本發(fā)明涉及熱泵系統(tǒng)，具體涉及一種利用低品位熱源產(chǎn)生蒸汽的熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，中國環(huán)境污染加劇，霧霾已經(jīng)嚴(yán)重影響人民的健康和日常生活。PM2.5的一個主要來源就是煤的燃燒。根據(jù)2013年中國統(tǒng)計年鑒提供的數(shù)據(jù)，歷年來煤所占能源生產(chǎn)總量的比重一直在76～77％之間，燃油的比重在9～14％之間，天然氣使用比例有逐年上升趨勢，至2012年也僅占4.3％。我國的能源結(jié)構(gòu)一直還沒有擺脫高污染能源的現(xiàn)狀。化石能源的消耗主要用于工業(yè)熔煉、燃燒發(fā)電和建筑供暖三個領(lǐng)域，各約占總量的1/3。其中燃燒發(fā)電和建筑供暖的能源使用形式為燃煤80％，燃油氣15％，電加熱1％，其余沼氣、黑液、生物質(zhì)。目前工業(yè)用蒸汽的來源主要還是傳統(tǒng)的燃煤燃油鍋爐，熱效率很低，同時向環(huán)境排放大量的二氧化碳，氮氧化物，二氧化硫，粉塵等等，嚴(yán)重污染大氣污染環(huán)境，因為鍋爐內(nèi)壓力較高，也會產(chǎn)生安全隱患。

隨著國際能源問題的日益突出，如何高效地使用能源、回收各種余熱和減小排熱對環(huán)境的污染成為人們關(guān)注的焦點，熱泵是一種將低位熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高位熱源的裝置，通常是先從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過電力做功，然后再向人們提供可被利用的高品位熱能。本發(fā)明創(chuàng)造采用電作為能源，同時利用低品位的余熱廢熱、地?zé)嵋约翱諝饽艿让赓M熱源，通過熱泵及蒸汽壓縮機制成高溫高壓蒸汽，相比較于傳統(tǒng)的燃煤燃油燃?xì)庹羝仩t，沒有污染排放，更節(jié)能環(huán)保，安全高效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種利用低品位熱源產(chǎn)生蒸汽的熱泵系統(tǒng)，可以解決傳統(tǒng)的燃煤燃油燃?xì)庹羝仩t帶來的污染嚴(yán)重、效率低的技術(shù)問題。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種利用低品位熱源產(chǎn)生蒸汽的熱泵系統(tǒng)，包括熱泵機組、除氧罐、蒸發(fā)水箱、蒸汽壓縮機和油冷換熱器，所述熱泵機組的出口通過調(diào)節(jié)閥與蒸發(fā)水箱的入口相連接，所述調(diào)節(jié)閥與蒸發(fā)水箱之間設(shè)有除氧罐，所述蒸發(fā)水箱的上端出口與蒸汽壓縮機的吸氣口相連接，所述蒸汽壓縮機通過輸出管道和輸入管道與油冷換熱器連接，所述輸出管道與輸入管道之間通過油旁通電磁閥連接，所述蒸發(fā)水箱下端出口通過水泵與熱泵機組的入口相連，所述蒸發(fā)水箱上還設(shè)有補水閥。

優(yōu)選地，所述熱泵機組為水源熱泵機組，所述水源熱泵機組包括依次連接的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。

優(yōu)選地，所述熱泵機組為空氣源熱泵機組，所述空氣源熱泵包括依次連接的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。

優(yōu)選地，所述除氧罐上設(shè)有手動截止閥。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)水箱下端出口與水泵之間還依次連接水除鹽裝置和水過濾器。

