闪蒸装置及热泵设备的制作方法

本发明涉及热泵，特别涉及一种闪蒸装置及热泵设备。

背景技术：

1、高温蒸汽热泵作为工业热能高效利用的关键技术，近年来在高耗能行业绿色转型中扮演着核心角色。目前，许多工业过程对高温蒸汽（通常指120℃以上）的需求正持续增长，尤其是化工合成、食品加工、纺织印染及制药等等关键领域。这些行业传统上高度依赖化石燃料锅炉提供热能，不仅能源利用效率低下，还产生大量碳排放，成为工业脱碳的主要障碍。高温蒸汽热泵通过回收低品位余热，将废热转化为可用热能，可显著提升能源效率。但在120℃以上工况下，其性能系数（cop）会因热力学限制而急剧下降，导致其无法直接满足工业高温蒸汽需求。因此，热泵产出的低温蒸汽必须经过水蒸气压缩机增压升温，才能投入实际应用。

2、对于高温蒸汽热泵，其水蒸气压缩机入口的低压蒸汽通常通过高温热泵产生的热水经过闪蒸罐闪蒸得到。具体地，高温蒸汽热泵闪蒸生成蒸汽的原理是通过节流将高温热泵冷凝器出口排出来的高压过热水变为低压的饱和水和饱和蒸汽，再通过闪蒸罐进行气液分离，以将饱和蒸汽单独分离出来作为产出物排走，剩余的饱和水与补水混合后经过回水泵加压后返回高温热泵冷凝器入口。补水若未经除氧处理，水中的溶解氧可能会造成闪蒸罐、冷凝器水侧金属腐蚀。因氧气与闪蒸蒸汽混合后可能会造成水蒸气压缩机腐蚀，因此补水去除溶解氧是十分必要的。

3、现有技术中高温蒸汽热泵除去补水中溶解氧的方法有很多，例如热力除氧、真空除氧、药剂除氧、铁锈除氧等等。其中热力除氧是一种常用的补水除氧手段，热力除氧是基于亨利-道尔顿定理，利用产出蒸汽的一部分将给水加热至饱和状态，此时水中氧的溶解度为零，氧气随之从水中析出排走。然而，单独的热力除氧器不但占据安装空间大，而且需浪费高温蒸汽热泵的部分产出蒸汽，降低机组效率。

技术实现思路

1、本发明提出一种闪蒸装置及热泵设备，以解决现有技术中高温蒸汽热泵用于补水除氧的热力除氧器空间利用率低，且需浪费部分产出蒸汽降低机组效率的技术问题。

2、为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、本发明提供一种闪蒸装置，包括装置外壳，装置外壳的顶部和底部分别对应设有蒸汽出口和回水出口；输水管路，接入装置外壳的外壳容腔，用于向外壳容腔输入饱和汽-水混合物并使饱和汽-水混合物在外壳容腔内分离成饱和水和饱和蒸汽；

4、闪蒸装置还包括：

5、环状内壳，环设于外壳容腔中并连接于装置外壳的内壁对应输水管路上方处，且与装置外壳围成内壳容腔，环状内壳的内壁和底壁分别对应设有若干通流孔和泄流孔；

6、补水管路，接入内壳容腔，用于向内壳容腔输入补充含氧水；

7、热力除氧结构，设于内壳容腔中，用于引导补充含氧水并使补充含氧水接触经通流孔进入内壳容腔的饱和蒸汽，以使补充含氧水加热至饱和温度并析出氧气；

8、氧气出口，设于装置外壳并连通内壳容腔，用于排出氧气。

9、优选地，装置外壳呈圆柱形，环状内壳呈外侧敞口的圆环形，环状内壳的敞口外侧抵接于装置外壳的内壁以使环状内壳与装置外壳围成内壳容腔，通流孔设于环状内壳的封闭内侧。

