一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组制造技术

本实用新型专利技术的一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组，包括热泵子系统、内燃机子系统、连动机组和供水流路；热泵主循环是由包括蒸发器的制冷剂通道、四通换向阀、气液分离器、压缩机、主冷凝器的制冷剂通道、储液罐、过冷器的制冷剂通道和节流阀通过管道依次串联组成，节流阀再与蒸发器的制冷剂通道连接，构成循环；内燃机子系统由发动机、烟气流路和冷却液循环流路组成；连动机组由电磁离合器与压缩机的输入轴相连，并通过所述皮带轮与发动机的输出轴相连。本实用新型专利技术一次能源利用率高且供水温度高，能够回收热泵余热，系统换热均匀性得到明显改善，换热不可逆损失减小，室外蒸发器不易结霜，发动机的可靠性和运行寿命得到显著提高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组


[0001]本技术属于燃气热泵
，具体涉及一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组。

技术介绍

[0002]热泵烘干的应用领域广泛，果蔬、污泥、粮食烘干机等市场需求加大。由于热泵烘干具备节能、环保等行业属性，契合国家产业政策和发展规划，未来将越来越多的受到各行业的关注，市场发展潜力巨大。
[0003]燃气热泵与电动空气源热泵原理基本相同，主要是动力源改变，采用天然气发动机直接驱动（皮带轮）压缩机进行热泵制热循环，而非电机驱动。与电驱热泵相比，燃气内燃机产生的余热可进一步用于供热系统，热能转化效率高。
[0004]对于供热需求超过80℃的工业流程，目前市面上的普通热泵系统由于压缩机耐温等限制难以满足；二氧化碳等高温热泵也由于高压控制和高成本等难题还未大规模市场化。相比之下，燃气热泵的发动机余热属于高温余热范围，若将余热用于换热流体加热，可以进一步实现高温或超高温供热。因此，在高温工业流程中，燃气热泵具有明显的技术和成本优势。
[0005]同时，热泵系统中系统充注量也是循环优化的关键参数。为保证变工况运行的稳健性，通常在系统中设置储液罐来实现制冷剂的充放。然而，储液罐一般位于冷凝器后，这将使冷凝器出口为饱和液体，造成过冷度损失。当换热流体温差较大时，过冷度损失将造成显著的制热量衰减，同时导致阀前温度过高，节流损失过大，系统能效不理想。
[0006]另一方面，电驱热泵冬季运行时需及时除霜，消耗额外的电力且造成供热不稳定。一般情况下，每30~120分钟需除霜一次，增加了10%的电耗量。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，为满足高温供热需求，提高系统能效，本技术提出了一种采用梯级加热的高温型燃气热泵系统。
[0008]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组，其特征在于，包括热泵子系统、内燃机子系统、连动机组和供水流路；
[0010]所述热泵子系统是由包括蒸发器的制冷剂通道、四通换向阀、气液分离器、压缩机、主冷凝器的制冷剂通道、储液罐、过冷器的制冷剂通道和节流阀通过管道依次串联组成，所述节流阀再与所述蒸发器的制冷剂通道连接，构成循环；
[0011]所述内燃机子系统由发动机、烟气流路和冷却液循环流路组成；所述烟气流路是由发动机的排气管、三元催化器的烟气通道、第一烟气换热器的烟气通道、第二烟气换热器的烟气通道和所述蒸发器的烟气通道通过管道依次串联组成；所述冷却液循环流路是由冷却液换热器的高温通道、气缸套、所述三元催化器的载冷剂通道、所述第一烟气换热器的载
冷剂通道和冷却液循环泵通过管道依次串联组成，所述冷却液循环泵再与所述冷却液换热器的高温通道相连，构成循环；
[0012]所述连动机组由电磁离合器和皮带轮组成；所述电磁离合器与所述压缩机的输入轴相连，并通过所述皮带轮与所述发动机的输出轴相连；所述发动机通过所述皮带轮和所述电磁离合器驱动所述压缩机；
[0013]所述供水流路是由包含蓄热水箱、水泵、所述过冷器、所述主冷凝器的载冷剂通道、所述第二烟气换热器的载冷剂通道和所述冷却液换热器的载冷剂通道通过管道依次串联组成，再返回所述蓄热水箱。
[0014]本技术的特点包括：
[0015]（1）采用燃气机驱动热泵系统从环境吸热，采用梯级加热产生产生适用于工业烘干的高温热水；（2）将冷凝器拆分为主冷凝器和过冷器，同时在主冷凝器之后设置储液罐；（3）充分利用烟气余热，将经过两级热回收的低温烟气（50～70℃）通入蒸发盘管，防止结霜。
[0016]相比现有技术，本技术的有益效果为：
[0017]本技术（1）采用内燃机驱动热泵吸收环境热量，通过四级加热，使热水的升温过程匹配热源温度水平，改善温差场均匀性，提升换热效果，从而提高系统能效，一次能源利用率高，可供高温热水；（2）电驱热泵在冬季供热时，因室外温度较低，常需较长时间预热，供热速度较慢；而本技术的燃气热泵由发动机直接驱动，高温烟气的余热用于供热，供热速度快，供热容量大；（3）通过拆分冷凝器和添加高温储液罐，可以在保证变工况充注量平衡的同时增大系统过冷度，从而提升供热量和热泵能效；（4）利用低温烟气和发动机的余热维持室外侧的空气温度较高，显著延缓盘管霜堵，并保证在极低环境温度(
‑
20℃)下的正常运转，室外蒸发器不易结霜；同时因机组启停次数减少，发动机的可靠性和运行寿命得到显著提高；（5）除霜过程机组仅吸收发动机余热，不影响蓄热水箱的水温，能够较好地保证供热的连续稳定性。
附图说明
[0018]图1为本技术的高温供热模式流程示意图；
[0019]图2为本技术的除霜模式流程示意图；
[0020]图中1
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蒸发器，2
