一种利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备的制作方法

本技术涉及蒸汽设备，具体而言，涉及一种利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备。

背景技术：

1、在化工、造纸、印染等行业都需要大量的蒸汽，在很多工艺过程中对蒸汽的压力需求会改变。目前产生压力可调蒸汽的方式有锅炉制取、热泵制取高温热水+闪蒸+蒸汽压缩机压缩制取。

2、现有“热泵制取高温热水+闪蒸+蒸汽压缩机压缩”以制取蒸汽的工艺流程为：温度较低热源流进入热泵蒸发器，使流入工质蒸发器侧的低压两相热泵工质吸收热量而蒸发成为低压过热气态热泵工质，并使热源放热、降温后排出；热泵工质由吸气口吸入压缩机，并压缩成为高压过热气态热泵工质，而送入冷凝器工质侧冷凝成为高压过冷液态热泵工质，最后经膨胀阀节流而重新成为低压两相热泵工质，流入蒸发器工质侧以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给循环补水侧。当闪蒸罐底部出口的循环水经补水三通与补水混合后，流经过滤器、循环泵、止回阀、冷凝器水侧，而被冷凝热量加热升温后，再经节流阀的减压以及喷嘴的喷淋，而在闪蒸罐内绝热闪蒸出二次蒸汽，最后二次蒸汽被闪蒸罐顶部设置的蒸汽压缩机吸入并压缩成为所需压力的蒸汽。

3、然而该技术存在以下不足：

4、(1)若蒸汽压缩机采用单级离心式，存在压比低、流量波动(导致喘振现象)；多级离心式压缩机压比可以提高，但流量轻微波动即出现喘振；螺杆压缩机一般不存在压比低和踹振现象，但有流量小、压力调节响应速度不够快等问题。

5、(2)以上三种压缩机在调节压力时均存在能耗高、经济性差的情况。离心式压缩机在采用节流方式调节压力时都存在能量损失较大的问题。螺杆式压缩机调节压力时存在不能快速响应和能量损失较大等的问题。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备，且调节速度快，目的在于充分利用温度较低的热源(如余热水、低温低压不洁净蒸汽、烟气、空气)产生压力可调的蒸汽；在蒸汽制取过程充分利用热源能量且能量损失较少，从而实现制取压力可调蒸汽过程具有较高cop(cop＝制取蒸汽获得的能量÷制取蒸汽消耗的能量)、无尾气处理、无二氧化硫等有害气体排放、无二氧化碳排放的特点，最终做到清洁高效无污染制取压力可调蒸汽；同时，本实用新型降低了热源温度，可以解决废热源冷却降温投入，实现低品位废热资源化利用。

2、为此，本实用新型提供了一种利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备，且调节速度快。

3、本实用新型提供了一种利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备，包括：

4、低热源管路，所述低热源管路用于将低温热源输送至热泵管路，并与热泵工质进行换热；

5、蒸汽发生水管路，所述蒸汽发生水管路用于输送蒸汽发生水至热泵管路，并吸收完成换热的热泵工质的热量；

6、闪蒸罐，与所述蒸汽发生水管路连通，所述闪蒸罐用于将进入其内的蒸汽发生水汽化为闪蒸蒸汽，所述闪蒸罐至少连通有导出支路、引射蒸汽支路和被引射蒸汽支路；

7、引射管路，所述引射蒸汽支路和所述被引射蒸汽支路以并联状态连接至所述引射管路，由所述引射蒸汽支路和所述被引射蒸汽支路进入所述引射管路的闪蒸蒸汽比例可调。

8、本实用新型提出的利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备，包括低热源管路、蒸汽发生水管路、闪蒸罐和引射管路。温度较低热源(如余热水、低温低压不洁净蒸汽、烟气、空气)通过低热源管路进入热泵管路中的热泵，并在热泵的蒸发器中被工质吸收热量而降温后离开低热源管路。热泵工质吸收低温热源的热量而汽化，进一步被热泵中的工质压缩机压缩而进一步升温，同时，蒸汽发生水经蒸汽发生水管路进入热泵管路并吸收热泵工质的热量，降温后的热泵工质再经过热泵中的膨胀阀变为气液共存形态，然后被热泵中泵运输到所述热泵的蒸发器中，完成热泵工质的循环。而进入热泵的蒸汽发生水吸收工质热量升温变成过热水后，经闪蒸罐进入闪蒸罐，在闪蒸罐中部分水汽化变成闪蒸蒸汽。