優(yōu)選地，所述補水閥為補水電磁閥，在所述蒸發(fā)水箱上還設(shè)有控制補水電磁閥打開和關(guān)閉的液位傳感器。

優(yōu)選地，所述熱泵機組通過進(jìn)水管道和出水管道與所述油冷換熱器連接。

優(yōu)選地，所述水過濾器和水泵之間設(shè)有連接管與蒸汽壓縮機連接，所述連接管路中設(shè)有噴液電磁閥。

優(yōu)選地，所述蒸汽壓縮機的排氣側(cè)與吸氣側(cè)通過蒸汽壓縮旁通閥相連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用熱泵機組產(chǎn)生高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴ㄟ^調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸發(fā)水箱，高溫?zé)崴疁囟却笥?00度，蒸汽壓縮機從蒸發(fā)水箱上部抽氣降低蒸發(fā)水箱內(nèi)壓力，從而蒸發(fā)水箱內(nèi)的高溫?zé)崴舭l(fā)，飽和蒸汽被抽入蒸汽壓縮機內(nèi)，進(jìn)入蒸汽壓縮機的飽和蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機壓縮，成為高溫高壓的過熱蒸汽供給消費者使用；從熱泵機組輸出溫度較低的水源在油冷換熱器中對來之蒸汽壓縮機的高溫潤滑油進(jìn)行冷卻，經(jīng)過熱交換的水源再次回到熱泵機組，從而實現(xiàn)了對油冷換熱器中高溫潤滑油熱量的回收，更加節(jié)省資源；所述液位傳感器可以探測水箱的液位信號，當(dāng)探測到液位低于預(yù)設(shè)液位時，控制補水電磁閥打開對水箱進(jìn)行補水，當(dāng)探測到液位高于預(yù)設(shè)液位時，控制補水電磁閥關(guān)閉，停止對水箱給水，自動化程度高，有利于對水箱液位的準(zhǔn)確控制。本發(fā)明利用低品位熱源，通過熱泵機組和蒸汽壓縮機制成高溫高壓的蒸汽供給消費者使用，具有設(shè)備簡單、操作方便、無任何污染物排放、節(jié)能環(huán)保和安全高效等功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-熱泵機組，2-調(diào)節(jié)閥，3-除氧罐，4-蒸發(fā)水箱，5-水除鹽裝置，6-水過濾器，7-水泵，8-噴液電磁閥，9-蒸汽壓縮機，10-蒸汽壓縮旁通閥，11-油冷換熱器，12-手動截止閥，13-液位傳感器，14-補水閥，15-油旁通電磁閥。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，一種利用低品位熱源產(chǎn)生蒸汽的熱泵系統(tǒng)，包括熱泵機組1、除氧罐3、蒸發(fā)水箱4、蒸汽壓縮機9和油冷換熱器11，所述熱泵機組1的出口通過調(diào)節(jié)閥2與蒸發(fā)水箱4的入口相連接，所述調(diào)節(jié)閥2與蒸發(fā)水箱4之間設(shè)有除氧罐3，所述蒸發(fā)水箱4的上端出口與蒸汽壓縮機9的吸氣口相連接，所述蒸汽壓縮機9通過輸出管道和輸入管道與油冷換熱器11連接，所述輸出管道與輸入管道之間通過油旁通電磁閥15連接，所述蒸發(fā)水箱4下端出口通過水泵7與熱泵機組的入口相連，所述蒸發(fā)水箱4上還設(shè)有補水閥14。本發(fā)明利用熱泵機組1產(chǎn)生高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴ㄟ^調(diào)節(jié)閥2進(jìn)入蒸發(fā)水箱4，蒸汽壓縮機9從蒸發(fā)水箱上部抽氣降低蒸發(fā)水箱內(nèi)壓力，從而蒸發(fā)水箱內(nèi)的高溫?zé)崴舭l(fā)，飽和蒸汽被抽入蒸汽壓縮機內(nèi)，進(jìn)入蒸汽壓縮機的飽和蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機壓縮，成為高溫高壓的過熱蒸汽供給消費者使用，沒有蒸發(fā)的水再次從蒸發(fā)水箱底部的出口被水泵7打入熱泵機組再次被加熱循環(huán)利用。從蒸汽壓縮機9出來的高溫潤滑油進(jìn)入油冷換熱器11冷卻后再被循環(huán)使用，當(dāng)不需要冷卻油時，打開油旁通電磁閥15即可。本發(fā)明利用低品位熱源，通過熱泵機組和蒸汽壓縮機制成高溫高壓的蒸汽供消費者使用，具有設(shè)備簡單、操作方便、無任何污染物排放、節(jié)能環(huán)保和安全高效等功能。圖中所示的各箭頭表示管道中流體的流向。