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四通换向阀（4个通道分别为2A、2B、2C、2D），3
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气液分离器，4
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压缩机（4A
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吸气口，4B
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排气口），5
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主冷凝器，6
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储液罐，7
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过冷器，8
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节流阀，9
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发动机，10
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气缸套，11
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三元催化器，12
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第一烟气换热器，13
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第二烟气换热器，14
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冷却液换热器，15
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冷却液循环泵，16
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水泵，17
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蓄热水箱，18
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电磁离合器，19
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皮带轮。
具体实施方式
[0021]本
的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本技术，而并非用作对本技术的限定，只要在本技术的实施范围内对实施例进行变换、变型都可在本技术权利要求的范围内。
[0022]如图1所示。一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组，包括热泵子系统、内燃机子系统、连动机组和供水流路；
[0023]所述热泵子系统是由包括蒸发器1的制冷剂通道、四通换向阀2、气液分离器3、压缩机4、主冷凝器5的制冷剂通道、储液罐6、过冷器7的制冷剂通道和节流阀8通过管道依次串联组成，所述节流阀8再与所述蒸发器1的制冷剂通道连接，构成循环；
[0024]所述内燃机子系统由发动机9、烟气流路和冷却液循环流路组成；所述烟气流路是由发动机9的排气管、三元催化器11的烟气通道、第一烟气换热器12的烟气通道、第二烟气换热器13的烟气通道和所述蒸发器1的烟气通道通过管道依次串联组成；所述冷却液循环流路是由冷却液换热器14的高温通道、气缸套10、所述三元催化器11的载冷剂通道、所述第一烟气换热器12的载冷剂通道和冷却液循环泵15通过管道依次串联组成，所述冷却液循环泵15再与所述冷却液换热器14的高温通道相连，构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用梯级加热的高温燃气热泵机组，其特征在于，包括热泵子系统、内燃机子系统、连动机组和供水流路；所述热泵子系统是由包括蒸发器（1）的制冷剂通道、四通换向阀（2）、气液分离器（3）、压缩机（4）、主冷凝器（5）的制冷剂通道、储液罐（6）、过冷器（7）的制冷剂通道和节流阀（8）通过管道依次串联组成，所述节流阀（8）再与所述蒸发器（1）的制冷剂通道连接，构成循环；所述内燃机子系统由发动机（9）、烟气流路和冷却液循环流路组成；所述烟气流路是由发动机（9）的排气管、三元催化器（11）的烟气通道、第一烟气换热器（12）的烟气通道、第二烟气换热器（13）的烟气通道和所述蒸发器（1）的烟气通道通过管道依次串联组成；所述冷却液循环流路是由冷却液换热器（14）的高温通道、气缸套（10）、所述三元催化器（11）的载冷剂通道、所述第一烟气换热器（12）的载冷剂通道和冷却液循环泵（15）通过管道依次串联组成，所述冷却液循环泵（15）再与所述冷却液换热器（14）的高温通道相连，构成循环；所述连动机组由电磁离合器（18）和皮带轮（19）组成；所述电磁离合器（18）与所述压缩机（4）的输入轴相连，并通过所述皮带轮（19）与所述发动机（9）的输出轴相连；所述供水流路是由包含蓄热水箱（17）、水泵（16）、所述过冷器（7）、所述主冷凝器（5）的载冷剂通道、所述第二烟气换热器（13）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘猛，冯毅，唐继旭，张刘海，徐栎亚，张春路，何宇佳，曹祥，
申请(专利权)人：上海航天工业集团有限公司，
类型：新型
国别省市：