一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组的制作方法

1.本实用新型涉及一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，属于能源技术领域。


背景技术：

2.热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的；
3.压缩式热泵机组采用汽动拖动是一种新型的技术，可以节约大量的电能，但对于高参数的蒸汽利用并不完全，汽动后的蒸汽仍具有一定能量，一般对这部分蒸汽都采用汽水换热器进行利用，最终产生较低温度的凝结水，但是通过汽水换热器对汽动后的蒸汽剩余能量进行利用仍不能达到能量的完全利用，最终浪费了部分蒸汽的能量，造成资源的浪费；
4.综上所述，亟需一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组用以解决高参数压缩式热泵机组蒸汽能量利用不完全的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型解决了现有的压缩式热泵机组对于高参数蒸汽利用不完全，汽动后的蒸汽剩余能量并没有得到完全高效的利用的问题，针对现有技术的不足，本实用新型公开了“一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组”。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
6.本实用新型的技术方案：
7.一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，包括蒸汽管网、高压蒸汽管路、凝结水管路、供热管网、余热水管网和一体化热泵机组，蒸汽管网通过高压蒸汽管路与一体化热泵机组连接，凝结水管路与一体化热泵机组的出口连接，供热管网和余热水管网与一体化热泵机组连接。
8.进一步的，所述一体化热泵机组包括压缩模块、第一吸收模块、第二吸收模块、第三吸收模块和低压蒸汽管路，第一吸收模块、第二吸收模块和第三吸收模块结构相同，第一吸收模块、第二吸收模块和第三吸收模块为并联关系，第一吸收模块与压缩模块通过低压蒸汽管路连接，低压蒸汽管路与压缩模块之间安装有压缩模块蒸汽出口管路接口，低压蒸汽管路与第一吸收模块之间安装有吸收模块蒸汽入口管路接口。
9.进一步的，所述供热管网分别通过压缩模块热网供水管路和压缩模块热网回水管路与压缩模块连接，压缩模块热网供水管路通过压缩模块热网出水管路接口与压缩模块连
接，压缩模块热网回水管路通过压缩模块热网回水管路接口与压缩模块连接，供热管网分别通过吸收模块热网回水管路和吸收模块热网供水管路与第一吸收模块连接，吸收模块热网回水管路通过吸收模块热网回水管路接口与第一吸收模块连接，吸收模块热网供水管路通过吸收模块热网出水管路接口与第一吸收模块连接。
10.进一步的，所述余热水管网分别通过压缩模块余热来水管路和压缩模块余热水回水管路与压缩模块连接，压缩模块余热来水管路通过压缩模块余热水来水管路接口与压缩模块连接，压缩模块余热水回水管路通过压缩模块余热水回水管路接口与压缩模块连接，余热水管网分别通过吸收模块余热水来水管路和吸收模块余热水回水管路与第一吸收模块连接，吸收模块余热水来水管路通过吸收模块余热水来水管路接口与第一吸收模块连接，吸收模块余热水回水管路通过吸收模块余热水回水管路接口与第一吸收模块连接。
11.进一步的，所述压缩模块包括压缩模块蒸汽入口管路接口、蒸汽透平机、压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器和冷剂介质管路，蒸汽透平机与压缩模块蒸汽入口管路接口连接，蒸汽透平机与压缩机连接，压缩机与冷凝器连接，冷凝器与节流装置连接，节流装置与蒸发器连接，蒸发器与压缩机连接，压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器通过冷剂介质管路连接。
12.进一步的，所述第一吸收模块包括发生器、第二冷凝器、第二蒸发器和吸收器，发生器分别与低压蒸汽管路、凝结水管路和第二冷凝器连接，发生器与吸收器双向连接，第二冷凝器与吸收模块热网供水管路通过吸收模块热网出水管路接口连接，第二冷凝器分别与第二蒸发器和吸收器连接，第二蒸发器与吸收器连接，第二蒸发器与吸收模块余热水来水管路通过吸收模块余热水来水管路接口连接，第二蒸发器与吸收模块余热水回水管路通过吸收模块余热水回水管路接口连接，吸收器与吸收模块热网回水管路通过吸收模块热网回水管路接口连接。
13.本实用新型的有益效果：
14.通过本实用新型的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，由热电机组产生的高参数蒸汽(1.0mpa，300℃以上的过热蒸汽)由蒸汽管网进入一体化热泵机组经高效利用后，产生凝结水排出，一体化热泵机组具有高参数蒸汽完全利用，提取余热量大，机组效率高的特点；一体化热泵机组消耗1份比例的蒸汽热量，可以提取0.97份比例的工业余热，并产生1.97份比例的热网供热量，即一体化热泵机组的cop为1.97，与传统的压缩式热泵机组蒸汽热量利用相比有极大的提高。
附图说明
15.图1是一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组的机组系统连接图；
16.图2是一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组的模块结构示意图；
17.图3是一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组压缩模块原理图；
18.图4是一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组吸收模块原理图。