9、此时，可以通过各个支路对闪蒸蒸汽进行调控，具体地，若闪蒸罐中闪蒸蒸汽压力已满足需求，则关闭引射蒸汽支路和被引射蒸汽支路，打开导出支路，闪蒸蒸汽经导出支路直接被导出使用。

10、若闪蒸罐中闪蒸蒸汽压力小于要求压力，则关闭导出支路，打开引射蒸汽支路，闪蒸蒸汽一部分通过引射蒸汽支路并产生较高压力蒸汽，此部分较高压力蒸汽最终进入到引射管路。打开引射蒸汽支路，此部分定量的闪蒸蒸汽直接进入到引射管路。在引射管路中，较高压力蒸汽引射定量闪蒸蒸汽形成压力介于两者之间的满足输出压力要求的蒸汽，该蒸汽经调压后被导出使用。

11、根据本实用新型上述技术方案的利用低品位热源产生可调节蒸汽压力的设备，还可以具有以下附加技术特征：

12、在上述技术方案中，所述引射蒸汽支路的一端与所述闪蒸罐连通，另一端与所述引射管路连通，所述引射蒸汽支路上依次设置有第一调控阀和蒸汽压缩机，其中，部分进入所述引射蒸汽支路的闪蒸蒸汽由所述蒸汽压缩机压缩后进入所述引射管路，并作为引射蒸汽。

13、在本技术方案中，引射蒸汽支路由第一调控阀和蒸汽压缩机构成。第一调控阀用于对闪蒸蒸汽进行流量调控，蒸汽压缩机用于对闪蒸蒸汽进行压缩，使其具有较高的压力进入到引射管路。前述的对闪蒸蒸汽进行调控更为具体地，若闪蒸罐中闪蒸蒸汽压力小于要求压力，则关闭导出支路，打开闪蒸蒸汽进入引射蒸汽支路的第一调控阀(具体为压缩机阀门)，闪蒸蒸汽一部分进入蒸汽压缩机并经过过压缩后产生较高压力蒸汽，较高压力蒸汽经蒸汽压缩机到引射管路的引射口作为引射蒸汽。打开引射蒸汽支路，此部分定量的闪蒸蒸汽直接进入到引射管路。在引射管路中，较高压力蒸汽引射定量闪蒸蒸汽以形成压力介于两者之间的满足输出压力要求的蒸汽，该蒸汽被调压后导出使用。

14、在上述技术方案中，所述引射蒸汽管路还设置有储气稳压管，所述储气稳压管设置于所述第一调控阀与所述蒸汽压缩机之间。

15、在本技术方案中，若中闪蒸罐中闪蒸蒸汽流量不稳定时，在引射蒸汽支路的第一调控阀与所述蒸汽压缩机之间增加储气稳压管，以稳定压缩机入口蒸汽流量和压力。

16、在上述技术方案中，所述被引射蒸汽支路的一端与所述闪蒸罐连通，另一端与所述引射管路连通，所述被引射蒸汽支路上设置有第二调控阀，其中，部分进入所述被引射蒸汽支路的闪蒸蒸汽直接进入所述引射管路，并作为被引射蒸汽。