其中，所述除氧罐3上設(shè)有手動截止閥12。手動截止閥12位于除氧罐3的頂部，用于排放高溫水中釋放出的氧氣，熱水經(jīng)過除氧后再進(jìn)入后道工序的設(shè)備內(nèi)，防止氧氣和其他氣體對設(shè)備的腐蝕，延長設(shè)備的使用周期。所述蒸發(fā)水箱4下端出口與水泵7之間還依次連接水除鹽裝置5和水過濾器6。沒有蒸發(fā)的水泵入熱泵機組之前經(jīng)過水除鹽裝置和水過濾器對水質(zhì)進(jìn)行凈化，有利于保護熱泵機組的設(shè)備，其中水除鹽裝置可以減少水中溶解鹽類(陰陽離子)的總量，方法有電滲析法、反滲透法、離子交換法等等，水過濾器可以過濾掉水中的微生物等有害物質(zhì)，可以采用膜過濾技術(shù)等。所述補水閥14為補水電磁閥，在所述蒸發(fā)水箱4上還設(shè)有控制補水電磁閥打開和關(guān)閉的液位傳感器13。所述液位傳感器13可以探測水箱的液位信號，當(dāng)探測到液位低于預(yù)設(shè)液位時，控制補水電磁閥打開對水箱進(jìn)行補水；當(dāng)探測到液位高于預(yù)設(shè)液位時，控制補水電磁閥關(guān)閉，停止對水箱給水，自動化程度高，有利于對水箱液位的準(zhǔn)確控制。所述熱泵機組1通過進(jìn)水管道和出水管道與所述油冷換熱器11連接。從熱泵機組1輸出溫度較低的水源在油冷換熱器中對來之蒸汽壓縮機的高溫潤滑油進(jìn)行冷卻，經(jīng)過熱交換的水源再次回到熱泵機組1，從而實現(xiàn)了對油冷換熱器中高溫潤滑油熱量的回收，更加節(jié)省資源。所述水過濾器6和水泵7之間設(shè)有連接管與蒸汽壓縮機9連接，所述連接管路中設(shè)有噴液電磁閥8。經(jīng)過凈化后的水源通過連接管進(jìn)入蒸汽壓縮機9的轉(zhuǎn)子腔對轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻。所述蒸汽壓縮機9的排氣側(cè)與吸氣側(cè)通過蒸汽壓縮旁通閥10相連接。蒸汽壓縮機9排出的高溫高壓蒸汽可以通過蒸汽壓縮旁通閥10回到蒸汽壓縮機的吸氣口。

其中，所述熱泵機組1為水源熱泵機組，所述水源熱泵機組包括依次連接的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。水源熱泵機組的工作原理為：熱泵機組在制熱模式時，高溫高壓的制冷劑氣體從壓縮機出來進(jìn)入冷凝器，制冷劑向供熱水(如建筑供暖用水)中放出熱量而冷卻成高壓液體，并使供熱水水溫升高。制冷劑再經(jīng)過膨脹閥膨脹成低溫低壓液體，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收低溫?zé)嵩此?如地下水)中的熱量，蒸發(fā)成低壓蒸汽，并使低溫?zé)嵩此疁亟档?。低壓制冷劑蒸汽又進(jìn)入壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，如此循環(huán)在冷凝器中獲得供熱水。當(dāng)然也可以利用地?zé)峄蚱渌酂釓U熱作為低品位熱源。

在另一實施例中，所述熱泵機組1為空氣源熱泵機組，所述空氣源熱泵包括依次連接的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。空氣源熱泵的工作原理為：機組運行基本原理依據(jù)是逆卡循環(huán)原理，液態(tài)工質(zhì)首先在蒸發(fā)器內(nèi)吸收空氣中的熱量而蒸發(fā)形成蒸汽(汽化)，汽化潛熱即為所回收熱量，而后經(jīng)壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，進(jìn)入冷凝器內(nèi)冷凝成液態(tài)(液化)把吸收的熱量發(fā)給需要的加熱的水中，液態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹閥降壓膨脹后重新回到膨脹閥內(nèi)，吸收熱量蒸發(fā)而完成一個循環(huán)，如此往復(fù)，不斷吸收低溫源的熱而輸出所加熱的水中，直接達(dá)到預(yù)定溫度。

本發(fā)明的工作過程是：首先熱泵機組1利用低品位熱源(水源或者空氣源)對水進(jìn)行加熱，提供大于100度的高溫?zé)崴邷責(zé)崴?jīng)過除氧罐3除氧后進(jìn)入蒸發(fā)水箱4，由于蒸汽壓縮機9從蒸發(fā)水箱4中抽氣，從而降低了蒸發(fā)水箱的壓力，所述高溫?zé)崴谡舭l(fā)水箱4內(nèi)蒸發(fā)成飽和蒸汽，飽和蒸汽被蒸汽壓縮機9吸入進(jìn)行壓縮加溫加壓后變成客戶需要的高壓高溫過熱蒸汽。沒有蒸發(fā)的熱水從蒸發(fā)水箱4底部經(jīng)過水除鹽裝置5和水過濾器6后被水泵7打回?zé)岜脵C組1循環(huán)利用，蒸發(fā)水箱底部設(shè)有補水閥14為補水電磁閥，通過液位傳感器13的液位信號來打開或關(guān)閉補水電磁閥對蒸發(fā)水箱進(jìn)行補水或停止補水。從蒸汽壓縮機9出來的高溫潤滑油進(jìn)入油冷換熱器11，利用熱泵機組1輸出溫度較低的水源在油冷換熱器中對高溫潤滑油進(jìn)行冷卻，經(jīng)過熱交換的水源再次回到熱泵機組1，被冷卻后的潤滑油再次進(jìn)入蒸汽壓縮機9中，當(dāng)不需要冷卻油時，油旁通電磁閥15打開即可。

應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。