19.图中10
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蒸汽管网，11
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高压蒸汽管路，12
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低压蒸汽管路，13
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凝结水管路，20
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供热管网，30
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余热水管网，40
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一体化热泵机组，41
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压缩模块，42
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第一吸收模块，43
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第二吸收模块，44
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第三吸收模块，2101
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压缩模块热网供水管路，2102
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吸收模块热网供水管路，2201
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压缩模块热网回水管路，2202
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吸收模块热网回水管路，3101
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压缩模块余热来水管
路，3102
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吸收模块余热水来水管路，3201
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压缩模块余热水回水管路，3202
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吸收模块余热水回水管路，411
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压缩模块蒸汽入口管路接口，412
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压缩模块蒸汽出口管路接口，413
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压缩模块热网出水管路接口，414
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压缩模块热网回水管路接口，415
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压缩模块余热水来水管路接口，416
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压缩模块余热水回水管路接口，421
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吸收模块蒸汽入口管路接口，423
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吸收模块热网回水管路接口，424
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吸收模块热网出水管路接口，425
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吸收模块余热水来水管路接口，426
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吸收模块余热水回水管路接口，4101
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蒸汽透平机，4103
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压缩机，4104
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冷凝器，4105
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节流装置，4106
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蒸发器，4107
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冷剂介质管路，4201
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发生器，4202