17、在本技术方案中，被引射蒸汽支路上设置有第二调控阀。前述的对闪蒸蒸汽进行调控更为具体地，若闪蒸罐中闪蒸蒸汽压力小于要求压力，则关闭导出支路，打开闪蒸蒸汽进入引射蒸汽支路的第一调控阀(具体为压缩机阀门)，闪蒸蒸汽一部分进入蒸汽压缩机并经过过压缩后产生较高压力蒸汽，较高压力蒸汽经蒸汽压缩机到引射管路的引射口作为引射蒸汽。通过调节第二调控阀的开度，调节闪蒸蒸汽进入被引射蒸汽支路的比例以及热泵产生的高温热水量，定量的闪蒸蒸汽此时直达引射管路的被引射口作为被引射蒸汽。在引射管路中，较高压力的蒸汽(引射蒸汽)引射定量闪蒸蒸汽(被引射蒸汽)以形成压力介于两者之间的满足输出压力要求的蒸汽，该蒸汽被调压后导出使用。

18、在上述技术方案中，所述引射管路上设置有引射泵，所述引射泵用于将满足输出压力要求的闪蒸蒸汽由所述引射管路的出口导出使用。

19、在本技术方案中，蒸汽的引射或导出具体由引射管路的引射泵完成。优先调节第二调控阀开度以及热泵生产的过热水量，必要时再调节第一调控阀开度，从而调节引射泵中引射蒸汽与被引射蒸汽的比例，实现对最终经引射泵后蒸汽压力的调节。需要说明的是，热泵产生的高温热水直接输送到闪蒸罐，闪蒸罐有一个过热水入口、三个蒸汽出口、一个未闪蒸水出口。各接口都可以有阀门，也可以只有三个蒸汽出口有阀门。

20、在上述技术方案中，所述导出支路上的一端与所述闪蒸罐连通，所述导出支路设置有第三调控阀，其中，进入所述导出支路的闪蒸蒸汽直接导出。

21、在本技术方案中，若闪蒸罐中闪蒸蒸汽压力已满足需求，则可以关闭第一调控阀和第二调控阀，打开第三调控阀，闪蒸蒸汽由导出支路直接被导出使用。

22、在上述技术方案中，还包括：

23、循环管路，所述循环管路的一端连通所述闪蒸罐，另一端连通至所述蒸汽发生水管路，以将所述闪蒸罐内的未被闪蒸的水输送回所述蒸汽发生水管路。

24、在本技术方案中，在闪蒸罐中未被闪蒸的水循环管路与蒸汽发生水管路的补充水混合组成蒸汽发生水，如此实现蒸汽发生水循环。当然，蒸汽发生水管路中输入物质包括但不限于水，也可以输入其它液体，从而经引射泵产生压力可调的其它气态物质。如本实用新型的蒸汽发生水管路中的输入物质改为输入液体甲烷，则引射泵中产生压力可调气体甲烷。

25、在上述技术方案中，所述热泵工质吸收低温热源的热量而汽化，并被热泵中的工质压缩机压缩而进一步升温，与蒸汽发生水完成换热并降温后的热泵工质再经过热泵中的膨胀阀变为气液共存形态，然后被热泵中运输到所述热泵的蒸发器中，以完成热泵工质的循环。

26、本实用新型具有以下有益效果：

27、1.本实用新型由引射蒸汽支路和被引射蒸汽支路进入引射管路的闪蒸蒸汽比例可调，即闪蒸罐中相对压力较低的蒸汽与蒸汽压缩机在恒定最优压比下产生的相对压力较高的蒸汽按一定比例经引射泵后产生出压力介于两者之间的蒸汽。调节闪蒸罐中直接进入蒸汽引射泵的蒸汽与蒸汽压缩机进入蒸汽引射泵的蒸汽比例，即可调节经蒸汽引射泵产生的最终蒸汽压力。因为蒸汽压缩机在进气流量和压力稳定、在恒定最优压比下工作，故能量损失较小，也避免了喘振；蒸汽引射泵能自身原理决定了其量损失很小，整个系统cop较高。

28、2.蒸汽压缩机在恒定在最优压比下工作，制取压力可调蒸汽能量损失更小，cop更高，从而蒸汽制取成本更低；蒸汽压缩机在恒定在最优压比下工作，避免了喘振的可能性，从而使用寿命更长，噪音也较小。

29、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。