[發(fā)明專(zhuān)利]一種超級(jí)熱泵型空氣能鍋爐及運(yùn)行方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210640446.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114877562A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫健;王寅武;吳可欣;高琪瑤;戈志華;杜小澤;楊勇平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F25B30/02
• 分類(lèi)號(hào): F25B30/02;F22B3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

為了從空氣中提取能量用于制取工業(yè)及采暖所需蒸汽，相比電極鍋爐方式等現(xiàn)有技術(shù)大幅度的降低運(yùn)行能耗，該發(fā)明提出了一種超級(jí)熱泵型空氣能鍋爐及運(yùn)行方法。該機(jī)組通過(guò)創(chuàng)新流程實(shí)現(xiàn)了低溫空氣與高溫蒸汽的大范圍溫差換熱，換熱溫差達(dá)到120℃以上，相比現(xiàn)有技術(shù)顯著的降低了制取蒸汽的運(yùn)行能耗成本，并采用創(chuàng)新的運(yùn)行控制方法在不同的空氣溫度下自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)部運(yùn)行工況以實(shí)現(xiàn)全工況性能最優(yōu)，最終具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種從空氣中提取熱量用于制取蒸汽的超級(jí)熱泵型鍋爐。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)及采暖領(lǐng)域大量需要蒸汽，而蒸汽往往采用燃煤、燃?xì)饣蛘呷加湾仩t等獲得，因此其制取蒸汽的成本較高，且存在煙氣排放等污染，其能源轉(zhuǎn)化效率只有60-85％，即便是采用電極鍋爐的方式，雖然沒(méi)有污染物排放，但是其能源利用效率也顯著低于95％。綜上，即便采用各種新型鍋爐，其能源轉(zhuǎn)化效率始終低于100％，導(dǎo)致制取蒸汽的成本較高。

電動(dòng)熱泵技術(shù)作為節(jié)能環(huán)保技術(shù)在能源利用領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用，現(xiàn)有電動(dòng)熱泵技術(shù)的報(bào)道中，受氟利昂工質(zhì)物性、壓縮機(jī)工作壓力范圍、潤(rùn)滑油失效及循環(huán)熱力學(xué)效率等原因制約，電動(dòng)熱泵只能制取65℃以下熱水，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)及采暖領(lǐng)域制取蒸汽所需100℃以上的制熱需求。