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第二冷凝器，4203
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第二蒸发器，4204
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吸收器。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和有点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，比避免不必要的混淆本实用新型的概念。
21.具体实施方式一：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，包括蒸汽管网10、高压蒸汽管路11、凝结水管路13、供热管网20、余热水管网30和一体化热泵机组40，蒸汽管网10通过高压蒸汽管路11与一体化热泵机组40连接，凝结水管路13与一体化热泵机组40的出口连接，供热管网20和余热水管网30与一体化热泵机组40连接，蒸汽管网10的高品质过热蒸汽由高压蒸汽管路11进入一体化热泵机组40中，由一体化热泵机组40压缩吸收后形成凝结水通过凝结水管路13排出，供热管网20和余热水管网30分别与一体化热泵机组40连接，用于向一体化热泵机组40供热以及交换能量。
22.具体实施方式二：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，所述一体化热泵机组40包括压缩模块41、第一吸收模块42、第二吸收模块43、第三吸收模块44和低压蒸汽管路12，第一吸收模块42、第二吸收模块43和第三吸收模块44结构相同，第一吸收模块42、第二吸收模块43和第三吸收模块44为并联关系，第一吸收模块42与压缩模块41通过低压蒸汽管路12连接，低压蒸汽管路12与压缩模块41之间安装有压缩模块蒸汽出口管路接口412，低压蒸汽管路12与第一吸收模块42之间安装有吸收模块蒸汽入口管路接口421，高品质过热蒸汽由蒸汽管路11进入压缩模块41中，由压缩模块41排出后降低为低压蒸汽，由低压蒸汽管路12分别进入第一吸收模块42、第二吸收模块43和第三吸收模块44，在三个吸收模块内进行换热后排出降低为冷凝水，由冷凝水管路13送入冷凝水系统，压缩模块41和吸收模块可根据蒸汽量和余热量自由组合，形式灵活，高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组效率可达1.97，高于以往吸收式热泵机组，蒸汽利用效率高于以往压缩式热泵机组。
23.具体实施方式三：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，所述供热管网20分别通过压缩模块热网供水管路2101和压缩模块热网回水管路2201与压缩模块41连接，压缩模块热网供水管路2101通过压缩模块热网出水管路接口413与压缩模块41连接，压缩模块热网回水管路2201通过压缩模块热网回水管路接口414与压缩模块41连接，供热管网20分别通过吸收模块热网回水管路2202和吸
收模块热网供水管路2102与第一吸收模块42连接，吸收模块热网回水管路2202通过吸收模块热网回水管路接口423与第一吸收模块42连接，吸收模块热网供水管路2102通过吸收模块热网出水管路接口424与第一吸收模块42连接，供热管网20的热网回水分别进入压缩模块41和第一吸收模块42，经压缩模块41与第一吸收模块42加热后一起送回热网系统。
24.具体实施方式四：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，所述余热水管网30分别通过压缩模块余热来水管路3101和压缩模块余热水回水管路3201与压缩模块41连接，压缩模块余热来水管路3101通过压缩模块余热水来水管路接口415与压缩模块41连接，压缩模块余热水回水管路3201通过压缩模块余热水回水管路接口416与压缩模块41连接，余热水管网30分别通过吸收模块余热水来水管路3102和吸收模块余热水回水管路3202与第一吸收模块42连接，吸收模块余热水来水管路3102通过吸收模块余热水来水管路接口425与第一吸收模块42连接，吸收模块余热水回水管路3202通过吸收模块余热水回水管路接口426与第一吸收模块42连接，余热水管网30的余热水来水分别进入压缩模块41和第一吸收模块42内，经压缩模块41和第一吸收模块42提取余热后一起送回余热水管网。
25.具体实施方式五：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，所述压缩模块41包括压缩模块蒸汽入口管路接口411、蒸汽透平机4101、压缩机4103、冷凝器4104、节流装置4105、蒸发器4106和冷剂介质管路4107，蒸汽透平机4101与压缩模块蒸汽入口管路接口411连接，蒸汽透平机4101与压缩机4103连接，压缩机4103与冷凝器4104连接，冷凝器4104与节流装置4105连接，节流装置4105与蒸发器4106连接，蒸发器4106与压缩机4103连接，压缩机4103、冷凝器4104、节流装置4105和蒸发器4106通过冷剂介质管路4107连接，在压缩模块41内，具体的工作工程为高温高压蒸汽进入蒸汽透平机4101内做功，蒸汽透平机4101与压缩机4103之间安装有联轴器，蒸汽透平机4101通过联轴器带动压缩机4103转动，压缩机4103压缩冷剂蒸汽，使冷剂蒸汽为高温高压气态，冷剂蒸汽进入冷凝器4104内，由热网水吸收冷剂蒸汽的热量，使热网水温度升高，冷剂蒸汽冷凝为高压液体，通过节流装置4105减压，冷剂转变为低温低压液体，进入蒸发器4106内，在蒸发器4106内吸收余热水的热量，使余热水温度降低，冷剂蒸发为低温低压的冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入压缩机4103内，由压缩机4103压缩为高温高压的冷剂蒸汽。
