一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，热源供给单元通过蒸发器与高温热泵循环单元连接，高温热泵循环单元由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器、过冷器和第一冷凝器与高温热泵循环单元连接，采用双闪蒸注气压缩式热泵循环与准两级压缩式热泵循环耦合的方式，在不同温度阈值范围内对热产物进行多级供热，减少了大温差换热造成的火用损失，提高了大温跨条件下高温热泵系统的热力学性能，改善了系统的热交换效率和制蒸汽效果，有利于工业废热回收及高温热泵系统制蒸汽领域的发展。统制蒸汽领域的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统


[0001]本专利技术涉及一种高温热泵系统，特别涉及一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统。

技术介绍

[0002]高温热泵技术用作高温热产物生产，被广泛应用于食品加工、工业生产及生活供暖等各个领域，并且高温热泵系统能够将工业中产生的大量废热进行回收，做到废热利用绿色环保。但是实际应用中随着应用工艺该技术存在诸多问题，一方面是由于废热温度与热产物温度的限制，导致高温热泵系统的温升与压比过大，使得系统的热力学性能下降；另一方面，由于热产物的温升过大，为此单一冷凝器在与热产物初步换热时温差过大，造成大量的火用损失。为此本专利技术所提出了一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，该热泵系统用作蒸汽生产的大温跨分流调控双循环耦合型高温热泵系统，通过采用双闪蒸注气压缩式热泵循环与准两级压缩式热泵循环进行耦合，通过分流阀组控制两个回路对热产物的供热比例来实现不同蒸汽生产的工艺要求，以此有效提高大温跨条件下系统的性能、单位制热量，热交换效率和制蒸汽效果。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统。
[0004]一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，所述高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，热源供给单元通过蒸发器与高温热泵循环单元连接，高温热泵循环单元由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器、过冷器和第一冷凝器与高温热泵循环单元连接，所述蒸发器、第一冷凝器、过冷器和第二冷凝器均包含热端和冷端；
[0005]所述热源供给单元由依次连接的热源供给接口、过滤器、蒸发器热端和热源供给出口组成；
[0006]所述高温热泵循环单元包括蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、分流阀组、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀、第二冷凝器热端和第四膨胀阀，蒸发器冷端分别连接第三膨胀阀和低压级补气式压缩机，低压级补气式压缩机分别与分流阀组和第二闪蒸器进行连接，高压级补气式压缩机分别与第一冷凝器热端和第一闪蒸器连接，所述分流阀组包括第一分流阀和第二分流阀，蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第二分流阀、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀和蒸发器冷端依次连接构成双闪蒸注气压缩式热泵循环；蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第一分流阀、第二冷凝器热端、第四膨胀阀、第二闪蒸器和蒸发器冷端依次连接构成准两级压缩式热泵循环；
[0007]所述热产物生成单元包括第一冷凝器冷端、过冷器冷端、第二冷凝器冷端、第三闪蒸器、动力泵、热产蒸汽出口、汇流三通和补充水接口，补充水接口通过第二冷凝器冷端与过冷器冷端连接，汇流三通的三个通口分别与过冷器冷端、动力泵和第一冷凝器冷端连接，第一冷凝器冷端连接第三闪蒸器，动力泵通过第三闪蒸器与热产蒸汽出口连接。
[0008]进一步地，蒸发器热端为热端蒸发器管程，蒸发器冷端为冷端蒸发器壳程，热端蒸发器管程设置有蒸发器管程入口和蒸发器管程出口，冷端蒸发器壳程设置有蒸发器壳程入口和蒸发器壳程出口，热源供给接口通过过滤器与蒸发器管程入口连接，蒸发器管程出口与热源供给出口连接。
[0009]进一步地，所述低压级补气式压缩机包括低压压缩机进口、低压压缩机出口和低压压缩机补气口三个通口，所述高压级补气式压缩机包括高压压缩机进口、高压压缩机出口和高压压缩机补气口三个通口；
[0010]第一冷凝器热端为第一冷凝器壳程，第一冷凝器冷端为第一冷凝器管程，第一冷凝器管程设置有第一冷凝器管程入口和第一冷凝器管程出口，第一冷凝器壳程设置有第一冷凝器壳程入口和第一冷凝器壳程出口，过冷器热端为过冷器壳程，过冷器冷端为过冷器管程，过冷器管程设置有过冷器管程入口和过冷器管程出口，第二冷凝器冷端为第二冷凝器管程，第二冷凝器热端为第二冷凝器壳程，第二冷凝器管程设置有第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口，第二冷凝器壳程设置有第二冷凝器壳程入口和第二冷凝器壳程出口，第一闪蒸器包括第一闪蒸罐和第一稳压器，所述第一闪蒸罐含有4个通口，分别为1a口、1b口、1c口和1d口，第一闪蒸罐通过1d口与第一稳压器连接，第二闪蒸器包括第二闪蒸罐和第二稳压器，所述第二闪蒸罐含有5个通口，分别为2a口、2b口、2c口、2d口和2e口，第二闪蒸罐通过2e口与第二稳压器连接，所述高温热泵部分的循环方式是由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成；