在此背景下，該發(fā)明提出一種超級(jí)熱泵型空氣能鍋爐及其運(yùn)行方法，該設(shè)備采用電力驅(qū)動(dòng)從空氣中提取能量直接制取蒸汽，相比現(xiàn)有電動(dòng)熱泵技術(shù)大幅度提升制熱溫度，而且能源利用效率遠(yuǎn)高于100％，相比目前的電極鍋爐制取蒸汽的方法大幅度的降低運(yùn)行能耗，具有顯著的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了從空氣中提取能量直接制取高溫高壓的蒸汽，從而大幅度的降低工業(yè)及采暖領(lǐng)域所需的蒸汽制取成本，該發(fā)明提出了一種超級(jí)熱泵型空氣能鍋爐及其運(yùn)行方法，相比現(xiàn)有電極鍋爐制取蒸汽的方式大幅度的降低運(yùn)行能耗，進(jìn)而具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明提出了一種超級(jí)熱泵型空氣能鍋爐及其運(yùn)行方法，該設(shè)備包括蒸汽發(fā)生器(1)、換熱器A(2)、換熱器B(3)、換熱器C(4)、空氣能提取器(5)、升壓器A(6)、升壓器B(7)、升壓器C(8)、能量調(diào)節(jié)器A(9)、能量調(diào)節(jié)器B(10)、能量調(diào)節(jié)器C(11)、能量調(diào)節(jié)器D(12)、換熱器D(13)、循環(huán)泵A(14)、循環(huán)泵B(15)、空氣出口(16)、空氣入口(17)、蒸汽出口(18)和冷水入口(19)組成，其中蒸汽發(fā)生器(1)與冷水入口(19)、蒸汽出口(18)、換熱器D(13)和換熱器A(2)相連，換熱器A(2)與蒸汽發(fā)生器(1)、能量調(diào)節(jié)器A(9)、升壓器A(6)和循環(huán)泵B(15)相連，換熱器B(3)與換熱器D(13)、循環(huán)泵A(14)、換熱器C(4)、升壓器B(7)和能量調(diào)節(jié)器C(11)相連，換熱器C(4)與換熱器B(3)、循環(huán)泵B(15)、升壓器B(7)、升壓器A(6)和升壓器C(8)相連，空氣能提取器(5)與空氣入口(17)、空氣出口(16)、升壓器C(8)、能量調(diào)節(jié)器B(10)和能量調(diào)節(jié)器D(12)相連，換熱器D(13)與蒸汽發(fā)生器(1)、循環(huán)泵A(14)和換熱器B(3)相連，升壓器A(6)與換熱器A(2)、升壓器B(7)、換熱器C(4)、能量調(diào)節(jié)器A(9)和能量調(diào)節(jié)器B(10)相連，升壓器B(7)與換熱器B(3)、升壓器A(6)、換熱器C(4)、能量調(diào)節(jié)器C(11)和能量調(diào)節(jié)器D(12)相連，升壓器C(8)與換熱器C(4)和空氣能提取器(5)相連，循環(huán)泵A(14)與換熱器D(13)和換熱器B(3)相連，循環(huán)泵B(15)與換熱器A(2)和換熱器C(4)相連，能量調(diào)節(jié)器A(9)與換熱器A(2)、升壓器A(6)和能量調(diào)節(jié)器B(10)相連，能量調(diào)節(jié)器B(10)與能量調(diào)節(jié)器A(9)、升壓器A(6)、空氣能提取器(5)和能量調(diào)節(jié)器D(12)相連，能量調(diào)節(jié)器C(11)與換熱器B(3)、升壓器B(7)和能量調(diào)節(jié)器D(12)相連，能量調(diào)節(jié)器D(12)與升壓器B(7)、能量調(diào)節(jié)器C(11)、能量調(diào)節(jié)器B(10)和空氣能提取器(5)相連，冷水從冷水入口(19)進(jìn)入蒸汽發(fā)生器(1)后經(jīng)蒸汽出口(18)流出，空氣從空氣入口(17)進(jìn)入空氣能提取器(5)后經(jīng)空氣出口(16)離開(kāi)，該設(shè)備內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)包括工質(zhì)A、工質(zhì)B及工質(zhì)C，工質(zhì)A與工質(zhì)B依次經(jīng)過(guò)換熱器B(3)、循環(huán)泵A(14)、換熱器D(13)和蒸汽發(fā)生器(1)往復(fù)循環(huán)，工質(zhì)B依次經(jīng)過(guò)換熱器B(3)、換熱器C(4)、循環(huán)泵B(15)、換熱器A(2)和蒸汽發(fā)生器(1)，循環(huán)工質(zhì)C依次經(jīng)過(guò)空氣能提取器(5)、升壓器C(8)、換熱器C(4)后分為兩路，第一路依次經(jīng)過(guò)升壓器B(7)、換熱器B(3)、能量調(diào)節(jié)器C(11)、能量調(diào)節(jié)器D(12)后返回空氣能提取器(5)進(jìn)行循環(huán)，其中部分循環(huán)工質(zhì)C進(jìn)入升壓器B(7)繼續(xù)升壓循環(huán)；第二路依次經(jīng)過(guò)升壓器A(6)、換熱器A(2)、能量調(diào)節(jié)器A(9)、能量調(diào)節(jié)器B(10)后返回空氣能提取器(5)進(jìn)行循環(huán)，其中部分循環(huán)工質(zhì)C進(jìn)入升壓器A(6)繼續(xù)升壓循環(huán)。