26.具体实施方式六：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组，所述第一吸收模块42包括发生器4201、第二冷凝器4202、第二蒸发器4203和吸收器4204，发生器4201分别与低压蒸汽管路12、凝结水管路13和第二冷凝器4202连接，发生器4201与吸收器4204双向连接，第二冷凝器4202与吸收模块热网供水管路2102通过吸收模块热网出水管路接口424连接，第二冷凝器4202分别与第二蒸发器4203和吸收器4204连接，第二蒸发器4203与吸收器4204连接，第二蒸发器4203与吸收模块余热水来水管路3102通过吸收模块余热水来水管路接口425连接，第二蒸发器4203与吸收模块余热水回水管路3202通过吸收模块余热水回水管路接口426连接，吸收器4204与吸收模块热网回水管路2202通过吸收模块热网回水管路接口423连接，在第一吸收模块42内，具体工作过程为低压蒸汽进入第一吸收模块42的发生器4201内，加热溴化锂稀溶液，使溶液中的水分蒸发，蒸发出的水蒸汽进入第二冷凝器4202内，溴化锂稀溶液变为浓溶液，低压蒸汽则在第二冷凝器4202内放出热量变为凝结水，由凝结水管路13排出，进入凝结水系统，送
回锅炉；在发生器4201内的溴化锂浓溶液进入吸收器4204内吸收来自第二蒸发器4203的冷剂蒸汽，放出热量加热进入吸收器4204的热网回水，使热网回水温度升高，同时溴化锂浓溶液吸收了冷剂蒸汽变为溴化锂稀溶液，由溶液泵打回发生器4201内，被初步加热的热网回水在第二冷凝器4202内，吸收由发生器4201内蒸发出的溴化锂稀溶液内的水分，水蒸汽放出热量，冷凝为水，热网水再次被加热，送入热网系统，冷凝水进入第二蒸发器4203内，吸收余热水的热量，使余热水温度降低，冷凝水蒸发为低温低压水蒸汽，进入吸收器4204内，被溴化锂浓溶液吸收，进入第二蒸发器4203内的余热水放出热量，温度降低，在送回余热水系统中；第一吸收模块42与第二吸收模块43和第三吸收模块44的结构相同，工作流程相同，工作人员可根据需求改变压缩模块41和吸收模块的数量；
27.本实用新型的工作过程为：
28.蒸汽锅炉生产的蒸汽经过汽轮机发电后，从汽轮机采暖抽汽孔中抽出高品质蒸汽(1.0mpa，300℃以上的过热蒸汽)，通过蒸汽管网10输送蒸汽，进入高压蒸汽管路11，由高压蒸汽管路11进入压缩模块41内的蒸汽透平机4101，经蒸汽透平机4101做功后，蒸汽降低为低压蒸汽，由低压蒸汽管路12分别进入第一吸收模块42、第二吸收模块43和第三吸收模块44内，低压蒸汽进入吸收模块的发生器4201内，驱动吸收模块后，降低为凝结水，由凝结水管路13排出，进入凝结水系统，送回锅炉(如图2所示)；
29.具体的工作流程为：蒸汽管网10内的高温高压蒸汽通过高压蒸汽管路11进入蒸汽透平机4101内做功，蒸汽透平机4101通过联轴器带动压缩机4103转动，压缩机4103压缩冷剂蒸汽，使冷剂蒸汽压缩为高温高压气态，冷剂蒸汽进入冷凝器4104内，供热管网20的热网水通过压缩模块热网回水管路2201流入并吸收冷剂蒸汽的热量，使热网水温度升高，再通过压缩模块热网供水管路2101流回供热管网20，冷剂蒸汽冷凝为高压液体，通过节流装置4105减压，冷剂转变为低温低压液体，进入蒸发器4106内，余热水管网30的余热水通过压缩模块余热来水管路3101流入，冷剂在蒸发器4106内吸收余热水的热量，使余热水温度降低，降低温度后的余热水通过压缩模块余热水回水管路3201流回余热水管网30，冷剂蒸发为低温低压的冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入压缩机4103内，由压缩机4103压缩为高温高压的冷剂蒸汽；来自蒸汽管网10的高温高压蒸汽在蒸汽透平机4101内做功后蒸汽降低为低压蒸汽，低压蒸汽通过低压蒸汽管路12输入至吸收模块内，在吸收模块中，低温低压蒸汽进入发生器4201加热溴化锂稀溶液，使溶液中的水分蒸发，蒸发出的水蒸汽进入第二冷凝器4202内，溴化锂稀溶液变为浓溶液，低压蒸汽则放出热量变为凝结水，由凝结水管路13排出至凝结水系统，并送回锅炉，供热管网20的热网回水通过吸收模块热网回水管路2202进入吸收器4204内，在发生器4201内的溴化锂浓溶液进入吸收器4204内吸收来自第二蒸发器4203的冷剂蒸汽，放出热量加热进入吸收器4204的热网回水，使热网回水温度升高，同时溴化锂浓溶液吸收了冷剂蒸汽变为溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液由溶液泵打回发生器4201，被初步加热的热网回水再进入第二冷凝器4202内，吸收由发生器4201内蒸发出的溴化锂稀溶液内的水分，水蒸汽放出热量，冷凝为水，热网水再次被加热，送入热网系统中，冷凝水进入第二蒸发器4203内，吸收余热水的热量，余热水管网30的余热水通过吸收模块余热水来水管路3102输入至第二蒸发器4203内，余热水被吸收热量后温度降低，冷凝水蒸发为低温低压水蒸汽，进入吸收器4204内，被溴化锂浓溶液吸收，进入第二蒸发器4203内的余热水放出热量，温度降低，在通过吸收模块余热水回水管路3202送回余热水系统。
30.以上工作过程，高温高压的高参数蒸汽得到了充分利用，完全释放了蒸汽势能和热能，最大限度的回收了工业余热，压缩模块41和吸收模块可根据蒸汽量和余热量自由组合，形式灵活，高效利用高参数蒸汽驱动的一体化热泵机组效率可达1.97，高于以往吸收式热泵机组，蒸汽利用效率高于以往压缩式热泵机组。
31.本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。