[0011]所述双闪蒸注气压缩式热泵循环为：蒸发器壳程的蒸发器壳程出口连接低压压缩机进口，低压压缩机出口通过第二分流阀连接高压压缩机进口，期间第二闪蒸罐的2d口与低压压缩机补气口连接，将第二闪蒸罐中部分气态制冷剂补充进低压级补气式压缩机中，第二闪蒸罐的2d口作为第二闪蒸罐气相出口，第一闪蒸罐的1c口与高压压缩机补气口连接，将第一闪蒸罐中部分气态制冷剂补充进高压级补气式压缩机中，1c口作为第一第一闪蒸罐的气相出口，高压压缩机出口与第一冷凝器壳程入口连接，第一冷凝器壳程出口与过冷器壳程入口连接，将制冷剂由第一冷凝器转至过冷器，进行二次换热，过冷器壳程出口通过第一膨胀阀与第一闪蒸罐的1a口连接，第一闪蒸罐的1b口通过第二膨胀阀与第二闪蒸罐的2a口连接，1b口为第一闪蒸罐的液相出口，2a口为第二闪蒸罐的第一入口，第二闪蒸罐的2c口通过第三膨胀阀与蒸发器壳程入口连接，2c口为第二闪蒸罐的液相出口；
[0012]所述准两级压缩式热泵循环为：第二冷凝器管程包含第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口两个通口，第二冷凝器壳程包含第二冷凝器壳程入口和第二冷凝器壳程出口两个通口，蒸发器壳程出口连接低压压缩机进口，低压压缩机出口通过第一分流阀连接第二冷凝器壳程入口，第二闪蒸罐的2d口与低压压缩机补气口连接，第二冷凝器壳程出口通过第四膨胀阀与第二闪蒸罐的2b口连接，2b口为第二闪蒸罐的第二入口，第二闪蒸罐的2c口通过第三膨胀阀与蒸发器壳程入口连接；
[0013]部分制冷剂在准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环中重复耦合
工作，由分流阀组中的第一分流阀和第二分流阀共同调整两个回路的制冷剂循环比例。
[0014]进一步地，所述汇流三通包含3个通口，分别是4a口、4b口和4c口，4a口和4b口为汇流三通的进流口，4c口为汇流三通的汇流出口，第三闪蒸器包括第三闪蒸罐和第三稳压器，第三闪蒸罐中包含4个通口，分别是3a口、3b口、3c口和3d口，所述3a口为第三闪蒸罐的入口，且与第一冷凝器管程出口连接，3b口为第三闪蒸罐的气相出口与热产蒸汽出口连接，3d口为第三闪蒸罐的稳压接口与第三稳压器连接，3c口为第三第三闪蒸罐的液相出口且通过动力泵与汇流三通的4a口连接，补充水接口与第二冷凝器管程入口连接，第二冷凝器管程出口与过冷器管程入口连接，过冷器管程出口连接汇流三通的4b口，汇流三通的4c口与第一冷凝器管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，所述高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，其特征在于：热源供给单元通过蒸发器与高温热泵循环单元连接，高温热泵循环单元由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器、过冷器和第一冷凝器与高温热泵循环单元连接，所述蒸发器、第一冷凝器、过冷器和第二冷凝器均包含热端和冷端；所述热源供给单元由依次连接的热源供给接口、过滤器、蒸发器热端和热源供给出口组成；所述高温热泵循环单元包括蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、分流阀组、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀、第二冷凝器热端和第四膨胀阀，蒸发器冷端分别连接第三膨胀阀和低压级补气式压缩机，低压级补气式压缩机分别与分流阀组和第二闪蒸器进行连接，高压级补气式压缩机分别与第一冷凝器热端和第一闪蒸器连接，所述分流阀组包括第一分流阀和第二分流阀，蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第二分流阀、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀和蒸发器冷端依次连接构成双闪蒸注气压缩式热泵循环；蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第一分流阀、第二冷凝器热端、第四膨胀阀、第二闪蒸器和蒸发器冷端依次连接构成准两级压缩式热泵循环；所述热产物生成单元包括第一冷凝器冷端、过冷器冷端、第二冷凝器冷端、第三闪蒸器、动力泵、热产蒸汽出口、汇流三通和补充水接口，补充水接口通过第二冷凝器冷端与过冷器冷端连接，汇流三通的三个通口分别与过冷器冷端、动力泵和第一冷凝器冷端连接，第一冷凝器冷端连接第三闪蒸器，动力泵通过第三闪蒸器与热产蒸汽出口连接。2.根据权利要求1所述的一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，其特征在于，蒸发器热端为热端蒸发器管程，蒸发器冷端为冷端蒸发器壳程，热端蒸发器管程设置有蒸发器管程入口和蒸发器管程出口，冷端蒸发器壳程设置有蒸发器壳程入口和蒸发器壳程出口，热源供给接口通过过滤器与蒸发器管程入口连接，蒸发器管程出口与热源供给出口连接。3.根据权利要求1所述的一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，其特征在于，所述低压级补气式压缩机包括低压压缩机进口、低压压缩机出口和低压压缩机补气口三个通口，所述高压级补气式压缩机包括高压压缩机进口、高压压缩机出口和高压压缩机补气口三个通口；第一冷凝器热端为第一冷凝器壳程，第一冷凝器冷端为第一冷凝器管程，第一冷凝器管程设置有第一冷凝器管程入口和第一冷凝器管程出口，第一冷凝器壳程设置有第一冷凝器壳程入口和第一冷凝器壳程出口，过冷器热端为过冷器壳程，过冷器冷端为过冷器管程，过冷器管程设置有过冷器管程入口和过冷器管程出口，第二冷凝器冷端为第二冷凝器管程，第二冷凝器热端为第二冷凝器壳程，第二冷凝器管程设置有第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口，第二冷凝器壳程设置有第二冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦廷，张晧，徐敬玉，王林，张林，赵晓光，黄峥，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：