所述水蒸汽發生系統還包括補水泵，所述補水泵的進水口與所述閃蒸罐的熱水出口連接，所述補水泵的出水口與所述水蒸汽壓縮機的補水進口連接。