10、优选地，热力除氧结构包括：

11、布膜槽，环设于内壳容腔中并连接于装置外壳的内壁；

12、若干布膜缝，间隔分布于布膜槽的底壁。

13、进一步地，闪蒸装置还包括：

14、导流结构，连接于布膜槽的底壁与环状内壳的底壁之间，用于将由补充含氧水析出氧气后形成、经布膜缝排出布膜槽的补充饱和水导流至泄流孔排出内壳容腔。

15、优选地，导流结构包括：

16、若干导流柱，分别连接于对应的布膜缝在布膜槽的底壁底端的开口处与泄流孔在环状内壳的底壁顶端的开口处之间。

17、优选地，环状内壳的横截面呈矩形，封闭内侧平行于装置外壳的轴向，通流孔呈长方体状，通流孔的长度方向平行于装置外壳的轴向。

18、优选地，通流孔的宽度方向垂直于装置外壳的轴向，且通流孔与装置外壳的轴向偏心设置。

19、优选地，环状内壳的横截面呈直角梯形，封闭内侧构成环状内壳对应直角梯形的斜腰。

20、优选地，输水管路平行于装置外壳的径向，且输水管路与装置外壳的轴向偏心设置。

21、进一步地，闪蒸装置还包括：

22、氧气浓度检测器，设于蒸汽出口，用于检测蒸汽出口处的氧气浓度；

23、控制阀门，设于氧气出口，用于根据氧气浓度调节氧气出口的开度。

24、本发明还提供一种热泵设备，包括热泵冷凝器、连接于热泵冷凝器的出水口的节流装置，以及水蒸气压缩机，还包括上述的闪蒸装置，输水管路连接于节流装置，蒸汽出口连接于水蒸气压缩机的蒸汽入口，回水出口连接于热泵冷凝器的出水口。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、本发明提供一种带补水除氧功能的闪蒸装置，通过特殊结构将溶解氧高效地从补水分离出来并排走，减缓水/蒸汽侧金属腐蚀，提升高温蒸汽热泵可靠性。

1.一种闪蒸装置，包括装置外壳(1)，所述装置外壳(1)的顶部和底部分别对应设有蒸汽出口(11)和回水出口(12)；输水管路(2)，接入装置外壳(1)的外壳容腔(13)，用于向所述外壳容腔(13)输入饱和汽-水混合物(b)并使所述饱和汽-水混合物(b)在外壳容腔(13)内分离成饱和水(c)和饱和蒸汽(d)；其特征在于，所述闪蒸装置还包括：

2.如权利要求1所述的闪蒸装置，其特征在于，所述装置外壳(1)呈圆柱形，所述环状内壳(3)呈外侧敞口的圆环形，环状内壳(3)的敞口外侧(34)抵接于装置外壳(1)的内壁以使环状内壳(3)与装置外壳(1)围成所述内壳容腔(31)，所述通流孔(32)设于环状内壳(3)的封闭内侧(35)。

3.如权利要求2所述的闪蒸装置，其特征在于，所述热力除氧结构(5)包括：

4.如权利要求3所述的闪蒸装置，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的闪蒸装置，其特征在于，所述导流结构(6)包括：

6.如权利要求2-5任一项所述的闪蒸装置，其特征在于，所述环状内壳(3)的横截面呈矩形，所述封闭内侧(35)平行于所述装置外壳(1)的轴向，所述通流孔(32)呈长方体状，通流孔(32)的长度方向平行于装置外壳(1)的轴向。

7.如权利要求6所述的闪蒸装置，其特征在于，所述通流孔(32)的宽度方向垂直于所述装置外壳(1)的轴向，且通流孔(32)与装置外壳(1)的轴向偏心设置。

8.如权利要求2-5任一项所述的闪蒸装置，其特征在于，所述环状内壳(3)的横截面呈直角梯形，所述封闭内侧(35)构成环状内壳(3)对应所述直角梯形的斜腰。

9.如权利要求1-6任一项所述的闪蒸装置，其特征在于，所述输水管路(2)平行于所述装置外壳(1)的径向，且输水管路(2)与装置外壳(1)的轴向偏心设置。

10.如权利要求1-6任一项所述的闪蒸装置，其特征在于，还包括：

11.一种热泵设备，包括热泵冷凝器、连接于热泵冷凝器的出水口的节流装置(7)，以及水蒸气压缩机，其特征在于，还包括如权利要求1-10任一项所述的闪蒸装置，所述输水管路(2)连接于所述节流装置(7)，所述蒸汽出口(11)连接于所述水蒸气压缩机的蒸汽入口，所述回水出口(12)连接于所述热泵冷凝器的出水口。